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과제현황 목록

과제기본정보

운영환경에 유연한 레고형 셔틀.포장시스템 개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 교통물류연구 과제번호 19TLRP-C127006-03
국가과학표준분류 1순위 기계 | 생산기반기술 | 물류시스템 적용분야 제조업(전기 및 기계장비)
2순위 기계 | 로봇 자동화기계 | 로봇 제어 지능화기술 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 물류기술 | 물류시스템 운용기술 과제유형 개발
과제명 운영환경에 유연한 레고형 셔틀.포장시스템 개발
주관연구기관 (주)랩투마켓
총괄연구 책임자 성명 장윤석
소속 한국항공대학교 직위 정 교수
전화번호 02-300-0003 FAX -
총 연구기간 2017-03-31 ~ 2020-03-30
당해연도 연구기간 2019-01-01 ~ 2020-03-30

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
3차년도 1,435,000,000 48,804,000 429,530,000 478,334,000 1,913,334,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 연구 개발 과제의 목적
- 운영환경의 적용에 유연한 경량소형화물용 지능형 물류 장비 기술 개발을 통해 물류 작업 효율 개선하는 것을 목적으로 함
○ 추진배경
- 국내 다품종 경량소형화물의 주문량 증가에 따라 물류 작업 처리를 위한 유연한 물류 장비 기술 개발 필요
- 국내 물류 장비 제조 산업 경쟁력 제고를 위한 유연하고 지능화된 첨단 물류 장비 기술 개발 필요
○ 연구개발과제의 목표
- 물류 작업 효율 개선을 위한 운영환경의 적용이 유연한 지능형 물류 장비 개발하는 것을 목표로 함
최종목표 ○ 다양한 운영환경에 적용 가능한 자동 화물 반·출입 기술 개발
- 정량적 목표
● 화물 적재 중량 : 40kg
● 자체 중량 : 100kg
● 속도(지상) : 2m/s
● 속도 / 가속도(랙) : 4m/s
○ One-Stop 다규격 포장 기술 개발
- 정량적 목표
● 재단 처리량 : 재단 처리량 : 최대 6ea/min(단일작업), 운영재단속도 5ea/min(최소크기의 박스 재단 시 220(L) x 190(W) x 110(H) mm), 3ea/min(최대크기의 박스 재단 시 410(L) x 310(W) x 280(H) mm)
● 재단 가능 크기 : 550~1200mm
● 재단 가능 두께 : 2~5mm
● 제함 처리량 : (최고제함속도) 5ea/min [제함박스크기가 “220(L) x190(W) x 110(H) mm” 일 경우] / (운영제함속도) 4ea/min[제함박스크기가 “410(L) x 310(W) x 280(H) mm” 일 경우
* 제함속도는 제함가능형태의 재단박스가 제함기에 투입 되고 상단봉함 전 상태의 제함된 박스가 나오는 수량을 말함
● 제함 가능 크기(L x W x H, mm) : 220 x 190 x 90 ~ 410 x 310 x 280
연구내용 및 범위 1. 다양한 운영환경에 적용 가능한 자동 화물 반·출입 기술
가. 시스템 정의
ㅇ 장치의 탈부착이 가능한 레고형 셔틀을 이용하여 화물 보관, 피킹, 이송작업을 유연하게 처리하는 자동 화물 반·출입 기술

나. 요소 기술 개발 항목
ㅇ 레고형 셔틀 개발
- 보관랙의 화물 피킹 후 출고, 랙 밖으로 이송(지상 주행), 랙A와 랙B간 이송(공중이송) 작업을 수행하는 이송체(레고형 셔틀) 개발
- 이송체 자체 전원 공급 장치(배터리)를 탑재하여 케이블에 구애 받지 않고 자유로운 이동이 가능하도록 하는 이송체 개발
- 고객 요구 사항과 장비 도입 환경에 따라 장치 재조립 및 부가모듈 교체가 가능한 이송체(레고형 셔틀) 개발

ㅇ 수직 이송체 개발
- 셔틀의 층간 이동 및 방향 전환 지원을 위한 셔틀 이송 리프트 설계 및 개발
- 화물의 층간 이송을 위한 화물 이송 리프트 설계 및 개발

ㅇ 화물 보관랙 개발
- 화물이 적재된 토트박스, 빈 토트박스를 보관하는 랙 설계 및 개발
- 레고형 셔틀의 유연 주행(공중 주행을 통한 랙A와 랙B간 이동, 지상 주행을 통안 랙 밖으로 이동)을 지원하기 위한 지상/공중 셔틀 배출 장치, 공중 주행 레일 설계 및 개발
ㅇ 지능형 에이전트 시스템 개발
- 지능형 에이전트 시스템은 장비의 각 제어 개체를 독립된 에이전트로 정의하여 장비 운영에 필요한 필수 정보를 관리 및 통합 운영 환경을 사용자에게 제공
- 자동 화물 반·출입 시스템의 운영에 있어 통합성, 정보 가시성, 유연성을 향상시켜 운영 효율 향상 도모

