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과제기본정보

콘크리트 표면절삭을 위한 원격조종 장비의 개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 05CCTI-C042204-01
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 콘크리트 표면절삭을 위한 원격조종 장비의 개발
주관연구기관 (주)아이엠기술단
총괄연구 책임자 성명 임종권
소속 (주)승화기술정책연구소 직위 박사
전화번호 02 FAX 02-2057-2290
총 연구기간 2005-07-29 ~ 2007-07-28
당해연도 연구기간 2005-07-29 ~ 2006-07-28

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 328,000,000 0 0 0 328,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 * 본 과제는 콘크리트가 사용되는 대부분의 교량 바닥판의 시공에 필요하며, 교량의 안정성과 작업원의 안전성 그리고 생산성의 향상을 목표로 하는 콘크리트 표면절삭 원격조종 장비에 관한 것임.
* 본 과제는 숙련된 장비 조종자의 부족, 유해한 작업환경으로 인한 작업원의 안전성 문제, 작업시 발생하는 분진으로 인한 대기환경 및 수질오염, 인력 의존적 작업으로 인한 생산성 결여 등과 같은 이유로 말미암아 반자동화 및 원격조종화 기술개발에 대한 필요성이 절실한 실정임.
*본 과제에서는 콘크리트 표면절삭 작업을 효율적으로 원격조종할 수 있는 획기적 방안으로서 콘크리트 표면절삭 장비위치 및 작업환경 그리고 작업의 진척도에 대한 실시간 연계 Display를 위한 그래픽 콘트롤 시스템, 원격조종을 위한 무선통신 및 제어시스템, 실시간 바닥판 표면 전후 품질계측을 위한 품질제어 시스템, 그리고 콘크리트 표면절삭 장비의 충돌방지 시스템을 포함한 최적진로계획을 소프트웨어 모듈과 원격조종 대상 장비인 원격조종 콘크리트 표면절삭 장비로 구성된 반자동화된 장비를 개발하여 표면절삭 반자동화에 기여하고자 함.
최종목표 * 본 연구의 최종 목표는 콘크리트 표면절삭 작업을 위한 원격조종 시스템 개발에 있으며, 이 시스템은 콘크리트 표면절삭 장비위치 및 작업환경 그리고 작업의 진척도에 대한 실시간 연계 Display를 위한 그래픽 콘트롤 시스템, 원격조종을 위한 무선통신 및 제어시스템, 실시간 바닥판 표면 전/후 품질 계측을 위한 품질제어 시스템 그리고 콘크리트 표면절삭 장비의 충돌방지 시스템을 포함한 최적진로계획 소프트웨어 모듈과 원격조종 대상 장비인 원격조종 콘크리트 표면절삭 장비로 구성됨.
* 제안된 콘크리트 표면절삭 원격조종 시스템은 시작품(프로토타입)의 형태로 제작되며, 실험실 실험 및 현장실험을 통해 상용제품 개발의 직전 단계 수준의 원격조종 장비를 개발하는 것을 최종 목표로 설정함.
연구내용 및 범위 * 본 연구의 내용 및 범위는 콘크리트 표면절삭 작업의 현황 및 작업분석, 국내/외 기술동향 조사 및 분석, 원격조종 요소기술 분석 및 대안검토, 최적기술 도출, 원격조종장비 개념모델 구상 및 기술적/경제적 타당성 검토, 콘크리트 표면절삭 장비 모체 설계 및 제작, 진로계획 시스템 설계 및 개발, 원격조종을 위한 그래픽 MMI 및 콘트롤 구조 설계, 무선조종을 위한 무선통신 H/W 설계 및 S/W 제작, 실시간 계측을 통한 Quality Control 시스템 설계, 충돌방지 시스템 개발 및 통합 주행알고리즘 개발, 원격조종을 위한 그래픽 콘트롤 시스템 제작, 계측을 통한 Quality Control 시스템 개발, 원격조종 콘크리트 표면절삭 장비 제작, 개발장비의 현장실험 및 개선사항 도출, 개발장비의 상용화 전략 및 수익모델 개발을 포함함.
* 광범위한 일반 건설 공사의 콘크리트 표면절삭에 적용가능하나 제4차 국토종합개발계획에 따른 향후 교량건설 전망에 의해 주로 콘크리트로 건설되는 콘크리트 교량 바닥판 절삭 작업에 주로 활용될 것임.
