로봇은 어떻게 무너진 광산 복구를 도왔나
2021년 8월 13일 이른 아침, 북미 테네시주 크랩오차드 인근에 있는 Lhoist 석회암 광산의 책임자 저스틴 디즈니 는 16년의 광산 근무 기간 중 한 번도 들어본 적 없는 소리를 들었다.
“기둥에서 떨어지는 빗줄기 같았다. 그 순간 무언가 직감이 와서 대피를 시작했다. 6시 40분에 모든 인원이 확인되었고, 약 6시 59분 48초에 광산이 무너졌다”
100년이 넘은 이 광산은 붕괴 시 모든 갱구와 환기구에서 시속 약 193km로 움직이는 공기, 진흙, 잔해의 돌풍을 분출했다. 디즈니가 사고 당시 신속히 대피한 덕분에 아무도 다치지 않았다. 사고 원인은 40년에서 70년 된 매우 오래된 지지대가 무너지면서 지표면이 크게 가라앉은 것으로 확인되었다.
미국 광산안전보건청(MSHA)은 붕괴 후 남은 가로 244미터, 깊이 30미터의 지표 침하 구역이 사람이 조사하기에는 너무 위험하다고 신속히 판단했다. 그러나 로봇을 이용한 해결책 역시 쉽지 않았다.
붕괴 전 광부들은 PBE Group의 손상된 피더를 통해 작동하는 양방향 무선 시스템을 사용했다. 누수 피더는 무인 드론이나 로봇을 지원할 대역폭이 없었다. 설령 가능했더라도 붕괴 후에는 작동하지 않았다.
“지하에 통신 시스템을 구축해 지상 인프라 없이 필요했던 영상 처리 및 LiDAR 애플리케이션의 대역폭을 확보하려는 것은 특별한 과제였다”
PBE의 기술 이사 롭 코흐는 사고 후 네트워크와 전원이 없는 상황에서 지연이 적고 대역폭이 큰 무선 IP 네트워크가 최선이라고 판단했다. 결국 Rajant의 메시 IP 네트워크와 Australian Droid and Robot(ADR)의 로봇을 사용하기로 했다. PBE, Rajant, ADR은 이전 솔루션을 함께 개발한 적이 있다.
팀은 10대의 ADR Explora XL 무인 로봇, Rajant Kinetic Mesh 무선 지하 통신망, 그리고 PBE의 장비와 기술을 사용했다. 로봇들은 광산 내부에 네트워크 인프라 지점 세 곳을 설치했으며, 가장 깊은 곳은 1.7km에 달했고, 로보-허브 8개를 설치했다.
“붕괴가 어디서 일어났는지, 그리고 유인 조사를 보낼 수 있는 안전 구역이 어디인지 매우 잘 보여주는 시각화를 만들 수 있었다”
ADR 로봇들은 광산의 필요한 모든 구역을 점검하면서 최대 80Mbit/s의 속도로 영상 데이터를 전송했다. 로봇들은 점검을 마치고 광부들이 전력과 통신을 복구하기 위해 광산으로 돌아갈 수 있게 했다.
“ADR은 비상 상황에 대비한 소규모 로봇 차량을 보유하고 있지만, 다양한 센서와 기능을 갖춘 더 많은 장비가 필요했다. 우리는 로봇을 빠르게 추가 제작하고, 미국에서 마주할 조건과 거리를 모사하는 철저한 테스트를 진행했다. 브리즈번 곳곳에 팀을 두었고, 한 단계에서는 여러 교외에 로봇을 배치하고 중앙 거점에서 제어했다. 로봇은 한 달도 안 되어 미국으로 보내졌으며, 수석 전자 엔지니어 안드레 프렐러와 수석 로봇 엔지니어 캘럼 맥더미드가 동행했다. 지상에서 낮 동안 테스트를 마친 후 로봇들은 광산에 들어가 각 로봇이 다음 로봇에 통신 신호를 전달하여 광산 안에 고대역폭 릴레이 네트워크를 만들었다. 일주일 후 팀은 광산 작업팀이 재개할 수 있을 만큼 충분한 데이터를 확보했다. 필요한 장비를 필요한 시기에 제공할 수 있었던 세계 유일의 회사였다”
광산은 전 지역에 Kinetic Mesh 네트워크를 도입할 계획입니다. 향후 불안정 문제가 발생하더라도, 기존 네트워크 인프라를 활용해 ADR 로봇 한 대를 광산에 투입하기만 하면 되며, 이를 통해 작업자의 안전과 원활한 생산성을 지킬 수 있습니다.
“붕괴 사고 이후 무인 점검이 필요하다는 것을 알게 되었을 때, 우리는 빠르고 유연한 배치와 높은 성능을 갖춘 최적의 솔루션을 찾는 데 집중했습니다. 광산에는 다양하고 변화하는 점검 작업을 지원할 수 있는 대역폭이 넓고 유연한 데이터 네트워크가 필요했습니다. 이 목적에 Rajant의 메시 기술이 분명한 선택이었습니다. 작업의 핵심은 로봇이 광산 안에서 직접 배치하는 네트워크 요소를 설계하는 것이었습니다. 우리는 곧 로봇과 중계 노드에 가장 적합한 안테나 기술을 찾는 작업에 착수했습니다. 이후 현장으로 이동해 배치형 로봇 노드와 점검 운영센터로 데이터를 전송하는 지상 네트워크를 구축했습니다. 네트워크 요소와 안테나 덕분에 점검을 수행하기에 충분한 시간이 확보되었습니다. 광산이 이 선구적인 프로젝트에 PBE를 선택해 최선의 가용 기술로 운영을 안전하게 재개할 수 있게 되어 기쁩니다.”