2. One-Stop 다규격 포장 기술 개발
가. 시스템 정의
ㅇ 다양한 크기 화물들의 체적을 고려한 박스 원지 재단, 박스 제함 및 봉함을 일괄적으로 처리가능한 One-Stop 다규격 포장 기술

나. 요소 기술 개발 항목
ㅇ 다규격 박스 재단 모듈 개발
- 포장 대상 화물들의 체적 정보 측정을 위한 장치 설계 및 개발
- 포장 화물 특성 및 적재 형태 정보를 기반으로 다양한 크기의 박스 원지에서 다양한 규격의 박스 도안을 재단하는 장치

ㅇ 유연 박스 제함-봉함 모듈 개발
- 재단 박스 도안을 적재 및 박스 제함 장치로 도안 공급하는 매거진 설계 및 개발
- 재단 박스 도안A, 재단 박스 도안B 등 다양한 크기의 재단 박스 도안별로 제함 메커니즘을 자동 조정하여 박스 형태로 제함하는 장치 설계 및 개발
- 다양한 규격의 박스에 포장될 화물의 정보를 바코드 대신 박스에 직접 프린트 하는 장치 설계 및 개발
- 다양한 크기의 박스 규격에 맞춰 박스의 마감 처리 및 봉함하는 장치 설계 및 개발

