컴공생이 바다로 나간 이유

컴공생이 바다로 나간 이유

안녕하세요! 김인제 입니다.

저는 2019년 3월 부터 기계공학과 대학생들과 함께 ‘쉐코’ 라는 해양 기름 유출 사고로 인한 환경 오염을 막는 스타트업을 창업하여 로봇과 알고리즘을 즐겁게 개발하고 있습니다.

제가 스타트업을 창업 하게 된 계기와 컴공생이 바다로 나간 이유, 수많은 실패를 겪으면서 엔지니어로 성장해 온 과정을 공유하고자 글을 작성하게 되었습니다.

해양 환경 오염을 막기위해 뭉치다!

사실, ‘쉐코’ 를 창업하기 전에 청각장애인이 운행하는 ‘고요한 택시’ 라는 스타트업에 개발자로 참여하여 5명 규모의 개발팀에서 9개월 정도 서비스를 만들어 본 경험이 있습니다.

제가 ‘고요한 택시’ 를 만들면서 느낀건, 스타트업을 창업하여 사람들이 진정으로 원하는 서비스를 만드는 것은 너무나도 짜릿한 일이라는 것 이였습니다.

또한 그 서비스가 사회적인 문제를 해결하고 새로운 가치를 만드는 서비스라면 개발자에게도 더 의미가 깊겠죠.

‘고요한 택시’ 에서 서비스 런칭부터 유지 보수까지 한번의 창업 싸이클을 겪은 후의 저는 창업에 완전히 매료되었던 것 같습니다.

그 당시에 기술로 해결할 수 있는 사회적 문제가 무엇이 있을까 고민하다 보니 자연스럽게 환경문제에 관해서도 관심을 가지게 되었습니다.

그러던 와중에, 어쩌다 심심풀이로 들어가 본 스타트업 구인 플랫폼 로켓펀치에서 한 팀의 소개와 블로그를 보게됩니다. 그 팀이 현재 제가 소속되어 있는 ‘쉐코’ 입니다.

‘쉐코’ 는 해양 기름 유출 사고로 인한 해양 환경 오염을 막기 위해 기름을 회수하는 로봇과 기름 인식 알고리즘을 만드는 팀 입니다.

해양 기름 유출 사고 대처 훈련 참가	해양 기름 유출 사고 대처 훈련 참가

당시 쉐코는 경영학 전공과 기계공학 전공 대학생 2명 으로 구성되어 있는 소규모 팀이였습니다.

운명적이게도 그때 당시 쉐코가 참여하고 있던 BATMAN KOREA 라는 공모전을 통해 일정 기간 마다 자신들이 만든 성과에 대한 글을 블로그에 업로드 하고 있었는데, 마침 제가 이 글을 읽게되었습니다.

블로그에 올라온 글을 읽으면서 느꼈던 감정은 두근거림 이였습니다.

저는 컴퓨터공학과 전공생으로 매일 모니터 앞에 앉아서 소스코드를 개발하는 것이 일상이고 그게 개발자의 전부 인 줄 알았지만, 쉐코는 아니였습니다.

쉐코는 해양 기름 유출 사고와 해양 방제 프로세스에 대해서 알기 위해 실제로 해양 환경 관리 공단이 주최하는 해양 방제 사고 대처 훈련에 참여하기도 하며 몸으로 직접 부딪히며 경험해보고 있었습니다.

소형 기름 회수 로봇 프로토타입	소형 기름 회수 로봇 프로토타입

대학교 내부의 창업 공간에 대형 수조를 펼치고 기름 회수 실험을 진행하는 모습

또한 아이디어 초기 단계이긴 하지만 기름을 회수할 수 있는 아이디어를 기반으로 소형 기름 회수 로봇을 만들어 대학교 내부의 창업 공간에 대형 수조를 펼쳐놓고 물을 받아서 기름 회수 실험을 진행하고 있었습니다.

이처럼 직접 아이디어를 몸으로 부딪히며 바로 실행하는 실행력을 보고 가슴이 안 뛸 개발자가 있을까요?

