배경

ROV(원격 무인 잠수정)는 장거리 케이블을 통해 오퍼레이터와 연결되는 무인 수중 로봇입니다. 수중 로봇 기술은 심해 석유 시추 시설 정비부터 환경 및 과학 탐사에 이르는 광범위한 응용 분야에 맞춰 발전해 왔습니다. ROV는 다양한 센서, 카메라 및 로봇 매니퓰레이터가 내장되어 있어 모니터링, 수리, 용접, 샘플 채취 등의 다양한 용도로 사용됩니다. 역동성이 뛰어난 이러한 잠수정은 안정적이고 강력하며 명령 절차가 비교적 간단하여 해저 수십 킬로미터 지점처럼 사람이 접근할 수 없는 영역에 적합한 솔루션입니다.  때로는 북극에서도 작동하는 ROV는 매우 넓은 범위의 해저 온도와 극한 수중 압력에 노출됩니다.

또 다른 유형의 수중 로봇으로는 AUV(자동 수중 로봇)가 있습니다. AUV는 측량 및 매핑 작업에 가장 폭넓게 사용되며 일반적으로 ROV와 같은 엄빌리컬 케이블(Umbilical Cable)이 없습니다. ROV와 같이 AUV에도 쓰러스터가 내장되어 있습니다.

심해 드라이브

고전압 Gold 및 SimplIQ 드라이브는 종종 전 세계 ROV 응용 분야에 사용됩니다.  일반적으로 위치 제어는 사용되지 않지만  정밀한 속도 제어가 매우 중요합니다. 핫 플러깅은 Gold에서 사용할 수 있습니다(SimplIQ에서도 어느 정도 사용 가능).

ROV가 완전히 전기화되는 추세이므로 매니퓰레이터는 쓰러스터에 비해 다축 제어와 로봇의 키네마틱스 지원이  필요합니다.

극한 온도에서 작동해야 합니까?  ROV 제조업체는 설계 제약 요소 때문에 종종 드라이브를 외부의 차가운 물이 맞닿은 표면에 장착하곤 합니다.

극한 수압에서 작동해야 합니까?  물론 해저 수십 킬로미터의 심해의 압력이600bar를 초과할 수 있지만 그러한 경우 실제로 높은 압력에 노출되지 않도록 가압 용기에 드라이브를 넣습니다.

유럽에 기반을 두고 있는 ROV 제조업체인 SWD(Sub Water Dynamics)는 전 세계에서 판매되는 모델 제품군을 모두 전기화하기로 결정했습니다. SWD의 수중 기술은 심해 석유 시설 정비에서 중요한 해양 생물 연구 수행에 이르는 다양한 전문 응용 분야에 사용됩니다. 전 세계에서 800대의 잠수정을 운용하고 있는 SWD는 이 분야의 선두기업일 뿐 아니라 수중 기술의 혁신기업으로도 잘 알려져 있습니다.

SWD는 추진기를 작동시킬 수 있는 드라이브 기술을 찾고 있었습니다. 일부 모델은 추진기에 5kW가 필요하지만 고중량 모델(1.5톤)과 같은 기타 모델은 추진하는 데만 거의 50kW가 필요합니다. 그러나 SWD가 추구하는 것은 파워만이 아니었습니다. Elmo 솔루션은 다양한 제어 관련 문제, 크기 제약 및 확장된 수중 환경을 처리할 수 있도록 고안되었습니다.

SWD와 기타 모든 ROV 제조업체가 직면한 주요 과제 중 하나는 특히 물의 힘도 고려해야 할 경우에서 쓰러스터 회전 스위치를 켜고 끄는 것입니다. SWD의 가장 큰 ROV는 11개의 쓰러스터를 사용해 완전한 6축 제어를 제공하여 수중에서 효율적으로 이동합니다. 특정 방향으로 이동하기 위해 모든 쓰러스터들이 항상 동시에 작동하고 있지는 않습니다. “Off된” 쓰러스터에 전원을 넣으려고 할 때도 해류로 인해 모터가 이미 회전하고 있습니다. 모터가 이미 회전하고 있는 상태에서 즉시 회전하기란 쉽지 않습니다. 모터 드라이브가 일반적으로 활성화된 경우 초기 0V 명령으로 설정됩니다. 그러나 모터가 이미 회전하고 있지만 약간의 역기전력(속도에 따라 높거나 낮을 수 있음)이 있으므로 제로 명령과 잠재적으로 높은

역기전력 사이의 전압 강하는 위험할 수 있습니다. 전류 스파이크가 발생해 드라이브 전자장치가 데미지를 입을 수 있습니다. Elmo의 고급 핫 플러깅 모션 알고리즘은 기존의 역기전력을 사전에 파악하고 초기 전압 명령을 보상해 유해한 전류 스파이크가 발생할 가능성을 제거하여 시스템을 보호합니다.

업계 추세: ROV 전기화

ROV는 전통적으로 유압 부품을 사용해 왔지만 매니퓰레이터와 추진기의 유압 펌프 부품이 전기 기계 및 전기 부품으로 바뀌고 있는 것이 업계의 추세입니다. 규정상 로봇의 유압 메커니즘에 누출이 발생할 경우 환경 보호를 위해 이를 보고하고 평가해야 합니다. 누출이 발생할 경우 납부해야 하는 벌금이 상당히 크기 때문에 탄화수소 개발 및 탐사 분야에서 로봇의 운용 비용과 보험료가 덩달아 증가하게 됩니다. 이러한 문제뿐 아니라 유압 시스템의 낮은 효율성으로 인해 ROV 기술을 보다 효율적이고 환경 친화적인 기술로 변경해야 할 필요성이 점점 더 대두되고 있습니다.

경량의 파워풀한 서보드라이브

Elmo의 모든 서보 드라이브는 ROV 어플리케이션에 적합한 특성을 갖고 있습니다.
그 중에서도 800V의 고전압이면서도 초경량 제품인 Gold Drum이 많이 사용되고 있습니다.