쓰레기로 병든 바다, 첨단 기술로 보살핀다

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해안가에 버려진 쓰레기들(출처 : pxhere)

생명의 원천인 바다가 병들고 있다. 셀 수 없이 유입되는 해양 쓰레기 때문이다. 보통 강이나 하천을 따라 바다로 유입되는데, 이 중 분해되지 않는 플라스틱이 가장 큰 문제다. 해양수산부에 따르면 바다로 유입되는 쓰레기 양은 연간 800만톤으로 추정되고 80%가 플라스틱이다.

앞으로도 해양에 유입되는 플라스틱 쓰레기는 늘어날 전망이다. 미국의 비영리 단체 퓨 자선신탁(Pew Charitable Trusts)은 오는 2040년까지 1100~2900만톤(t)에 달하는 플라스틱이 매년 배출될 것으로 분석했다. 세계자연기금(WWF)은 오는 2100년 플라스틱 오염도가 50배까지 늘어나며 이는 그린란드 면적의 2.5배에 달한다고 우려했다.

최근 이 같은 문제를 해결하기 위해 첨단 기술이 활발하게 사용되고 있다.

비행 중인 드론(출처 : Pxhere)

해양 쓰레기 식별하는 드론

드론으로 해양 쓰레기를 발견하고 인공지능(AI)이 분석하는 새로운 방법이 개발되고 있다. 미국 해양 미국 해양대기청(NOAA)의 미국 해양과학센터(NCCOS)는 오리건 주립대학교와 함께 이 같은 해양 쓰레기 식별 시스템을 개발 중이다.

이들은 드론에 전자기파를 구분하는 편광 카메라를 탑재했다. 이 덕분에 해양 쓰레기를 더욱 쉽게 찾아낼 수 있다는 설명이다. 플라스틱과 금속 같은 해양 쓰레기에서 발생하는 편광은 돌, 흙 등 자연생태계에서 나오는 것과 구분되기 때문이다.

이후 AI 컴퓨터가 드론이 촬영한 항공사진을 분석해 ‘해양 쓰레기 지도’를 구축하는 것이 핵심이다. AI는 머신러닝을 통해 시간이 지날수록 더 정확하게 쓰레기 지도를 만들어 낸다. 즉, 드론이 식별하고 AI가 분석하고 사람이 치우는 방식이다.

앞서 지난해 스페인 바로셀로나 대학 연구진들도 비슷한 연구를 수행한 바 있다. 이들도 AI로 항공사진을 분석해 해양 쓰레기 위치를 파악하는 방식으로 연구를 진행했다. 적외선 카메라를 탑재한 드론이 항공사진을 찍고 AI가 분석한다. 연구 기간 AI는 3800장이 넘는 지중해 항공사진을 분석했다. 그 결과 80%에 달하는 정확도를 나타냈다.

당시 연구원 중 한명인 오데이 가크(Odei Garc)는 “드론과 비용기를 이용한 해양 쓰레기 모니터링으로 많은 데이터를 확보했고 정확도 80%에 달하는 새 알고리즘을 개발할 수 있었다”고 설명했다.

클리어봇 (출처 : 오픈 오션 엔지니어링)

부유 쓰레기 청소하는 수상청소로봇

바다 위를 떠다니며 해양 쓰레기를 청소하는 로봇도 있다. 홍콩계 스타트업인 ‘오픈 오션 엔지니어링(Open Ocean Engineering)’이 제작한 ‘클리어봇(Clearbot)’이다. 당초 해양 쓰레기 수거를 위해 개발된 만큼 자율주행으로 개발됐다는 점이 눈에 띈다.

클리어봇은 쓰레기가 ‘열린 활(open bow)’로 불리는 부위를 지나면 그물망으로 만들어진 쓰레기통으로 들어가도록 설계됐다. 1회 충전으로 최대 48시간 연속 작동하며, 한꺼번에 옮길 수 있는 쓰레기양은 250kg까지다. 일 최대 수거량은 1톤에 달한다.

배터리가 방전되거나 쓰레기가 가득 찬 클리어봇은 알아서 도킹 스테이션으로 돌아간다. 도킹스테이션은 태양광으로 충전되며, 최대 클리어봇 4대 분량의 쓰레기를 적재한다.

특히 클리어봇은 이 과정에서 AI를 활용해 쓰레기 종류를 분석한다. 머신러닝으로 쓰레기 종류를 보다 정확하게 구분할 수 있다. 클리어봇이 분석한 데이터는 주로 해양 환경 개선을 위해 사용되고 있다.

씨클리어 프로젝트(출처 : 씨클리어)

수중 쓰레기도 로봇이 수거

수중 쓰레기 수거를 위해 사람이 직접 잠수하지 않아도 될지 모르겠다. 유럽에서는 수중 쓰레기 수거로봇을 개발하는 ‘씨클리어 프로젝트(Seaclear project)’가 진행되고 있다. 물 아래 가라앉은 쓰레기를 수거한다는 점에서 많은 관심을 받고 있다.

수면 아래에는 플라스틱을 포함한 수많은 쓰레기가 산적해 있다. 수면 위에 떠다니는 쓰레기보다 해양 생태계에 미치는 부정적인 영향도 크다. 이런 쓰레기를 수거하려면 사람이 직접 잠수해야 하는데, 성과가 확실치 않다. 사람이 직접 잠수하는 만큼 인명사고 위험도 있다.

사용된 로봇은 프로토타입이며 네 개의 로봇으로 구성됐다. 첫 번째는 수면 위에 떠 있는 허브 로봇이다. 이 로봇은 다른 로봇들에 전력을 공급하는 역할을 한다. 두 번째는 수중에서 해양 쓰레기를 수거하는 두 대가 있다. 나머지는 공중에서 수거 작업을 돕는 드론이다.

씨클리어 프로젝트에 참여 중인 바트 드 슈터(Bart De Schutter) 네덜란드 델프트 공과대학 교수는 “바다 속에는 2200~6600만톤의 폐기물이 있을 것”이라며 “우리 로봇 시스템은 잠수부을 이용하는 현재 방식보다 훨씬 효율적이고 안전하다”고 말했다.

테크플러스 에디터 윤정환

tech-plus@naver.com​

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