쉐코가 올려놓은 블로그 글을 다 읽고 저는 쉐코에 합류하여 ‘바다에 유출된 기름을 인식하는 알고리즘’ 을 개발하고 싶다는 생각이 확고하게 들었습니다.

또한 기계공학을 전공한, 다른 분야의 엔지니어와 협업하면서 함께 성장할 수 있을것 이라고 생각하여 망설이지 않고 바로 만나보고 싶다고 문자를 보내게 됩니다.

간절하게 원하는 마음으로 보낸 인터뷰 제안 문자

쉐코 팀을 만나 제가 가지고 있는 창업에 대한 가치관과 태도, 그리고 팀에 합류했을때 기여할 수 있는 부분을 명확하게 제시하여 설득한 끝에 개발자로 팀에 합류하게 되었습니다.

해양 기름 유출 사고의 문제점을 분석하다

쉐코에 합류한 후 최 우선의 팀 목표는 바로 ‘바다 위에 유출된 기름을 회수할 수 있는 방법’ 을 찾는 것 이였습니다.

기존의 유흡착제 작업의 문제점

해양 기름 유출 사고 라고 하면 보통 태안에서 발생했던 기름 유출 사고 처럼 초대형 기름 유출 사고를 떠올리지만, 사실 우리나라에서 발생하는 기름 유출 사고의 70% 는 기름 유출량 100 L 의 소형 기름 유출 사고로 분류되며 1년에 250회 이상 발생하고 있습니다. 주말을 빼고는 거의 매일 소형 기름유출사고가 우리나라에서 발생하고 있는 셈이죠.

이러한 소형 기름 유출사고 발생 시 기름을 회수하는 방제 작업이 2020년 현재 도 100% 사람의 수작업으로 이루어 지고 있습니다.

방제작업은 작업복과 마스크, 안전모를 착용한 채로 뜨거운 태양과 흔들리는 배 위에서 진행되므로 중노동에 가까운 작업 강도를 보여주며 ‘유흡착제’ 라는 기름을 흡수하는 휴지와 같은 소모품을 바다에 던진 후 기름을 묻혀 건져올리는 방식으로 진행되기 때문에 방제 작업이 완료되도 엄청난 양의 환경 폐기물이 나오게 되고, 기름의 독성으로 인해 전량 소각해야 합니다.

방제 작업으로 발생한 엄청난 양의 환경 폐기물, 전량 소각 처리

또한 기름 유출사고에 투입되어 기름을 회수하는 장비인 ‘유회수기’ 는 무게가 200 kg 이상 나가는 대형 장비이므로 사고에 투입하는데 추가적인 선박과 전원 공급 장비, 오일 탱크, 크레인이 필요하여 대형 기름 유출사고에만 사용되고 있습니다.

기존의 유회수기의 회수 방법은 해수면의 기름만 펌프로 흡입하는 방식으로, 실제 해양환경에서 파도가 조금이라도 발생하면 기름 회수율이 20% 이하로 감소하는 심각한 문제점이 있습니다.

기존의 유회수기 들이 공통적으로 가지는 문제점: 파도 발생시 기름 회수가 거의 불가능

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위해 ‘파도가 쳐도 기름 회수가 가능한 방법’ 을 팀 원 모두가 힘을 합쳐 연구하게 됩니다.

도전과 실패의 반복

파도가 쳐도 기름 회수가 가능한 방법 을 찾기 위해 기존의 유회수기의 기름 회수 방법을 분석하고 기름 회수 관련 논문을 팀원 모두가 정말 많이 읽고 정보를 공유해갔습니다.

그 과정에서 기름 회수에 대한 다양한 아이디어가 나왔고, 이를 기반으로 기구 설계 후 3D 프린터로 프로토타입을 뽑아 기름 회수 실험을 진행하는 과정이 거의 반년 간 매주 반복되었습니다.

