1. 목적

□ 지금까지의 무인화 시공은 그 대부분이 1km 미만의 범위에서의 원격 조작으로, 10km를 넘는 장거리에서의 원격 조작에 대해서는 시공 실적도 없고 적용성에 대한 기술적 검증 사례도 없었음

○ 하지만, 대규모 화산 분화 시에서는 위험 구역이 화구(火口)로부터 10km를 넘어 광대한 범위에서 무인화 작업이 필요로 하는 등 장거리에서의 무인화 시공 기술이 요구되고 있음

□ 이에, 국토교통성에서는 대규모 재해시의 대처로서, 무인화 시공 기술의 유효성을 검증하기 위한 실험을 실시함

○ 광범위하게 출입이 제한되었을 경우의 긴급 대책 공사를 상정해, 원격지로부터 중기(重機) 원격 조작을 신속하고 확실하게 실시할 수 있는지 검증하는 것이 가장 주요한 목적

○ 동시에, 통신 수단 등의 요소 기술에 대해, 재해시를 상정한 실제 공사로의 적용성을 판별하기 위해 각종 조건을 설정해 검증을 실시

- 광범위하게 출입 제한된 대규모 재해를 상정해, 광케이블망 등의 장거리 통신 수단을 활용하여 수 km∼수십 km의 초장거리 무인화 시공 기술에 대한 현장 검증을 실시

 

2. 실증 실험 결과

 

가. 각종 통신 수단의 적용성

 

(1) 장거리 통신 수단

 

□ 광케이블

○ 이번 실험을 통해, 30km를 넘는 장거리 통신에서 전송 지연이 0.8초 정도 이내인 점으로부터 광섬유의 적용성을 확인

- 다만, 제공된 회선이 독점적 이용 환경이었기 때문에 매우 양호한 통신 조건이었음

○ 실제 운용에서는 통신 조건이 변동하므로, 통신 거리에 의한 전송 지연이 어느 정도 증가할 가능성이 있음

- 적용 시 이용 환경․조건 등에 관한 충분한 검토가 필요

□ 장거리 무선 LAN

○ 장거리 무선 LAN의 전송 지연은 대체로 1초 이내이지만, 데이터 전송량(1.5Mbps)이 많은 조건 하에서는 통신이 두절되는 상황이 발생

○ 카메라 대수가 적은 경우 등 데이터 전송량이 적은 조건 하에서는 유효성을 확인

□ 위성통신

○ 사용한 인말새트(INMARSAT, 글로벌 위성 이동통신 서비스를 제공하는 국제기구) 위성통신 시스템은 전송 능력이 64kbps로, 5fps의 화상에서는 8초의 지연이 발생

○ 데이터량이 적은 제어계 데이터라면, 긴급적 용도로 제한적 통신이 가능

 

(2) 현장내 통신 수단

 

□ 무선 LAN, 특정 소전력 무선

○ 특정 소전력 무선(specified low power radio)은 혼신을 막기 위해, 사용 가능한 중기는 10대 정도로 제약

○ 무선 LAN에서는 화상계와 조작계 신호의 양쪽 모두를 지장 없이 운용하는 것이 가능하였음

○ 도달 거리에서는 특정 소전력 무선, 무선 LAN 모두 230m 정도

□ 공공 브로드밴드(공공 BB)

○ 대역(帶域)이 좁기 때문에 화상계를 병용해 사용하면, 화상 열화나 지연, 두절이 발생해 충분히 사용할 수 있는 수준에 도달하지는 못했음

○ 중기의 암(arm)에서 전파가 차단되는 현상이 발생했지만, 건물이 없고 전망이 확보 가능한 장소에서는 통신 수단으로서의 활용이 기대

 

(3) 데이터의 전송 능력

□ 장거리 통신에서의 전송 지연은 통신 방식별 전송 능력이 달라, 현장 조건에 적합한 통신 수단의 선택이 필요

□ 이번 실험에서는 무선 LAN과 광섬유의 조합이 전송 능력이 최대로, 15Mbps 정도의 전송율 확보로 중기 탑재 카메라 10대 분의 화상 통신이 가능하다는 것을 실증

