최근 Shanghai Jiao Tong University가 독자적으로 개발한 세계 최초의 심해 토토핫 탐지 잠수정용 특수 차량인 Elastic Releasing을 갖춘 Subsea Precision Instrument Deployer(영어 약어: SPIDER)가 완전한 기능의 해상 시험을 성공적으로 완료했습니다 이 성과는 우리나라가 심해 토토핫 탐지 핵심 기술 분야에서 획기적인 진전을 이루었으며 '시벨 프로젝트'라는 심해 프로젝트 건설을 위한 견고한 기반을 마련했습니다

"The Sea Bell Project"는 Shanghai Jiao Tong University가 시작한 심해 토토핫 망원경 건설 계획입니다 이 프로젝트의 목표는 천체와 지구 대기의 핵반응으로 생성된 고에너지 토토핫를 포착하고, 극단적인 우주 현상을 일으키는 심오한 법칙을 탐구하고, 우주선의 기원에 대한 미스터리를 풀고, 우리나라의 완전한 다중 메신저 천문학 네트워크 구축을 가속화하고, 입자 물리학, 천체 물리학, 지구 물리학, 해양 과학 등의 최첨단 교차 연구를 촉진하는 것입니다 독창적이고 중요한 과학적 발견을 육성합니다

그림 1 Seabell 토토핫 망원경의 전체 배열 렌더링

씨벨 토토핫 망원경의 전체 어레이는 약 1,000개의 토토핫 탐지 수중 부표로 구성되어 있으며, 직경 약 4km의 원반형 어레이를 형성하고 있습니다 전체 어레이는 수심 3,500m 해저에 배치될 예정이다 각 잠수정의 높이는 약 700m이며 직경 43cm의 고압 광학 탐지 캡슐 20개가 달려 있습니다 극한의 해저 환경에서 크고 정교하고 유연한 수중 배열 네트워크를 안정적이고 효율적으로 완성하는 방법은 국제 심해 토토핫 탐지가 직면한 주요 과제입니다

그림 2 스파이더 시스템 SPDIER의 작동 원리 개략도

그림 3 스파이더 시스템 SPIDER 설계 방식 반복 프로세스

연구팀은 거미줄 방사의 연속성과 제어 가능성에서 영감을 얻어, 700m 길이의 정밀 토토핫 탐지 잠수정을 심해 환경에 질서있게 배치할 수 있도록 '전체 통합-유연 방출-수직 배치'라는 설계 아이디어를 제안했으며, 이를 통해 초장 유연 케이블의 정밀 심해 배치라는 국제적 문제를 극복했습니다 지중해 토토핫 탐지 프로젝트 KM3NeT에서 채택한 '롤링 볼 솔루션'과 비교하여 이 장치는 설계 초기부터 시스템 확장성을 충분히 고려했습니다 현재 이 장치는 이중 트랙 20구 캐빈 구조 설계를 채택하고 있으며 우수한 모듈화 및 확장 기능을 갖추고 있습니다 향후 다양한 토토핫 감지 요구 사항을 충족하기 위해 더 많은 감지 캡슐을 수용하도록 쉽게 업그레이드할 수 있습니다 시스템 연구 개발 팀은 Shanghai Jiao Tong University의 대규모 선박 및 해상 테스트 시설에 의존했으며 8번의 버전 반복과 여러 차례의 테스트를 거쳐 마침내 이 특수 수중 장비를 성공적으로 개발했습니다

그림 4 해상 시험이 물에 들어가기 전의 스파이더 시스템

그림 5 심해에 착륙한 후 스파이더 시스템의 사진

그림 6 수중 로봇 작동 잠금 해제

그림 7 토토핫 검출 잠재 표적 모델이 완전히 확장되었습니다

이번 해상 시험에서 SPIDER 시스템은 1,300미터 심해 환경에서 사전 설정된 절차를 엄격히 준수했으며 "경량"과 "무거움"의 두 가지 부하 모드의 안정적인 해제를 성공적으로 완료했습니다 바닥 근처 호버링, 수중 로봇 지원 잠금 해제, 탠덤 자율 부력 및 배치와 같은 일련의 어려운 작업을 연속적으로 달성했습니다 시스템은 10분 내에 90회 연속적이고 안정적으로 회전했으며, 20개의 광전 감지 포드와 4개의 부력 블록을 성공적으로 안전하게 방출했습니다 모든 포드의 자세는 토토핫 검출 요구 사항을 충족하여 SPIDER 시스템의 안정성과 신뢰성을 완전히 검증했습니다

연구팀은 앞으로 이번 해상 시험을 통해 축적된 방대한 양의 데이터를 바탕으로 SPIDER 시스템의 자율성과 지능 수준을 더욱 최적화하고 복잡한 해양 환경에서의 적응성을 종합적으로 향상시키며 'Sea Bell 프로젝트' 구현을 가속화할 예정이다 이러한 성공은 심해 토토핫 탐지 및 심해 공학 분야에서 우리나라의 독창적인 혁신을 보여줄 뿐만 아니라 최첨단 과학 탐사 및 전략적 기술 혁신 분야에서 우리나라의 뛰어난 역량을 보여줍니다

이 프로젝트는 국가 핵심 연구 개발 프로그램 "해양 토토핫 탐지 기술"(프로젝트 번호 2023YFC3107400) 및 상하이 기초 연구 분야 "다중 대역 토토핫 탐지 연구"(프로젝트 번호 22JC1410100)와 같은 여러 과학 연구 계획의 다양한 연구 개발 단계에서 적시에 지원을 받아 연구 개발 프로세스의 연속성을 보장합니다 이에 감사의 마음을 전합니다

배포 장치의 모든 기능을 갖춘 해상 시험판:https://mpweixinqqcom/s/H3_hOIWBLKEYp3OZ_xiJsA

더 많은 해상 시험 동영상을 보려면 다음을 방문하세요https://tridentsjtueducn/en/gallery/videos

저자:하이링 프로젝트 협력단

기고자:이정다오 연구소, 조선해양학 및 건축공학부

미디어 링크: 교통대학교 https://newssjtueducn/jdzh/20251011/215104html