아이디어 토론 후 스케치	아이디어를 검증하기 위한 프로토타입 제작

논문이나 기존의 유회수기를 기반으로 한 기름 회수 아이디어가 나오면 팀원들 끼리 공유하고 토론 하며 가능성이 조금이라도 있다면, 그 날 바로 프로토타입 제작에 들어갔습니다.

월, 화요일에 아이디어를 내고 수, 목요일에 프로토타입을 설계하고 3D 프린터나 다른 기성품을 이용하여 제작하고 금요일에 학교 옥상에 펴놓은 대형 수조에 물을 받고 기름 회수를 진행하고.. 를 기름 회수 방법을 찾을 때 까지 반복했습니다.

기름 회수 아이디어를 직접 실험을 통해 검증

기름 회수 아이디어를 직접 실험을 통해 검증

기름 회수 아이디어를 직접 실험을 통해 검증

위의 사진처럼 이때 정말 세상에 존재하는 기름 회수에 대한 방법은 다 만들어서 직접 기름을 회수해 본 것 같습니다.

아무리 좋은 아이디어 라도 아이디어에서 끝난다면 이론일 뿐 이더라구요. 실제로 해보지 않으면 알 수 없는 정보들이 너무나도 많다는 것을 느꼈습니다.

실험후 뒷정리는 철저하게! 가장 힘들었던 작업

기름 회수 실험을 새벽까지도 계속 진행 하면서 실험 데이터를 쌓아갔습니다.

기름 회수 실험 후에 장비에 묻은 기름을 닦고 실험 뒷정리를 하는게 정말 힘들었습니다.

기름을 닦는데만 거의 1시간 정도 걸리고 옷이랑 신발에 기름이 다 튀어서 묻기도 하고, 기름 냄세도 심해서 오래 맡으면 어지러움과 두통이 찾아옵니다ㅠ

이 과정에서 기름 회수 실험 실패를 정말 100번은 넘게 한 것 같습니다.

여름이 시작하기 전에 첫 번째 기름 회수 실험을 진행했는데, 가을이 끝날 때 까지 기름 회수 아이디어를 못찾았었거든요.

매주 실험을 진행했지만 정말 매번 아이디어와 다르게 실패했고 물론 실험 마다 실패 원인을 분석하고 데이터를 팀 내에 공유하며 쌓아갔지만, 체력적으로도 정신적으로도 팀원들 모두 지쳐가고 있었습니다.

기름 회수 아이디어 검증 실험의 첫 성공

거의 마지막이라고 생각하고 제가 제안한 ‘워터 스크류’ 구조를 통해 기름 회수 실험을 밤 늦게 진행했을 때, 기름이 회수되는 걸 보고 팀원들 모두 정말 뛸듯이 기뻐했습니다.

이때의 성취감은 두번다시 느끼지 못할 짜릿한 순간이라고 생각되네요.

기름 회수 솔루션을 찾는 과정에서 제가 배웠던 것은 현실의 문제를 공학적으로 해결하는 과정 그 자체였습니다.

비록 저는 컴퓨터공학 전공의 개발자 이지만, 기계공학을 전공한 분야가 다른 엔지니어와 협업하며 현실의 문제를 해결하기 위해 다양한 분야의 논문을 읽고 아이디어를 토론하는 과정에서 문제를 정의하고 분석해서 아이디어를 도출하는 방법, 분야가 다른 엔지니어 들과 토론하고 공학적으로 설득하는 방법 등을 배우며 단기간에 빠르게 성장할 수 있었습니다.

수 많은 기름 회수 실험을 진행했던 인천대학교 옥상, 인천대 앞바다가 참 이쁘다.

기름 회수 솔루션을 찾는 과정에서 수 많은 어려움과 실패가 있었지만, 결국은 다양한 분야의 엔지니어가 하나의 목표를 위해 협업하고 토론한 끝에 솔루션을 찾아낼 수 있었습니다.

컴공생, 바다로 나가다

기름 회수 솔루션을 찾은 이후에는 실제 해양 환경에서 주행이 가능한 로봇을 만드는데 집중하였습니다.

