R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152073-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 고공, 밀폐, 분진노출, 협소공간(높이0.6m이하)에서 강교량 재도장 공사 생산성 향상을 위한 이동형 작업 장치 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 장병하 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
12명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 331,000,000 원 기업 : 110,334,000 원 계 : 441,334,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 200,001,000 원 계 : 800,001,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)이레하이테크이앤씨 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
연구개발 개요 □ 개발 필요성 ○ 1995년부터 급증한 강교 설치로 인해 강교 재도장 시기가 도래하는 2010년부터 강교의 재도장 요구가 크게 증가함 ○ 또한 최근 강재 부식 요인(해양 구조물, 제설용 염화물계 사용 등) 증가로 인해 강교 도장 수명이 13년에서 10년으로 급속하게 단축 - 항만 및 항구 등의 개발로 인한 강교 설치가 급증하고 있으며, 이에 따른 해양 환경하에서의 염분으로 인해 강재 부식이 급속하게 이루어짐 - 도로의 재설작업을 위한 염화물계 제설제는 살포되어 강교의 부식이 유발함 - 기존 13년으로 추정되는 강교의 도장 수명은 최근에는 10년으로 감소하여 재도장 횟수 및 비용이 증대되고 있는 추세임 ○ 강교의 부식 방지를 위한 강교 재도장 공사는 열악한 작업환경과 생산성 저하로 산업재해위험, 공사 비용증가 하므로 작업환경 및 방법 개선이 절실함. ○ 강교 재도장은 작업을 위해 교량에 공중비계를 설치하고, 외부환경 오염을 방지하기 위해 작업공간이 밀폐된 협소한 공간의 극한 환경에서 작업이 이루어 짐. - 강교 재도장 작업은 공중비계 작업공간 내에서 작업하는 고소작업으로 안전이 매우 취약함. - 밀폐된 공간에서 실시되는 기존 도장을 제거하는 블라스팅 작업은 많은 분진이 발생하여 작업자의 호흡기 질환을 유발함. - 교량하부의 형하공간을 확보하기 위해 작업공간 높이가 0.6m이하로 작업자가 누워 작업하므로 작업효율이 저하됨. - 또한 페인트를 분사하는 과정은 밀폐되고 협소한 장소에서 이루어지는 것으로 작업자가 유해 화학물질에 노출됨. □ 강교량 재도장 공사 로봇 개발을 통한 문제 해결 ○ 본 과제에서는 육상 또는 하상에 설치된 강Box 거더 교의 재도장 공사의 모든 구간에 활용되는 원격 로봇 시스템임. 특히 1~4단계 재도장 공정 중에 인력 의존이 심한 2단계인 도장층 & 오염물제거 작업과 3단계인 재도장 작업에 투입되어 인력 의존도를 저감시킴 ○ 강교량 재도장 공사 로봇 구성 - 다양한 자세 구현이 가능한 다관절 작업기 - 안정적 주행이 가능한 무한궤도식 주행체 - 교체 가능한 블라스팅 및 페인트 노즐 - 전방 환경 모니터링용 비전장치로 구성됨 ○ 강교량 재도장 공사 로봇 구성 성능 - 작업 공간내에는 48mm의 강관 파이프가 설치되어 있고, 블라스팅용 고압 호스와, 페이트 공급호스 등 50mm 이내의 호스가 연결되어 있어 로봇은 50mm 이상의 단차 극복능력이 필요함. - 현장 테스트를 통한 장비 성능테스트 □ 기대 효과 ○ 고위험 작업환경 개선에 따른 작업자 안전사고 저감 ○ 로봇이 작업하여 협소한 공간에서 작업 속도가 저하되지 않아 작업효율 향상. ○ 공중 비계와 가림막이 설치된 폐쇄구간에서 활용되며 환경문제 발생이 적음. ○ 노후교량의 안전성 확보로 국민 안전 인식 향상 ○ 미래원천기술 확보 1) 무인 도장 제거 및 재도장 요소기술 확보 2) 구조물 표면관리 요소기술 확보 [최종목표] 최종목표 밀폐, 분진, 작업높이 0.6m~2m 이내의 협소한 작업공간인 강교량 재도장 공정(도장 및 블라스팅)에 적용 가능한 이동형 다목적 작업장치 개발을 통해 인력 의존이 심한 도장층 & 오염물제거 작업과 