[마산=뉴스핌] 김하영 기자 =지난 2일 찾은 해양환경공단 마산지사 앞바다. 민트색 수상로봇 한 대가 선박과 안벽 사이를 천천히 오갔다. 수상로봇은 해양쓰레기가 떠 있는 지점으로 이동한 뒤, 수거 장치로 부유물을 모아 담기 시작했다.

사람이 직접 배를 타고 나가거나 대형 청항선을 투입해 바다 쓰레기를 치우던 기존 방식과는 다른 풍경이다. 바다 위를 누비던 것은 해양환경공단 마산지사가 운용 중인 수상로봇 '코엠 아크(Sheco Ark)'다.

코엠 아크는 모듈을 바꾸면 쓰레기 수거와 기름 회수, 오염물 포집 등 서로 다른 임무를 수행한다. 마산지사는 현재 수상로봇 10대를 운용하고 있다.

수상로봇의 '눈' 역할은 드론과 인공지능(AI)이 맡는다. 드론이 해역을 촬영하면 AI가 영상 속 부유물을 판독한다. 작업자가 관제시스템에서 상황을 확인해 수상로봇이나 청항선 투입을 결정하면 로봇이 현장으로 이동해 쓰레기를 수거한다.

드론이 찾고, AI가 판독하고, 사람이 판단하면 로봇이 치우는 해양정화 체계가 현장에 도입된 것이다.

그동안 해양쓰레기 수거는 주로 디젤 청항선이 맡았다. 하지만 큰 배는 수심이 낮은 해역이나 선박 사이, 항구 벽 바로 아래까지 접근하기 어렵다. 쓰레기가 있다는 신고를 받고 출동했지만 현장에서 부유물을 찾지 못해 빈손으로 돌아오는 경우도 있었다.

해양환경공단이 AI와 드론, 수상로봇을 결합한 해양정화 체계 구축에 나선 이유다. 공단의 수상로봇 기반 해양정화 사업은 재정경제부 공기업 혁신프로젝트에서 2위에 선정되며 공공기관 혁신 사례로도 주목받았다.

쓰레기 걷고 기름 빨아들이고…임무 따라 변신하는 '코엠 아크'

마산지사 앞바다에서 작업 중인 쉐코 아크 양쪽에는 배터리와 노란색 부력체가 달려 있었다. 중앙부에는 안테나와 카메라 등 각종 장비가 탑재됐다.

쉐코 아크는 같은 본체를 기반으로 중앙부 모듈을 교체해 ARK-C, ARK-F, ARK-M 등으로 전환할 수 있다. 해양쓰레기 수거와 오염물 포집, 기름 회수 등 작업 목적에 따라 로봇의 역할을 바꾸는 구조다.

ARK-C는 해양쓰레기 수거용이다. 물 위에 떠 있는 고형 오염물을 그물망으로 걷어낸다. 선박 사이에 낀 쓰레기나 안벽 가까이 붙은 부유물처럼 사람이 직접 접근하기 어렵거나 청항선 진입이 힘든 곳에 주로 투입된다.

로봇이 쓰레기가 있는 지점으로 이동하면 앞쪽 수거 장치가 부유물을 끌어안듯 모아 담는다.

ARK-F는 펜스 포집용이다. 로봇 두 대가 함께 움직이며 펜스를 펼쳐 넓게 퍼진 쓰레기나 오염물을 한쪽으로 모은다.

ARK-M은 기름 회수에 활용된다. 유출유가 발생하면 물 위에 뜬 기름을 빨아들이고 회수 과정에서 물과 기름을 분리한다. 대형 방제선이 곧바로 접근하기 어려운 초기 오염 지점에 먼저 투입해 유출유 확산을 막는 초동 대응 장비로 활용할 수 있다.

특히 항만 안쪽이나 선박 주변처럼 공간이 좁은 해역에서는 소형 수상로봇의 접근성이 강점으로 꼽힌다.

