2핵심과제에서 1세부에서 개발기술 중에 “ROV기반 중작업용 로봇 플랫폼 및 HPU 시스템”에 대해서 1,2차년도 설계 내역, 구조, 기능에 대해서 간략하게 소개하고자 한다.

1-1. 로봇 플랫폼 시스템

로봇 플랫폼의 구조는 연구개발 목표인 수심 2,500m 해저환경에서 매설심도(3m) 및 매설속도(2km/hr)를 만족하는 수중작업에 필요한 프레임, 부력재, 내압용기, 전기/전자/통신 시스템, 유압시스템, 워터젯, 다양한 센서장비들로 구성된다.

1-1-1. 프레임

로봇 프레임은 전체 시스템을 부착하는 구조로 설계되며, 전체 시스템 하중(부력재)을 견딜 수 있도록 설계되어야 한다. 재질은 중량 및 부식성에 우수한 AL6061-T6로 제작 예정이며, 각 주요부분별 구조해석을 통하여 프레임 안전성을 확보하였다.

1-1-2. 부력재

로봇 부력재는 전체 시스템에 대해서 중성(음성)부력을 유지하도록 설계되어야 하며, 또한 각종 센서 및 추진기 설치를 위해서 가공되어야 한다. 현재 부력재 중량(약5.5ton)으로 설계 및 디자인하고 있다.

1-1-3. 플랫폼 형상

1차년도 플랫폼 형상은 박스 및 유선형 타입으로 설계하여 각 장비를 배치하여 설계하였다. 2차년도 플랫폼 형상은 유선형 타입으로 설계하여 1차년도 보다 전장이 증가 및 중량도 상세설계를 통하여 증가하였다. 3차년도 플랫폼 형상은 플랫폼에 설치되는 장비가 확정됨으로 플랫폼의 프레임, 부력재, 설치위치 확정으로 플랫폼의 전장이 2차년도 보다 감소하고, 중량 또한 설계상 감소하게 되었다. 간략한 변경내역은 불필요한 공간 축소, 수직추진기 프레임 간섭을 줄인 상부이동, 부력재 측면을 축소하여 측면 유지보수성 증대하도록 설계 변경되었다.

1-2. 로봇 HPU 시스템

HPU(Hydraulic Power Unit)은 수중에서 유압동력을 공급해주는 장치이다. 본 사업에 쓰이는 중작업용 ROV는 수중 추진기 및 수중 매니퓨레이터, 수중 케이블 커터, 수중 그리퍼 등의 고출력 장비가 유압으로 구동되므로 HPU는 필수적인 장비이며, 중작업용 ROV 구동의 심장 역할을 담당한다.

또한 유압팩의 펌프에서 가압된 오일은 3단계의 유압필터를 거치면서 입자와 수분이 제거되면서 청정한 상태가 되고, 밸브팩에 위치하고 있는 전기적으로 제어되는 방향전환밸브를 통해 유압이 자동밸브, 추진기, 유압튤, 조정 카메라, 매니퓨레이터등에 공급되는 흐름으로 구성된다. 이러한 HPU는 육상용과는 다르게 레저버(유압유 저장부)와 유압 배관, 펌프, 모터 등의 모든 구성요소가 ROV의 요구수심에서 완전한 수밀이 보장되어야하며, 수중에서 ROV 운용 중에 유압부 동작이 일시적으로 중단되거나 유압부 동작의 장시간 불능 상태는 추진기 구동 불능 등의 심각한 문제를 야기하게 되므로, 장시간 운용 상의 안정성도 필수적인 요소이다. 본 과제에서는 장시간의 수중에서의 안정적으로 동작하는 HPU 시스템의 제작을 목표로 하고 있으며, 2차년도에는 수중 유압공급장치에 소요되는 장치와 부품들의 개별형상 및 전체적인 시스템 구성을 파악하기 위한 3D모델링 및 시스템 구성을 하였다.