해양 환경에서의 주행 테스트를 위한 프로토타입 제작

해양 환경에서의 주행 테스트

해양 환경에서의 주행 테스트

위의 사진 처럼 기름회수가 가능한 로봇을 만들어 모터를 달아 실제 해양 환경에서 주행이 가능한지, 어떤 어려움이 있는지 테스트 해봤습니다.

저는 이 과정에서 로봇에 카메라를 부착하여 영상을 송수신할 수 있는 기능과 무선 조종 기능 을 협업하여 개발하였습니다.

큰 로봇을 바다 까지 직접 들고 나가는 것 도 힘든 일이였지만 가장 기억에 남는건 해가 져서 밤이 될 때 까지 주행 테스트를 하다가 합선으로 배터리 부분에 불이 붙어 급하게 껐던 적이 있네요.

해양 환경에서의 주행 테스트

실제로 해양 환경에서 주행 테스트를 반복하면서 부족한 기능들을 개선해 갔습니다.

현대 제로원 데이 스타트업 전시 참여

현대 제로원 데이 스타트업 전시 마지막 날 마감 후 모습

이러한 과정에서 운 좋게도, 2019년에 진행된 현대 제로원 데이 전시회에 초청받아 기름 회수 로봇을 시연할 기회가 생겼습니다.

전시회 홍보가 잘 되서 수천명의 시민 분 들이 저희가 개발하고 있는 기름 회수 로봇의 기름 회수 시연을 보고, 저희가 기획했던 기름 회수 체험을 해보시면서 환경에 대해 조금 더 관심을 가지게 되었다고 말해주신 게 아직도 기억에 남아있네요.

현대 제로원 데이 전시회의 참여도 한달 전에 갑자기 결정되어 팀원들 끼리 “전시회에서 시연이 가능할 정도의 기름 회수 로봇 프로토타입을 한달 안에 만들어야 한다!” 하며 뭉쳐서 한달동안 사무실에서 먹고자면서 미친듯이 로봇을 만들어 겨우 전시회 일정에 맞춰 로봇 프로토타입을 만들고 무사히 시연할 수 있었습니다.

물론 프로토타입은 3일 간의 전시회 끝에 장렬히 모터 축이 꺾이며 사망했습니다.. 그래도 3일 간 버텨준게 기적이였고 너무나도 다행이였습니다.

현재 개발중인 양산 설계 직전 단계의 로봇	해양 환경에서의 주행 테스트

최근에도 정말 많은 발전이 있었습니다. 기름 회수 로봇의 프로토타입에서 벗어나 양산 설계 직전 단계까지 발전했습니다. 기구 설계 부분을 지속적인 테스트를 통해 보완해 나가고 있습니다.

이 모든게 정말 개인이였으면 이루지 못했을 것 이라고 생각하고, 팀으로 일하고 함께 성장하는 것 의 중요성에 대해서 느낄 수 있었습니다.

시제품 디자인 스케치 초안

내년 상반기 출시 목표로 개발하고 있는 시제품의 스케치 입니다.

팀원 모두 양산단계를 위해 매일 각자의 업무에 매진하고 있습니다.

여기까지가 기름 회수 로봇을 개발하게 된 계기와 그 과정, 현재까지의 이야기 입니다.

기름 인식 알고리즘을 개발하다

기름 회수 방법을 찾은 후, 제가 담당한 메인 개발 과제는 바로 바다에 유출된 기름을 인식하는 알고리즘을 개발하는 것 이였습니다.

기름의 형태

기름이 유출되면 보통 위처럼 기름 띠 형태를 형성하게 됩니다.

기름의 형태

하지만 수온이나 기름의 점도, 파도의 세기에 따라서 기름이 잘게 갈라지기도 하며 다양한 형태로 변화하게 됩니다.

해수면의 태양 빛 반사로 인한 sun glitter

또한 가장 큰 문제점은 태양이 수면에 반사되면서 생기는 빛 반사 였습니다.