쉐코 아크는 실제 항만 현장 투입을 전제로 설계됐다. 무게는 265kg, 크기는 퀸사이즈 침대보다 조금 작은 수준이다. 전기 배터리 기반 소형 무인 수상장비로 기본 구동 시간은 5시간이다.

해양쓰레기는 시간당 1톤, 기름은 시간당 3만 리터까지 처리할 수 있다.

김성길 해양환경공단 마산지사장은 "로봇을 머신러닝으로 계속 학습시킨 결과 지금은 5km 내 쓰레기까지 스스로 찾아가 수거하고 돌아올 수 있다"며 "마산만에 쓰레기가 발생하면 ARK-F나 ARK-C를 민원 대응과 수거 작업에 활용하고 있다"고 말했다.

청항선 못 가는 곳 파고든 'AI 청소부'…로봇 수거량 36% 늘었다

수상로봇의 가장 큰 장점은 기존 청항선이 접근하기 어려운 해역까지 들어갈 수 있다는 점이다.

바다 쓰레기는 넓은 해역 한가운데에만 떠 있지 않는다. 바람과 조류를 따라 연안으로 밀려오거나 안벽 아래에 붙고, 선박 사이에 끼기도 한다.

기존 청항선은 약 30톤급 선박이다. 수심 2m 이하의 저수심 해역이나 협소 수역, 선박 틈, 안벽 직하부에는 진입하기 어렵다.

반면 ARK-C는 물속에 잠기는 깊이가 약 30cm에 그친다. 수심이 낮은 해역이나 좁은 수로, 선박 사이까지 무인으로 접근할 수 있다.

쓰레기가 넓게 퍼진 경우에는 ARK-F가 먼저 투입된다. 로봇 두 대가 펜스를 펼쳐 부유물을 한곳으로 모은 뒤 청항선이 접근해 컨베이어벨트로 대량 수거한다.

청항선이 들어가기 어려운 해역에서는 작은 로봇이 먼저 쓰레기를 모으고, 대량 수거는 청항선이 맡는 역할 분담이다.

현장 투입 효과는 수치로 나타나고 있다.

마산지사의 부유쓰레기 수거량은 2024년 1057.5톤에서 지난해 1232톤으로 16.5% 늘었다. 이 가운데 로봇을 활용한 수거량은 114톤에서 155톤으로 36% 증가했다.

로봇 운용 범위에서는 쓰레기를 찾지 못하고 돌아오는 '헛출동'도 0건으로 집계됐다.

전기 배터리로 움직이는 수상로봇이 디젤 청항선의 일부 출동을 대신하면서 탄소 배출을 줄이는 효과도 기대된다. 정어리 폐사체와 부유쓰레기를 신속하게 수거할 경우 악취와 수질오염, 미관 훼손 등 2차 피해를 줄이는 데도 도움이 된다.

김 지사장은 "대부분의 쓰레기가 바다에 계속 둥둥 떠다니는 것이 아니라 여름이 되면 연안으로 붙는다"며 "배가 접근하면 충돌하거나 수심이 낮아 걸릴 수 있어 작은 로봇을 보내 쓰레기를 끌어낼 수 있다"고 설명했다.

드론이 찾고 AI가 판독한다…쓰레기 발견하면 로봇 '선별 출동'

수상로봇은 AI 드론과 통합관제시스템을 통해 움직인다.

해양환경공단 마산지사가 구축한 'KOEM-ARK' 시스템은 드론과 AI, 수상로봇, 통합관제시스템을 결합한 무인 해양정화 체계다.

운용 과정은 크게 4단계다.

드론이 자동 이륙해 해역을 촬영하면 1~5초 간격으로 촬영한 사진이 통합관제시스템으로 전송된다. AI가 사진 속 부유물을 인식할 경우 화면에 빨간색 경고가 표시된다.

작업자는 원본 영상과 AI 분석 영상을 비교해 수상로봇을 보낼지, 청항선을 투입할지 결정한다. 출동 명령을 받은 로봇은 해당 위치로 이동해 쓰레기를 수거한 뒤 복귀한다.

