MIT Sea Grant 학생들은 노르웨이의 기술과 해양 양식업의 교차점을 탐구합니다.

식량농업기구(Food and Agriculture Organization)에 따르면 노르웨이는 세계 최대의 양식 대서양 연어 생산국이자 최대 해산물 수출국이며, 미국은 여전히 ​​이러한 제품의 최대 수입국입니다. 두 명의 MIT 학생이 근해 양식업에서 개발 및 배포되고 있는 최첨단 기술을 탐구하기 위해 최근 노르웨이 트론헤임으로 여행했습니다.

인공 지능 및 의사 결정 부문 수석인 Beckett DeVoe와 기계 공학 부문 3학년인 Tony Tang은 처음으로 학부 연구 기회 프로그램(UROP)을 통해 MIT Sea Grant와 협력했습니다. 그는 부화장의 굴 유생 건강을 분석하기 위한 파형 발생기 설계 및 기계 학습 애플리케이션에 초점을 맞춘 프로젝트에 기여했습니다. 근해 양식업은 매사추세츠와 미국에서 잘 확립된 산업인 반면, 외해 양식업은 이곳에서 여전히 신흥 분야로 독특하고 복잡한 과제에 직면해 있습니다.

이 신흥 산업에 대한 더 나은 이해를 돕기 위해 MIT Sea Grant는 National Sea Grant College 프로그램을 통해 양식업 기술 및 교육 여행 보조금의 자금을 지원받아 공동 이니셔티브인 Aquaculture Shock을 만들었습니다. MIT-스칸디나비아 MISTI(MIT 국제 과학 기술 이니셔티브) 프로그램과 협력하여 MIT Sea Grant는 DeVoe와 Tang을 유럽 최대 연구 기관 중 하나인 SINTEF Ocean의 양식업 관련 여름 인턴십에 연결했습니다.

MIT-스칸디나비아의 매니징 디렉터인 Madeline Smith는 “해양 기술 혁신으로 세계적으로 유명한 지역에서 세계적으로 유명한 연구 기관 내에서 실용적인 양식 프로젝트에 참여할 수 있는 기회가 바로 MISTI의 핵심입니다.”라고 말합니다. “학생들은 자신의 연구 분야에서 귀중한 경험을 얻을 뿐만 아니라 미래의 글로벌 리더가 되기 위해 준비하는 문화적 이해와 기술을 개발하고 있습니다.” 두 학생 모두 새로운 양식 기술을 개발하고 테스트하기 위해 설계된 시설인 SINTEF Ocean의 양식 로봇 공학 및 자율 시스템 연구소(ACE-Robotics Lab)에서 근무했습니다.

SINTEF Ocean의 양식업 로봇 및 자동화 그룹 연구 관리자인 Svenung Ohrem은 “노르웨이는 피요르드가 모두 있는 독특한 지형을 가지고 있습니다.”라고 말합니다. “따라서 보호된 물이 많아 바다 기반 양식업에 이상적입니다.” 그는 노르웨이 해안에 약 1,000개의 양어장이 있다고 추정하고 업계에서 사용되는 일부 도구에 대해 설명합니다. 농부와 운영자가 데이터를 수집하고 시각화하는 의사 결정 시스템; 검사 및 청소용 로봇; 산소, 온도, 전류를 측정하는 환경 센서; 물고기가 어디에 있는지 알아내기 위해 음향 신호를 보내는 측심기; 그리고 바이오매스를 추정하고 식단을 개선하는 데 도움이 되는 카메라도 있습니다. “먹이는 것은 큰 도전입니다.”라고 그는 말했습니다. “사료는 단연코 가장 큰 비용이므로 사료를 최적화하면 비용이 크게 절감됩니다.”

인턴십 기간 동안 DeVoe는 생선 식단 최적화를 위해 AI를 사용하는 프로젝트에 집중했습니다. “나는 농장의 다양한 특성을 살펴보려고 노력합니다. 예를 들어 물고기의 크기나 물의 차가움 등이 있습니다. 그리고 이를 활용하여 농부들에게 최상의 결과를 위한 최적의 사료량을 제공하는 동시에 사료 비용도 절약하려고 노력합니다.”라고 그는 설명합니다. “머신러닝 기술을 더 많이 배우고 실제 프로젝트에서 더 잘 사용할 수 있어서 좋았습니다.”