* 향후 센서와 그래픽 연계기술을 이용한 그래픽 조종 기법을 확장하여 아스팔트 및 콘크리트 포장작업의 반자동화, 준설공사 및 공정 반자동화, 크레인 및 콘크리트 펌프 조종의 반자동화, 대단위 지하굴착 보강공사 등의 반자동화에 적용 가능할 것으로 사료됨.
* 무선정보통신 기술과의 연계를 통하여 콘크리트 표면절삭장비 이외에도 다양한 이동형 건설장비의 위치 측정 등 건설공사에 광범위하게 응용될 수 있을 것임.
* 표면절삭을 위한 반자동화 장비와 지원소프트웨어의 개발을 통해 인력 위주의 작업을 반자동화 시스템으로 대체함으로써 노무비 절감, 생산성 향상을 통한 막대한 원가절감 효과를 가져 올 수 있을 것으로 기대됨.
* 콘크리트 표면절삭 작업을 수반하는 건설사업에서 노무비 절감 및 공기단축을 통한 초기비용, 소요품질확보로 인한 내구성 및 안전성 증진을 통한 유지관리비용, 산업재해비용 등의 생애주기비용(Life Cycle Cost)의 절감 효과를 가져 올 수 있을 것으로 기대됨.
* 반자동화 기술의 성공적 개발을 통한 신기술/신공법의 개발은 건설산업의 이미지 제고 및 건설 분야에 있어 반자동화 기술 연구개발의 활성화를 위한 기반환경을 조성할 수 있을 뿐만 아니라 건설시장 개방에 따른 대외 기술경쟁력을 확보하고, 국외 기술의 도입에 따른 기술 사용료의 절감 그리고 해외로의 기술이전 등이 가능하여 막대한 부가가치 창출이 가능할 것으로 기대됨.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 o 콘크리트 표면절삭 작업의 현황 및 작업 분석
o 국내/외 기술동향 조사 및 분석
o 원격조종 및 반자동화 요소기술 분석 및 대안검토, 최적기술 도출
o 원격조종 장비 개념모델 구상 및 기술적/경제적 타당성 검토
o 콘크리트 표면절삭 장비 모체 설계 및 제작
o 진로계획 시스템 설계 및 개발
o 원격조종을 위한 그래픽 MMI 및 콘트롤 구조 설계
o 무선조종을 위한 무선통신 H/W 설계 및 S/W 제작
o 실시간 계측을 통한 Quality Control 시스템 설계 		- 국내/외 문헌조사 및 현장조사를 통한 콘크리트 표면절삭 종류, 기술동향 및 세부 작업 프로세스 파악
- 개발될 제품의 다양한 적용 및 응용범위 평가
- 콘크리트 표면절삭 시스템 모듈 개발을 위한 요소기술의 특성 파악 및 주요 적용대상 원격조종 요소기술의 대안 도출
- 도출된 원격조종 요소기술 대안에 대한 정량적 및 정성적 분석기법을 통한 최적기술 도출
- 콘크리트 표면절삭 장비개발을 위한 하드웨어, 소프트웨어, Man-Machine Interface를 연계한 개념 모델 구상 및 설계
- 정량적 및 정성적 분석기법에 의한 개념 모델의 기술적/경제적 타당성 분석
- 진로계획 소프트웨어 구현 및 GPS 시스템과의 연계방안 제시
- 최적 진로 계획 알고리즘 설계
- 충돌회피/실시간 바닥판 처리 상태를 고려한 진로 보정 알고리즘 개발
- 작업구간의 형상, 실시간 장비위치, 작업의 진척도, 장비진로계획, 시공품질 등의 그래픽 디스플레이 모드의 적정성 검토 및 선정
- 원격조종 콘트롤 S/W 알고리즘 및 H/W구조의 타당성 검토
- 각각의 그래픽 모드에 대한 형상 모델링 및 디스플레이 알고리즘 개발
- GPS 인터페이스를 이용한 장비 위치파악 Sensing Mechanism 설계
- 다중모드 즉, 원격조종(수동 및 능동모드) 그래픽 콘트롤 구조 개발
- 원격제어를 위한 Sensing 및 제어 알고리즘 설계 및 S/W 제작
- 무선 통신 시스템(제어신호, 영상신호)의 설계
- 표면절삭 작업의 품질기준관련 자료수집 및 기준개발
- 표면절삭 작업의 품질 계측 센싱 및 품질제어 알고리즘 개발
연구성과 기술적 기대성과 *콘크리트 표면절삭 작업은 주로 장비 조종자의 숙련도에 따라 표면절삭의 품질이 좌우되어 왔으나, 콘크리트 표면절삭 원격조종 장비의 개발 특히, 콘크리트 표면 계측을 통한 품질관리 시스템의 도입에 따라 표면절삭의 소요품질을 장비 조종자의 숙련도에 의해 의지하지 않고 품질의 확보가 가능할 것으로 기대됨.