기존에는 쓰레기가 있는지를 확인하기 위해 사람이 배를 타고 직접 해역으로 이동해야 했다. KOEM-ARK 체계에서는 드론을 먼저 띄워 해역을 확인하고 실제 수거가 필요한 경우에만 로봇이나 청항선을 투입한다.

불필요한 선박 이동을 줄이고 사람이 위험 해역에 직접 들어가야 하는 부담을 낮출 수 있는 구조다.

수거 결과와 이동 경로도 관제시스템에 기록된다. 축적된 정보는 향후 해양쓰레기 분포와 발생 지점, 대응 이력을 분석하는 데이터로 활용할 수 있다.

김 지사장은 "드론을 띄우면 5초에 한 번씩 사진을 찍어 관제시스템으로 보내고 AI가 데이터를 해석한다"며 "쓰레기가 발견되면 빨간색으로 표시되고 수거 명령을 내리면 로봇이 현장에 가서 쓰레기를 수거하고 돌아온다"고 말했다.

마산만 실증 전국 항만으로…'해양 피지컬 AI' 가능성도 시험

해양환경공단은 마산만에서 실증한 수상로봇 활용 모델을 전국으로 확대하고 있다.

공단 12개 지사로 단계적 확산을 추진 중이며 올해 6개 지사 시연과 2개 지사 배치를 추진하고 있다.

경상남도 단위 우심해역 확대를 위한 협약도 체결했다. 인천항만공사와 한국수자원공사 등 다른 기관에서도 도입을 검토하고 있다.

사우디아라비아와 인도네시아 등 항만 오염관리 수요가 있는 해외 국가와의 진출 협의도 진행 중이다.

마산항에는 무인 도킹·충전·정비 스테이션도 시범 설치할 예정이다. 현재는 사람이 로봇을 점검하고 충전하지만 향후 로봇이 스스로 복귀해 충전하고 정비 대기 상태에 들어갈 수 있도록 시스템을 고도화할 계획이다.

수상로봇을 단순한 쓰레기 수거 장비에서 상시적인 항만 오염 대응 체계의 한 축으로 발전시키겠다는 구상이다.

마산만에서 시작한 실증은 이제 공공기관의 해양정화 혁신을 넘어 '해양 피지컬 AI' 산업의 가능성을 시험하는 단계로 넘어가고 있다.

그동안 AI와 로봇 분야의 투자는 휴머노이드와 육상 로봇을 중심으로 확대돼 왔다. 해양 분야에서도 쓰레기 제거와 유해화학물질 감시 등 현장에 즉시 활용할 수 있는 특수목적 로봇의 필요성이 커지고 있다는 것이 업계의 판단이다.

다만 수상로봇 확산을 위해서는 제도적 기반 마련도 과제로 꼽힌다. 수상로봇은 로봇 기술과 해양 장비의 성격을 동시에 갖고 있어 향후 명확한 분류 기준과 실증·사업화를 지원할 수 있는 체계가 필요하다는 목소리가 나온다.

권기성 쉐코(Sheco) 대표는 "해양 쓰레기 제거 로봇처럼 현장에서 바로 활용할 수 있는 특수목적 로봇의 필요성이 커지고 있다"며 "해양 분야에 특화된 AI와 수상로봇 지원 체계가 마련된다면 국내 기술도 항만 오염관리 시장에서 충분히 경쟁력을 가질 수 있다"고 말했다.

강용석 해양환경공단 이사장은 "AI와 드론, 수상로봇 등 첨단기술을 적극 도입해 기존의 사후 대응 중심 관리에서 벗어나겠다"며 "오염과 위험을 미리 예측하고 선제적으로 대응하는 스마트 해양환경 관리체계를 구축해 나가겠다"고 밝혔다.

마산만을 오가는 작은 수상로봇의 실험이 전국 항만의 해양정화 방식을 얼마나 바꿀 수 있을지는 이제 현장 실증을 넘어 산업의 영역에서 시험받게 됐다.

gkdud9387@newspim.com