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#1 비가 와도 홍수 걱정 끝
하천을 유지 관리하고 홍수 피해에 미리 대비하기 위해서는 하천에 흐르는 물의 양을 정확히 파악하고 있어야 한다. 하지만 수시로 변하는 물의 양을 사람이 실시간으로 측정하기는 현실상 어렵다. 집중호우가 자주 발생하는 여름을 앞두고 황당맨은 이 일을 자동으로 처리하는 기술을 개발한 한국건설기술연구원 김원 박사를 만났다.
김 박사팀은 영상처리 기법을 이용해 하천의 수위와 유속을 측정하는 기술을 개발했다. 먼저 디지털카메라로 촬영한 영상을 컴퓨터로 분석해 수면을 인식한 뒤 이를 다리에 설치한 수위표와 비교해 값을 얻는다. 수위표 주변의 하천에서 무슨 일이 일어나고 있는지도 감시할 수 있다.
그러나 수위표가 손상되거나 더러워졌을 때는 정확한 측정이 어렵다. 김 박사팀은 적외선 조명을 이용하고 영상처리 알고리즘을 개선해 이 문제를 해결했다. 어둡거나 그늘이 져 수위표를 읽기 어려운 상황을 해결하기 위해 LED수위표도 개발했다. LED는 전력소모가 적어 태양전지 패널로 전력을 공급할 수도 있고, 물에 접촉했는지를 판단하는 단자가 있어 자동으로 수위를 측정할 수 있다.
홍수가 일어나 사람이 접근하기 어려울 때 유량과 유속을 측정할 수 있는 대규모입자영상속도계(LSPIV)의 개발도 김 박사팀이 이룬 성과다. LSPIV는 하천을 촬영한 뒤 영상처리 과정을 거쳐 물 표면의 속도를 측정해 유량을 계산하는 기술이다. 우리나라는 미국과 일본 등에 뒤이어 2005년부터 하천에 시험 적용하기 시작했으며, 최근에는 카메라 3대로 시스템의 성능을 개선시켰다. 댐에서 방류한 물의 양과 측정한 값을 비교해 보면 상당히 정확하다.
이 외에도 김 박사팀은 GPS를 이용해 유량을 측정할 수 있는 전자부자, 유속을 측정할 수 있는 초음파유속센서, 원격 조정으로 유속을 측정할 수 있는 원격 조정 보트를 개발했다. 원격 조정 보트는 사람이 접근하기 어려운 곳을 다니며 유속과 유량, 하상단면 등을 측정할 수 있다. 김 박사는 “하천 계측기술은 아직까지도 전통적인 방법을 이용하는 분야라 새로운 기술 개발이 절실했다”며 “새로 개발한 장비를 이용해 홍수나 가뭄 피해를 막을 수 있고 수자원을 효과적으로 관리할 수 있다”고 설명했다.
#2 시중드는 로봇이 온다
김권희 고려대 기계공학부 교수를 만난 황당맨. 황당맨을 맞이한 건 차 한 잔을 살포시 내미는 로봇 팔이다. 가사도우미 역할을 할 수 있는 로봇은 이미 여러 곳에서 개발하고 있는데, 이 로봇은 과연 무엇이 다르기에 황당맨이 찾아왔을까.
“현재 가정용 로봇 개발이 활발합니다. 아직은 바퀴 달린 컴퓨터 수준에 불과하지요. 간단한 가사일을 하기 위해서는 사람의 동작을 따라
할 수 있는 팔과 손이 있어야 합니다. 그런데 현재 개발된 로봇 팔은 하나에 수천만 원 수준입니다. 저희는 로봇 팔을 가정에 보급하려면 비
싸도 100만 원 아래로 가격이 내려와야 한다고 판단했지요.”
김 교수는 누구나 부담 없이 구입할 수 있는 로봇 팔을 개발해 기업에 기술이전을 마쳤다. 사람이 직접 조종하며 최대 1.5kg까지 들 수 있다.
보통 로봇 팔은 관절에 모터를 넣어 움직인다. 그러면 관절에 들어갈 수 있는 작고 가벼운 모터를 써야 하기 때문에 가격이 비싸진다. 그래서 김 교수는 사람의 팔을 흉내 냈다. 사람의 팔과 손을 움직이는 근육은 관절이 아니라 상박이나 등 같은 곳에 있다. 여기에 달린 힘줄로 주요 부분을 움직인다. 김 교수팀은 이 원리에 따라 모터를 관절 사이의 넓은 공간에 넣고 힘줄 역할을 하는 줄을 연결해 팔과 손가락을 움직였다. 덕분에 값비싼 모터를 쓸 필요가 없어졌다.
구조를 가능한 단순하게 만들려는 김 교수팀의 노력은 손가락을 움직이는 원리에서 잘 볼 수 있다. 사람이 물건을 집을 때 손가락을 3개만 사용하는 경우가 70% 이상이라는 점에 착안해 로봇 팔의 손가락도 3개로 정했다. 손가락 3개에는 각각 힘줄이 붙어 있고, 힘줄은 T자 모양의 금속판에 삼각형을 이루며 붙어 있다. 이 삼각형의 무게중심에는 모터와 연결된 힘줄이 하나 붙어 있다. 손가락 3개는 이 힘줄하나로 움직이는 셈이다. 이 힘줄을 당기면 손가락이 오므라드는데, T자형 금속판이 자유롭게 기울어지기 때문에 각 손가락은 집는 물체의 굴곡에 맞게 자연스럽게 오므라지는정도가 달라진다.