3단계인 재도장 작업에 투입되어 인력 의존도를 저감시키며, 무인 도장 제거 및 재도장 요소기술과 무인체를 활용한 대형 구조물 검사 요소기술에 대한 미래 원천 기술 확보. ○ 세부목표 1) 다관절 작업기 시스템 구성 2) 무한궤도식 주행체 시스템 개발 3) 작업환경 실시간 모니터링이 가능한 비전시스템 개발 4) 생산성 향상을 위한 분사 노즐 및 숏 블라스팅 노즐 장비 개발 5) 현장 테스트를 통한 장비 성능테스트 -> 강교 재도장 작업의 안전성을 고려한 시공법 개발 [연구내용 및 범위] 연구내용 및 범위 □ 연구내용 및 범위 - 강교 재도장 작업의 안전을 고려한 시공법 개발 - 다관절 작업기 시스템 구성 - 무한궤도식 주행체 시스템 개발 - 생산성 향상을 위한 분사 노즐 및 블라스팅 노즐 장비 개발 - 실시간 작업 모니터링이 가능한 비전시스템 개발 - 현장 테스트를 통한 장비 성능테스트 □ 기관별 연구내용 및 범위 ○ 주관기관 - (주)이레하이테크이앤씨 1) 국내/외 강교 유지보수 공법에 대한 분석 - 강교에 대한 유지보수 공법에 대한 국내/외 선진사 분석 - 기존 유지보수 공법에 대한 절차 및 생산성 분석 2) 강교 연마작업에 효율적인 숏 블라스팅 공법 개발 - 강교의 부식 및 오염물질을 제거하는 숏 블라스팅 공법 분석 - 강교 재도장 장비에 효율적으로 적용이 가능한 숏 블라스팅 공법 개발 3) 공기단축을 위한 생산성 향상에 기반을 둔 재도장 공법 개발 - 기존 재도장 공법에 대한 분석 및 생산성 향상을 위한 개선 작업 방안 도출 - 강교 재도장 장비에 적용이 가능한 재도장 공법 개발 4) 강교 유지보수 장비에 적용하고자 하는 숏 블라스팅 공법 시나리오 개발 - 기존 숏 블라스팅 공법에 생산성 향상을 위한 시나리오 개발 - 유지보수 장비의 작업기에 적용하고자 하는 숏 블라스팅 시나리오 개발 5) 생산성 향상을 위한 재도장 공법 시나리오 개발 - 작업자들에 이루어지는 재도장 공법 분석에 따른 생산성 향상 공법 시나리오 개발 - 다관절 작업기에 적용하고자 하는 재도장 시나리오 개발 6) 강교 유지보수 장비에 대한 성능테스트 방안 도출 7) 강교 유지보수 장비의 성능테스트를 기반으로 하는 개선방안 도출 ○ 참여기관 1 - 에프엠글로벌(주) 1) 해외 선진사들의 강교 유지보수 장비 벤치마킹 - 해외 강교 유지보수 장비의 현황 분석 - 국내/외 유지보수 장비의 장단점 분석 2) 강교 유지보수 장비에 대한 레이아웃 설계 - 다관절 유지보수 장비에 대한 레이아웃 개념 설계 - 협소 공간에서의 작업 효율성 높인 장비 레이아웃 상세 설계 3) 장비 구동에 필요한 무한궤도식 주행체 시스템 구성 4) 작업 생산성에 기반을 둔 다관절 작업기 시스템 구성 5) 강교 유지보수 장비에 대한 제작 7) 구동부, 레이아웃 및 다관절 작업기의 통합 작업 및 제어성 확보 ○ 참여기관 2 - 건설기계부품연구원 1) 강교 유지보수 장비의 기술적 현황에 대한 문헌조사 - 강교 유지보수 장비의 기술 성숙도 및 향후 기술 개발 방향에 대한 분석 - 강교 유지보수에 대한 법규 및 특허 분석 2) 강교 유지보수 장비의 레이아웃에 대한 구조 안정성 분석 - 장비의 레이아웃에 대한 구조적 취약부 분석 - 구조 안정성 분석을 통한 취약부에 대한 개선 설계안 도출 3) 작업현장 모니터링을 위한 비전시스템 설계 및 시제품 개발 - 환경 조건 및 사양 분석을 통한 센서 및 모듈 선정 - 모니터링 효율을 고려한 장착 위치 선정과 장착 지그 설계 - 센서 보호를 위한 고압 에어커튼 하우징 설계 및 시제품 개발 4) 개선된 장비의 레이아웃에 대한 구조적 취약부 분석 - 작업기가 부착되는 상판 레이아웃에 대한 구조 강건성 확보방안 분석 5) 불완전한 조명과 많은 먼지 상태에서 영상 가시성 향상을 위한 알고리즘 개발 |
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| 색인어 | 한글 | 강교량 관리 | 블라스팅 | 재도장 | 다목적 매니퓰레이터 | 원격제어 |
| 영문 | Steel bridge management | Blasting | Repainting | Multipurpose manipulator | Remote control | |
| 최종보고서 | 02-01. 최종보고서(사회이슈해결)_(최종보완)(2차 수정[성과점검기준표 제외]).pdf | |||||