계명대학교(총장 신일희)는 홍성훈 로봇공학과 교수 연구팀이 바닷속에서도 로봇이 스스로 위치를 파악하고 주변 환경 지도를 생성할 수 있는 핵심 기술을 개발했다고 8일 밝혔다. 이번 연구는 로봇공학 분야 국제학술지 'IEEE Robotics and Automation Letters(RA-L)'에 게재됐다.
수중에서는 GPS 신호가 닿지 않아 로봇이나 무인 잠수정이 자신의 위치를 정확히 파악하는 데 어려움이 따른다. 이로 인해 '수중 SLAM(동시적 위치 추정 및 지도 작성)' 기술이 필수다. 해당 기술은 주변 환경을 인식하는 동시에 자신의 위치를 추정하는 방식이다. 특히 사이드스캔 소나(SSS)는 넓은 해저 영역을 원거리에서 관측할 수 있어 수중 SLAM에 활용되는 유망한 센서로 주목받고 있다.
기존 연구에서는 음향 신호를 영상 형태로 변환한 뒤 특징점을 추출하는 방식이 주로 사용됐다. 그러나 해저 지형의 특징이 부족하거나 균질한 환경에서는 안정적인 특징 추출이 어렵고, 잡음과 거리 변화에 따른 음향 신호 왜곡으로 수중 위치 추정 성능 저하가 발생하는 한계가 있었다.
연구팀은 이러한 문제를 해결하기 위해 음향 영상을 생성하지 않고, SSS에서 획득한 원시 신호를 직접 분석하는 새로운 접근법을 제안했다. 특히 음파가 해저에 반사되어 돌아올 때 나타나는 신호 강도의 변화를 활용해 의미 있는 지점을 찾아내는 '핑 수준(ping-level) 랜드마크 검출' 기술을 적용했다.
이를 통해 특징이 거의 없는 해저 환경에서도 안정적인 위치 추정이 가능한 것으로 확인됐다. 또 제안된 알고리즘은 연산 효율이 높고 적은 양의 메모리만 요구한다. 수중 로봇에 탑재되는 연산장치는 일반적으로 성능과 전력 소모 측면에서 제약이 크기 때문에, 본 기술은 다양한 수중 로봇 플랫폼에 적용될 수 있는 실용성 또한 갖춘 것으로 평가된다.
이번 연구는 계명대 대학원 컴퓨터공학과 임진호 박사과정생이 제1저자로 참여하고, 홍성훈 교수가 교신저자로 참여했다. 이번 논문이 게재된 'IEEE RA-L'은 로봇 분야 세계 최고 수준의 학술지로 평가받는다. 또 게재 논문은 세계 최고 권위 로봇 학술대회에서 연구 성과를 발표할 기회를 얻게 된다. 임진호 박사과정생은 올해 하반기 미국 피츠버그에서 개최되는 로봇 분야 최상위 국제학술대회인 'IROS 2026(국제지능로봇시스템학술대회)'에서 연구 결과를 발표할 예정이다.
홍성훈 교수는 “사이드스캔 소나 신호를 활용한 수중 SLAM 기술은 세계적으로도 연구 사례가 제한적인 도전적인 분야”라며 “기존의 영상 기반 접근에서 벗어나 원시 음향 신호 자체를 직접 활용하는 새로운 방법론을 제시했다는 점에서 학술적·기술적 가치가 매우 크다”고 설명했다.
대구=정재훈 기자 jhoon@etnews.com