○ 실험에서는 전체적으로 9Mbps 정도까지 제한된 결과도 관측되었기 때문에, 안정적으로 송신할 수 있는 것은 카메라 6대분 정도

□ 한편, 공공 BB는 전송율이 1.1Mbps 정도로 적었기 때문에, 화질을 500kbps 정도로 저하시켜 카메라 2대분의 통신을 실시

 

나. 장거리 원격 조작에서의 조작 환경과 조작성

 

(1) 화상․제어 데이터의 전송 지연이 조작에 미치는 영향

□ 원격 조작시 허용 할 수 있는 화상 데이터의 전송 지연은 1.5초가 한계

○ 과거, 제어계 데이터에서는 2초 정도의 전송 지연이 있었지만, 영상계 데이터에는 지연이 없는 조건 하에서 시공한 사례가 있음

○ 화상 지연은 최대한 억제하는 것이 필요

- “화질 열화는 작업에 따라 어느 정도 허용 할 수 있지만, 화상 지연은 작업에 대한 영향이 크다”라는 것이 오퍼레이터의 견해

(2) 화상 열화가 조작에 미치는 영향

□ 화상 전송에 충분한 전송 용량(1.5Mbps/화상)을 확보할 수 없는 경우, 화질을 열화시키는 것이 필요

○ 화질이 열화(불선명)된 상태에서의 조작과 관련, “512kbps, 15fps 정도이면 작업이 가능하다”는 것이 오퍼레이터의 견해. 보다 조건이 나쁜 384kbps, 256kbps에서도 작업에 따라 충분히 가능

 

다. 시스템 작동(통신 환경․중기 환경)에 필요한 시간

□ 실제 공정과 각 사 의견을 종합하면 조작실, 중계국, 중기의 기기 설치, 기자재의 준비 과정에 4일, 설정에 1일, 시운전에 1일 등 총 6일이 소요

 

3. 실용화를 위해 해결해야 할 사항

 

가. 연료 급유의 완전 무인화, 중기의 정비

□ 초장거리의 무인화 시공에서의 최대 과제는 중기의 정비 및 급유

○ 중기를 출입 금지 구역 외로 대기할 필요가 적은 수법의 개발이 필요

□ 연료 급유의 무인화

○ 건설기계 메이커 등과의 협력을 통해 급유 무인화 시스템의 개발이 필요

□ 기자재 점검 및 정비

○ 실시 항목이 다양하기 때문에, 예비기와 상시 로테이션 하는 등의 예방 보전적 수법의 검토가 필요

 

나. 중기 탑재를 위한 통신 기기의 내구성 확보

□ 시험 제작기를 이용한 공공 브로드밴드의 시험에서 불충분한 내구성으로 실험이 종종 중단되어, 원인 특정에 방대한 시간과 노력이 소비

 

다. 시스템 조정의 무인화

□ 실험 시, 소규모의 많은 기기를 장착, 설정을 변경․조정하는데 시간을 소비

□ 시스템의 신뢰성을 확보하기 위해 무인화 시공의 경험자에 의한 계획․운영이 필요 불가결

 

라. 인재 육성

□ 숙련자와 비숙련자간에 2배 가까운 효율의 차이를 확인

□ 확실하고 신속한 작업 실현을 위해 오퍼레이터 육성이 필요

 

마. 현장에 적절한 통신 시스템의 구축

□ 이번 실험에서는 초장거리 통신에 국토교통성의 광회선을 전용적으로 사용했지만, 통상의 공유 회선이나 상용 광회선을 사용하는 경우에 통신의 안정성에 대한 충분한 검토가 필요

 

바. 무인화 시공 대응 기계․기기의 조달성 확보

□ 원격 조작식 건설 기계나 통신 기기로의 설비 투자나 개발을 적극적으로 실시하려면, 비용대 효과의 관점, 기술 개발의 실험 필드의 관점 등 여러 관점에서 계속적인 무인화 시공 공사의 실시가 필요