독일 프라운호퍼, '공장 생산라인' 전용 청소로봇 개발

▲ MCD 4.0에는 확장형 팔이 장착돼 높은 지점까지 세척이 가능하다.(사진=프라운호퍼 IVV 연구소)

식품을 가공하거나 의료기기를 다룰 때는 절대적인 청결이 필수적이다. 청소결과는 위생뿐 아니라 식품안전에도 영향을 미친다. 그동안 까다롭고 품질에 결정적인 생산라인의 청소는 대부분 수동으로 이뤄졌다. 그러나 이 같은 관심에도 불구하고 생산라인 청소는 작업을 재현하기 어렵고 오류가 발생하기 쉬우며 시간이 많이 걸린다는 문제가 있었다.

'인셉티브 마인드' 등 매체들에 따르면 독일 프라운호퍼 공정설계 및 포장 연구소(Fraunhofer Institute for Process Engineering and Packaging IVV)가 최근 장비 및 생산공간을 재생가능하도록 청소하는 모바일 세척 장치를 개발했다. MCD 4.0(Mobile Cleaning Device 4.0·모바일 세척 장치)이라고 명명된 이 로봇은 자가학습 및 자율주행 시스템을 갖춰 시간이 지날수록 보다 나은 청소 방법을 배울 수 있다. 

이 모듈식 청소로봇은 현재 두 가지 버전으로 출시됐다. 첫 번째 모델은 컨베이어 벨트에 있는 생산라인 아래를 이동하며 이 안에 있는 내부를 청소하고, 두 번째 모델은 생산기계 바깥쪽을 비롯해 방에 있는 방바닥, 천장, 벽 등을 청소한다. 특히 두 번째 모델에는 확장형 로봇 팔이 장착돼 있다. 이 팔은 생산라인의 높은 지점까지 닿도록 늘어날 수 있다. 

두 모델은 물과 세척액을 혼합 분사하는 제트 클리너(jet cleaner)를 장착했다. 이 장치는 자유로운 구성이 가능해 효율적이고 목표지향적인 청소를 가능하게 해준다. 

▲ 배터리로 구동되는 MCD 4.0은 호스로 도킹 스테이션에 연결돼 있다.(사진=프라운호퍼 IVV 연구소 )

MCD 4.0은 둘 다 배터리로 작동하며 세척제를 공급하는 호스를 통해 도킹 스테이션에 연결된다. 자율주행이 가능하며 와이파이를 통해 제어된다. 

멀티센서 시스템은 인공지능이 적용돼 어려운 환경에서도 자율주행하는 로봇의 방향을 잡도록 돕는다. 센서 시스템은 형광법을 기반으로 이물질 정도를 스캔, 계산해 압력과 세척 거품 양 등 세척 파라미터를 적절히 조정한다. 

감지기는 자외선을 활용해 지방, 기름, 단백질 등 형광 먼지 입자를 검출하고 잔류물의 층 두께, 건조 정도 등 정해진 파라미터에 따라 거품과 물을 투여한다. 따라서 위생적으로 까다로운 방 청소는 자원을 절약하면서도 자율적이고 재생가능한 방식으로 수행될 수 있다.

연구팀장인 맥스 헤세(Max Hesse)는 ”우리는 실험을 통해 필요한 양 이상을 표면에 적용하지 않음으로써 세척제를 최대 50%까지 절약할 수 있다는 점을 입증했다"다고 말했다. 

이어 "이 시스템은 2교대로 운영되는 공장의 야간 교대 다운타임 동안 최대한 자원 효율적으로 청소하도록 훈련될 수 있다. 더욱이 MCD가 병렬 청소 과정을 처리할 때 청소를 해온 숙련된 근로자들이 다른 작업을 수행할 수 있다면, 상당히 효율적일 것이다"라고 덧붙였다. 

이 모바일 청소 로봇은 식품산업뿐 아니라 제약, 의료 공학, 화장품 산업, 자동차 환경, 농업 분야 등에서도 사용될 수 있다. 특히 코로나19와 같은 위기 상황에서는 다양한 산업체들이 이 로봇을 통해 혜택을 받을 수 있을 것으로 보인다.