김 교수는 “저가의 로봇팔은 노약자나 장애인처럼 거동이 불편한 사람에게 맞춤형 서비스를 제공할 수 있으며, 로봇 서비스 산업이나 로봇 제조업을 활성화시킬 수 있다”고 말했다. 김 교수팀이 개발한 로봇은 2012~2013년에 상업화를 목표로 개발 중이다.
하천을 유지 관리하고 홍수 피해에 미리 대비하기 위해서는 하천에 흐르는 물의 양을 정확히 파악하고 있어야 한다. 하지만 수시로 변하는 물의 양을 사람이 실시간으로 측정하기는 현실상 어렵다. 집중호우가 자주 발생하는 여름을 앞두고 황당맨은 이 일을 자동으로 처리하는 기술을 개발한 한국건설기술연구원 김원 박사를 만났다.
김 박사팀은 영상처리 기법을 이용해 하천의 수위와 유속을 측정하는 기술을 개발했다. 먼저 디지털카메라로 촬영한 영상을 컴퓨터로 분석해 수면을 인식한 뒤 이를 다리에 설치한 수위표와 비교해 값을 얻는다. 수위표 주변의 하천에서 무슨 일이 일어나고 있는지도 감시할 수 있다.
그러나 수위표가 손상되거나 더러워졌을 때는 정확한 측정이 어렵다. 김 박사팀은 적외선 조명을 이용하고 영상처리 알고리즘을 개선해 이 문제를 해결했다. 어둡거나 그늘이 져 수위표를 읽기 어려운 상황을 해결하기 위해 LED수위표도 개발했다. LED는 전력소모가 적어 태양전지 패널로 전력을 공급할 수도 있고, 물에 접촉했는지를 판단하는 단자가 있어 자동으로 수위를 측정할 수 있다.
홍수가 일어나 사람이 접근하기 어려울 때 유량과 유속을 측정할 수 있는 대규모입자영상속도계(LSPIV)의 개발도 김 박사팀이 이룬 성과다. LSPIV는 하천을 촬영한 뒤 영상처리 과정을 거쳐 물 표면의 속도를 측정해 유량을 계산하는 기술이다. 우리나라는 미국과 일본 등에 뒤이어 2005년부터 하천에 시험 적용하기 시작했으며, 최근에는 카메라 3대로 시스템의 성능을 개선시켰다. 댐에서 방류한 물의 양과 측정한 값을 비교해 보면 상당히 정확하다.
이 외에도 김 박사팀은 GPS를 이용해 유량을 측정할 수 있는 전자부자, 유속을 측정할 수 있는 초음파유속센서, 원격 조정으로 유속을 측정할 수 있는 원격 조정 보트를 개발했다. 원격 조정 보트는 사람이 접근하기 어려운 곳을 다니며 유속과 유량, 하상단면 등을 측정할 수 있다. 김 박사는 “하천 계측기술은 아직까지도 전통적인 방법을 이용하는 분야라 새로운 기술 개발이 절실했다”며 “새로 개발한 장비를 이용해 홍수나 가뭄 피해를 막을 수 있고 수자원을 효과적으로 관리할 수 있다”고 설명했다.
#2 시중드는 로봇이 온다
김권희 고려대 기계공학부 교수를 만난 황당맨. 황당맨을 맞이한 건 차 한 잔을 살포시 내미는 로봇 팔이다. 가사도우미 역할을 할 수 있는 로봇은 이미 여러 곳에서 개발하고 있는데, 이 로봇은 과연 무엇이 다르기에 황당맨이 찾아왔을까.
“현재 가정용 로봇 개발이 활발합니다. 아직은 바퀴 달린 컴퓨터 수준에 불과하지요. 간단한 가사일을 하기 위해서는 사람의 동작을 따라
할 수 있는 팔과 손이 있어야 합니다. 그런데 현재 개발된 로봇 팔은 하나에 수천만 원 수준입니다. 저희는 로봇 팔을 가정에 보급하려면 비
싸도 100만 원 아래로 가격이 내려와야 한다고 판단했지요.”
김 교수는 누구나 부담 없이 구입할 수 있는 로봇 팔을 개발해 기업에 기술이전을 마쳤다. 사람이 직접 조종하며 최대 1.5kg까지 들 수 있다.
보통 로봇 팔은 관절에 모터를 넣어 움직인다. 그러면 관절에 들어갈 수 있는 작고 가벼운 모터를 써야 하기 때문에 가격이 비싸진다. 그래서 김 교수는 사람의 팔을 흉내 냈다. 사람의 팔과 손을 움직이는 근육은 관절이 아니라 상박이나 등 같은 곳에 있다. 여기에 달린 힘줄로 주요 부분을 움직인다. 김 교수팀은 이 원리에 따라 모터를 관절 사이의 넓은 공간에 넣고 힘줄 역할을 하는 줄을 연결해 팔과 손가락을 움직였다. 덕분에 값비싼 모터를 쓸 필요가 없어졌다.
구조를 가능한 단순하게 만들려는 김 교수팀의 노력은 손가락을 움직이는 원리에서 잘 볼 수 있다. 사람이 물건을 집을 때 손가락을 3개만 사용하는 경우가 70% 이상이라는 점에 착안해 로봇 팔의 손가락도 3개로 정했다. 손가락 3개에는 각각 힘줄이 붙어 있고, 힘줄은 T자 모양의 금속판에 삼각형을 이루며 붙어 있다. 이 삼각형의 무게중심에는 모터와 연결된 힘줄이 하나 붙어 있다. 손가락 3개는 이 힘줄하나로 움직이는 셈이다. 이 힘줄을 당기면 손가락이 오므라드는데, T자형 금속판이 자유롭게 기울어지기 때문에 각 손가락은 집는 물체의 굴곡에 맞게 자연스럽게 오므라지는정도가 달라진다.