같은 연구실에서 Tang은 로봇 팔로 현장을 탐색하고 케이지 그물의 손상을 복구하기 위해 수중 차량 조작 시스템의 시뮬레이션 작업을 진행했습니다. Ohrem은 현재 노르웨이에서 수천 대의 양식 로봇이 운영되고 있다고 말합니다. 규모가 엄청나다”고 말했다. “8,000명의 사람이 8,000개의 로봇을 제어할 수는 없습니다. 이는 경제적으로나 실질적으로 불가능합니다. 따라서 모든 로봇의 자율성 수준을 높여야 합니다.”

MIT와 SINTEF Ocean의 협력은 2023년 MIT Sea Grant가 ACE-Robotics Lab의 방문 연구원인 Eleni Kelassidi를 초대하면서 시작되었습니다. Kelassidi는 MIT Sea Grant 디렉터인 Michael Triantafillou 및 기계 공학 교수 Themistocles Sapsis와 협력하여 양식용 컨트롤러, 모델 및 수중 차량을 개발하고 어류-기계 상호 작용을 조사했습니다.

Triantafillou는 “우리는 노르웨이 과학기술대학교(NTNU) 및 SINTEF와 오랫동안 유익한 협력 관계를 유지해 왔으며 Kelassidi 박사와 함께 양식 프로젝트와 같은 중요한 노력을 계속하고 있습니다”라고 말했습니다. “노르웨이는 해상 양식업의 최전선에 있으며 MIT Sea Grant가 이 분야에 투자하고 있어 협력을 통해 좋은 결과를 기대합니다.”

현재 NTNU 교수인 Kelassidi는 매우 복잡하고 가혹한 환경에서 작동할 수 있는 유연한 로봇 시스템 개발에 중점을 두고 있는 Field Robotics Lab을 이끌고 있습니다. “양식업은 모든 것이 역동적이기 때문에 자율적 솔루션을 보여줄 수 있는 가장 어려운 분야 중 하나입니다.”라고 그녀는 말합니다. Kelassidi는 양식업을 매우 학제적인 분야로 설명하며 생물학과 기술 배경을 모두 갖춘 더 많은 학생들이 필요합니다. 그녀는 “생물학적 구성요소가 없는 산업에 사용되는 기술을 개발한 다음 이를 활어나 기타 살아있는 유기체가 있는 다른 곳에 적용할 수는 없습니다”라고 설명합니다.

Ohrem은 특히 업계가 지속적으로 성장함에 따라 어류 복지를 유지하는 것이 양식업에 종사하는 연구원 및 기업의 주요 원동력임을 확인합니다. “그래서 가장 큰 질문은 이것을 어떻게 보장할 수 있느냐는 것입니다.”라고 그는 말합니다. SINTEF Ocean은 세계에서 두 번째로 큰 연어 양식업자인 SalMar와 협력하여 운영하는 양식업에 대한 4개의 연구 라이센스를 보유하고 있습니다. 학생들은 히트라 섬에서 가장 큰 산업 규모 농장 중 하나인 Singsholmen을 방문할 기회를 가졌습니다. 농장은 수면 아래 약 50m 깊이에 10개의 크고 둥근 그물 우리로 구성되어 있으며 각각 200,000마리의 연어를 수용하고 있습니다. “나는 네트를 직접 만져보고 어떻게 되는지 살펴봐야 했어요. [robotic] 손으로 함정을 고칠 수도 있습니다.”라고 Tang은 말합니다.

Kelassidi는 현장에서 얻은 정보는 사무실이나 실험실에서 배울 수 없다고 강조합니다. “그것은 개방적이고 도전의 규모나 기능의 규모가 무엇인지 깨닫게 해줍니다.”라고 그녀는 말합니다. 그녀는 또한 이 연구 분야를 발전시키고 보다 유연한 로봇 시스템을 개발하기 위한 국제 및 기관 협력의 중요성을 강조합니다. “우리는 그 문제를 목표로 삼아 함께 해결해야 합니다.”

MIT Sea Grant와 MIT-스칸디나비아 MISTI 프로그램은 현재 트론헤임에 있는 NTNU의 Field Robotics Lab을 포함하여 노르웨이에서 해양 농업 기술을 발전시키는 기관에서 훈련할 4명의 MIT 학생으로 구성된 새로운 그룹을 모집하고 있습니다. 자율성, 딥 러닝, 시뮬레이션 모델링, 수중 로봇 시스템 및 기타 양식 관련 분야에 관심이 있는 학생들은 MIT Sea Grant의 Lily Keys에 문의하시기 바랍니다.