해수면의 특성 상 태양 빛을 반사하면서 위의 사진처럼 sun glitter 라고 불리는 반짝이는 빛을 형성하게 되는데요, 이로 인해 해수면의 시각 정보가 모두 하얀색으로 지워지는 현상이 발생합니다.

따라서 바다 위에 유출된 기름을 인식하려면 2가지 큰 문제점을 해결해야 합니다

1. 기름은 다양한 형태와 두께에 따라서 은색부터 검정색 까지의 다양한 색깔을 가진다
2. 해수면의 빛 반사로 인한 sun glitter 발생

직접 1만장의 기름 이미지 데이터셋을 촬영, 수집하여 레이블링을 거쳐 딥러닝 기반의 기름 인식 세그멘테이션 모델을 개발하여 테스트 해보기도 했지만, 결국 실제 바다 환경에서는 일반 카메라 기반의 방법론은 적합하지 않다고 결론지었습니다. 빛 반사로 인해 아무것도 보이지 않았거든요.

이를 해결하기 위해 기름의 광학적, 화학적 특성에 대한 논문을 집요하게 파고들었고, 2019년 6월부터 약 1년 간의 연구 끝에 기름과 물에 반사되는 빛의 광학적인 특징에 기반하여 기름을 인식하는 알고리즘을 개발 해 낼 수 있었습니다.

기름을 인식하는 알고리즘을 적용한 이미지

제가 개발한 알고리즘을 적용해 보면 위처럼 기름 만의 광학적 특징을 기반으로 기름을 인식 할 수 있습니다!

오른쪽 사진의 빨간색으로 표시된 부분이 기름일 확률이 높은 영역 입니다.

또한 실제 해양 환경에서도 유출된 기름을 인식할 수 있는 것을 테스트를 통해 검증할 수 있었습니다.

알고리즘 개발 과정에 대해선 정말 다양한 아이디어와 검증 과정이 있었는데, 관련 특허를 출원 준비 중 이라서 아쉽게도 자세히 말씀드리지는 못할 것 같습니다.

기름 인식 알고리즘을 개발하는 과정 또한 1년 이라는 오랜 시간이 걸렸고 그 과정에서 수많은 실패와 좌절이 있었습니다.

하지만, “기름 회수 솔루션도 찾아냈는데 기름 인식이라고 못 해결할까” 라는 마인드로 한 분야를 지속적으로 파고들고 집요하게 분석하니 결국은 여러 분야의 지식이 합쳐지면서 새로운 길이 보이는 것 같습니다.

결론: 창업, 대학생 때 한번쯤은 꼭 도전 해 볼 만 하다

창업하기 전의 저의 모습을 생각하면 정말 평범한 컴공생 그 자체였던 것 같습니다.

물론 학교 공부의 중요성도 어마어마 하지만, 개발자에게는 다양한 경험 또한 중요한 것 같습니다.

특히 현실의 문제를 공학적으로 고민하고 분석하여 해결해 본 경험이요!

논문과 연구자료 등을 보며 자신이 해결하고자 하는 문제에 대한 답을 찾아가는 과정이 저에게는 단기간에 폭발적인 성장과 보다 다양한 분야의 넓은 시야, 여러 분야의 엔지니어와 팀으로 협업하는 방법 을 알 수 있게 해주었습니다.

또한 최근에는 SK 이노베이션 측으로 부터 5억원 규모의 투자를 유치하여 하고싶은 일을 걱정 없이 더 마음 껏 도전해 볼 수 있게 되었습니다.

이 글을 읽으신 대학생이 있으시다면, 단기간에 폭발적인 성장을 원하시면 창업에 한 번 쯤은 도전해 볼 것 을 추천드립니다.

대학생 때가 정말 창업에 적기라고 생각하고, 잃을게 없는 도전이라고 생각합니다.

저도 창업으로 인해 엔지니어로써 조금 씩 성장할 수 있었고, 또한 수 많은 실패를 겪으면서 저라는 사람에 대해 더 잘 이해하게 된 것 같습니다.

저의 창업과 성장 경험을 공유해보고자 글을 써봤는데 읽어주셔서 감사합니다 :)