* 기존의 콘크리트 표면절삭 작업은 노동집약적인 작업형태를 가지고 있어 이를 무선통신 및 제어시스템과 그래픽 MMI를 이용한 원격조종 시스템 도입으로 기술 집약적인 작업형태로의 전환이 가능할 것으로 기대됨.
* 표면절삭 작업이 위험/유해한 환경에서 수행되고 있는 면을 고려하여 볼 때 장비조종자를 위험한 작업환경에서 격리하여 줄 수 있는 원격조종 표면절삭 원격조종 시스템의 개발을 통해 안전사고로 인한 산업재해를 사전에 방지하여야 할 것으로 사료됨. 또한, 이는 현재 열악한 작업환경에 기인하여 숙련된 장비조종자의 확보에 어려움을 겪고 있는 건설 산업계의 근본적인 문제점을 개선하여 줄 수 있을 것으로 기대됨.
* 콘크리트 표면절삭 원격조종 기술의 성공적인 개발 및 이에 대한 적극적인 홍보를 통해 건설분야에 대한 젊은 기술 인력 유입을 점진적으로 유도하고 이를 통해 건설현장의 국내 기능공의 노령화 및 해외인력의 국내 건설현장 잠식 등의 문제점을 극복함으로서 장기적 안목에서의 국내 건설 생산성 향상에 이바지하고자 함.
사회 경제적 파급효과 *표면절삭을 위한 원격조종 장비와 지원소프트웨어의 개발을 통해 인력 위주의 작업을 원격조종 시스템으로 대체함으로써 노무비 절감, 생산성 향상을 통한 막대한 원가절감 효과를 가져 올 수 있을 것으로 기대됨.
* 콘크리트 표면절삭 작업을 수반하는 건설사업에서 노무비 절감 및 공기단축을 통한 초기비용, 소요품질확보로 인한 내구성 및 안전성 증진을 통한 유지관리비용, 산업재해비용 등의 생애주기비용(Life Cycle Cost)의 절감 효과를 가져 올 수 있을 것으로 기대됨.
* 원격조종 기술의 성공적 개발을 통한 신기술/신공법의 개발은 건설산업의 이미지 제고 및 건설 분야에 있어 반자동화 기술 연구개발의 활성화를 위한 기반환경을 조성할 수 있을 뿐만 아니라 건설시장 개방에 따른 대외 기술경쟁력을 확보하고, 국외 기술의 도입에 따른 기술 사용료의 절감 그리고 해외로의 기술이전 등이 가능하여 막대한 부가가치 창출이 가능할 것으로 기대됨.
활용방안 *광범위한 일반 건설 공사의 콘크리트 표면절삭에 적용가능하나 제4차 국토종합개발계획에 따른 향후 교량건설 전망에 의해 주로 콘크리트로 건설되는 콘크리트 교량 바닥판 절삭 작업에 주로 활용될 것임.
* 향후 센서와 그래픽 연계기술을 이용한 그래픽 조종 기법을 확장하여 아스팔트 및 콘크리트 포장작업의 반자동화, 준설공사 및 공정 반자동화, 크레인 및 콘크리트 펌프 조종의 반자동화, 대단위 지하굴착 보강공사 등의 반자동화에 적용 가능할 것으로 사료됨.
* 무선정보통신 기술과의 연계를 통하여 콘크리트 표면절삭장비 이외에도 다양한 이동형 건설장비의 위치 측정 등 건설공사에 광범위하게 응용될 수 있을 것임.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 건설자동화 콘크리트표면절삭 그래픽조종인터페이스 무선원격조종장비진로계획 지피에스
영문 Construction Automation Concrete Surface Grinding Graphical Control Interface Wireless Remote Control Global Positioning System
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