하드웨어

자율운항선박 키트(교육)는 선박의 설계보다는 자율운항을 구현하기 위한 소프트웨어에 중점을 두고 있습니다. 따라서 이어지는 내용에서는 선박 설계에 대한 이론보다는 키트를 이해하고 활용하는 방법을 주로 다룰 예정입니다.

선박 조립을 시작하기 전에 우선 MechaShip의 구성에 대해 간단히 알아보겠습니다.

선체

선체(hull)는 선박의 몸체 전체를 의미합니다.

선체의 구조와 재질, 형상은 선박이 감당할 수 있는 최대 하중과 항해 중의 안정성에 직결됩니다. 파도나 풍압과 같은 외부 힘뿐만 아니라, 엔진 진동이나 적재물의 무게 변화처럼 내부에서 발생하는 하중도 모두 견뎌야 하므로, 선체는 강도와 유연성을 동시에 갖도록 설계됩니다. 또한 효율적인 항해를 위해 물 흐름을 방해하지 않는 유선형 구조를 사용하는데, 이는 저항을 줄여 연료 소모를 낮추고 더 높은 속도를 달성하는 데 중요한 요소입니다.

MechaShip은 쌍동선 형태를 채택하고 있습니다. 두 개의 선체가 서로 일정한 간격을 두고 배치되기 때문에 무게가 자연스럽게 분산되고, 파도에 의한 영향이 줄어들어 전체적인 안정성이 크게 향상됩니다. 이러한 구조로 특히 초보자나 교육용 환경에서 선박이 쉽게 전복되거나 심하게 흔들리는 상황을 최소화할 수 있습니다. 동시에 넓은 갑판 공간을 확보할 수 있어 센서, 배터리, 제어장치 등의 배치가 편리합니다.

선체는 액추에이터와 갑판이 조립된 상태로 제공됩니다.

액추에이터는 선박의 전후진을 위한 쓰러스터(thruster)와 방향 전환을 위한 키(key)로 구성되어 있습니다. 액추에이터에 대한 자세한 내용은 부품 소개 단계에서 다룰 예정입니다.

갑판에는 메인보드와 배터리, ESC를 위한 마운팅 홀이 기본적으로 마련되어 있습니다. 이어지는 MechaShip 시작하기 단계에서 위의 왼쪽 사진과 갑판에 부품을 조립합니다.

단, LiDAR, 카메라, IMU 등의 센서 및 모듈은 3D설계 및 3D프린팅을 통해 갑판 위에 직접 배치해야합니다. 위의 오른쪽 사진을 참고해주세요.

전기·전자부 구성

모든 센서, 모듈, 액추에이터는 메인보드에 연결되며, 메인보드는 이들을 제어합니다.

일종의 소형 컴퓨터인 SBC(Single Board Computer)는 Ubuntu OS와 ROS를 호스팅해 원격 PC와의 데이터 송수신을 담당할 뿐만 아니라 카메라, LiDAR처럼 데이터의 량이 많은 센서를 처리합니다. 한편 실시간성이 중요한 액추에이터 등은 MCU(Micro Controller Unit)에서 별도로 처리됩니다. MCU는 SBC와 USB로 연결되어 SBC의 요청에 따라 액추에이터를 작동시키는 역할을 합니다.

메인보드에 대한 자세한 내용은 부품 소개 단계에서 다룰 예정입니다.