ㅇ 지능형 학습 시스템 개발
- IoT 기반 One-Stop 다규격 포장 시스템 운영 및 지능형 물류 자동화 장비 제어 지원을 위한 학습 기반 지능형 시스템 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 - 주관연구기관(랩투마켓): 자동 화물 반·출입 시스템 개발
● 레고형 셔틀 및 지능형 에이전트 시스템, 전체 설계
- 참여기관 1(일양엔지니어링): 자동 화물 반·출입 시스템 개발
● 화물 보관랙, 수직 이송체, 전체 설계
- 참여기관 2(진성하이텍) : One-Stop 다규격 포장 시스템 개발
● 다규격 박스 재단 모듈-박스 재단 장치, 유연 박스 제함-봉함 모듈, 전체 설계
- 참여기관 3(솔트웍스) : One-Stop 다규격 포장 시스템 개발
● 지능형 학습 시스템 전체 설계
- 참여기관 4(한국파렛트풀): 장비의 테스트 베드 현장 적용 지원
● 개발 장비 테스트 베드 후보군 조사 및 분석
- 참여기관 5(한국항공대학교): 장비 알고리즘 연구
● 지능형 에이전트 시스템 알고리즘 연구
- 주관연구기관(랩투마켓):
● 장치 탈부착형 셔틀 바디 설계
● 폭 조절 텔레스코픽 포킹 장치 설계
● 지능형 에이전트 시스템 아키텍처 및 기능 설계
- 참여기관 1(일양엔지니어링):
● 확장형 조립식 랙 설계
● 주행 레일 설계
● 화물, 셔틀 이송 리프트 설계
- 참여기관 2(진성하이텍) :
● 박스 재단 장치 설계
- 참여기관 3(솔트웍스)
● 지능형 학습 시스템 기능 및 아키텍처 설계
- 참여기관 4(한국파렛트풀):
● 장비 적용 대상 산업군 및 현장 조사 및 분석
● 장비 적용 대상 경량 소형 화물 범위 조사 및 분석
- 참여기관 5(한국항공대학교):
● 최적 경로 설정, 충돌 방지 기능 알고리즘 연구
연구성과 기술적 기대성과 ㅇ 경량화물용 물류 장비 선진 기술 확보
● 본 과제를 통해 물류 장비 분야의 주요 3대 기술력을 확보하게 되며 특히, 모듈화, 유연화 관점에서 세계 선진 기술과 동등한 수준의 국산 기술력을 확보하게 됨
● 모듈형 구조의 물류 장비 기술 확보 ? 다양한 장비 도입 및 운영 환경에 유연하게 대응 가능한 모듈형 구조의 물류 장비 제작에 따라 고객의 요구에 경제적이고 신속하게 대응 가능
● 최고의 자동 피킹 기술 확보 ? 셔틀 시스템의 경우 고속화와 시간당 처리량 관점에서 세계 3위 이내의 성능을 가짐
● 유연한 포장 기술 확보 ? 포장 시스템의 경우 박스 제단, 자동 변형 및 박스 공급 기술을 가지고 있어 다양한 포장 요구에 유연하게 대응 가능
사회 경제적 파급효과 1. 경제적, 산업적 측면
ㅇ 모듈 기반 물류 장비의 해외 시장진입
- 본 과제가 목표로 하고 있는 모듈 기반 물류 장비 시장은 현재 해외에서도 형성된 기간이 짧고 참여하고 있는 업체의 수도 많지 않아 발 빠른 연구개발은 해외 시장 진입에 매우 효과적일 것으로 예상됨
- 특히, 본 과제를 통해 개발되는 레고형 셔틀·포장 시스템은 고속화, 유연화 부분에서 기존 장비 대비 최고의 성능을 가지고 있어 유럽 및 미주 시장에서도 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대됨
● 현재 국내 물류 장비의 경우 동남아시아 시장에 대한 수출의존도가 높으며 부가가치가 가장 높은 유럽 시장에는 거의 진출하지 못하고 있는 실정임
● 실용화 방안에서 언급한 제품의 우월성을 강조한 상품화 디자인 연구를 통해 타 제품에 비해 보다 쉽게 시장 브랜드 이미지를 구축할 수 있을 것으로 예상됨
ㅇ 물류 작업 생산성 향상
- 본 과제를 통해 개발되는 물류 장비는 국내 기술 대비 최대 190%에서 최소 120%의 시간당 오더 처리량을 목표로 하고 있으며 해외의 최고 기술력과 비교해 거의 동등한 수준의 생산성을 가지고 있음
● 국내 기술력은 해외 기술력 대비 약 70% 정도, 최소 5년에서 최대 9년의 기술격차에 해당하는 낮은 기술력을 보여주고 있는 실정에서 해외 최고 기술과의 동등한 수준의 생산성은 매우 큰 의의를 가지고 있음
- 특히, 본 과제에서 개발되는 레고형 셔틀·포장 시스템은 자동화 설비를 구축하기 어려웠던 경량화물 물류 현장을 자동화로 개선하는 것이 가능케 함으로써 수작업과 대비하여 매우 높은 생산성 향상 효과를 가져 올 것으로 기대함
● 레고형 셔틀·포장 시스템은 경량화된 구조와 모듈 기반의 간편한 구축 방법으로 기존의 수동 창고를 쉽게 자동화 창고로 전환시킬 수 있다는 장점이 있음
ㅇ 물류 작업 비용 절감
- 본 과제에서 개발되는 장비는 해당 작업을 처리하는 인력을 감소시키며 작업 처리를 위한 공간 효율을 높임으로써 인건비 절감은 물론 토지비 등의 간접비용을 절감시키는 효과를 가져 올 것으로 기대됨
- 자동화 장비를 이용한 물류 작업의 생산성 향상은 처리량 증대 뿐 아니라 동일한 물동량 처리에 대해 투입되는 자원의 소모량이 감소됨으로써 실질적으로 생산 비용을 절감하는 효과를 함께 가져옴
2. 사회적 측면
ㅇ 국가 이미지 제고
- 다양한 적용 장비 및 운영 환경을 고려한 모듈 기반 물류 장비 개발은 국가 물류 경쟁력 향상뿐 만 아니라 전 세계적 이슈인 경량화물 물류 분야의 작업 효율 개선에 앞장서는 ‘물류 선진 국가’로서의 이미지를 확보함
- 본 과제를 통해 개발된 물류 장비들은 선진 기술 대비 동등하거나 그 이상의 성능을 보여줌으로써 ‘IT 강국, 대한민국’은 물론 ‘자동화 강국, 대한민국’의 이미지를 확보함
- ‘IT 강국’의 이미지와 ‘자동화 강국’의 이미지 결합은 최신 기술, 첨단 기술의 선도 국가로써 대한민국의 세계화에 이바지함
ㅇ 전문 인력 양성
- 본 과제에서는 TRL 8 단계 수준의 연구개발을 수행함으로써 장비 개발 전문 인력을 양성하고 장비의 실용화 준비를 위한 성능 점검 및 시범적용 업무 수행을 통해 실제 현장 중심의 물류 작업 전문가를 육성함
- 본 과제는 단순한 제품 개발을 넘어 이론적, 학문적 연구를 함께 수행함으로써 산·학 연계 경험 및 지식을 지닌 전문 지식인을 양성함
- 또한, 양성된 전문 지식인을 통해 개발된 이론적 결과물을 지속적으로 개선하고 발전시킴으로써 참여 인력의 전문화 뿐 아니라 외부 전문가 양성에도 이바지함
활용방안 1. 연구결과의 활용방안
가.실용화 성능 검증을 위한 시범 운영
ㅇ현장적용을 위한 국내 물류 기업(파렛트풀)을 대상으로 참여기업을 구성함
ㅇ본 과제 수행 기간에 각 참여기업의 업무를 반영하여 연구 개발된 시제품을 실제 현장에 적용하고 그외 다수 물류 기업에 홍보 수행 예정
- 테스트 베드 적용현장 후보군 : 농수산물 보관, 택배 배송 보관, 온라인 쇼핑몰 보관 창고 등
- 장비 적용 대상 업무 : 경량소형화물 입.출고, 보관, 피킹, 이송, 포장 업무
나. 연구개발 장비의 제품화 준비
ㅇ 본 과제에서는 연구 개발된 장비의 제품화 준비를 목적으로 아래의 2가지 실용화 업무를 수행함
- 연구개발 장비의 다양한 장비도입 및 운영 환경의 제약사항을 고려한 상품 제작
- 연구개발 장비의 사용자 편의성 및 시장성을 고려한 상품 디자인
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 조립식 모듈 셔틀시스템 자동 화물 반출입 기술 다규격 박스 재단 유연 박스 제함 다품종 경량소형화물 처리
영문 Lego type shuttle system Automated Goods to destination system muti-type box flexible box erecting multi-product
최종보고서
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