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정확·효율 머신가이던스, 무인자동화 촉진
[기획 - 스마트 건기시대] 선진 제조사에 5년여 뒤져있어 대책 필요
 
건설기계신문   기사입력  2018/08/17 [18:39]
볼보건기·현대건기 등 시스템 선봬
두산인 원격관리시스템 3년전부터

 
스마트 건기시대가 열리고 있다. 작업의 정확·효율·안전성을 높이는 머시인 가이던스, 건기 위치를 확인하고 상태를 자가 진단하는 원격관리, 그리고 가상현실(VR)을 활용한 정비·조종 훈련이 그 것. 반자동 머신컨트롤 선진기술 확보가 목전이고, 무인자동화도 머잖아 이뤄질 것으로 보인다. 본지가 그 현황과 전망을 알아봤다. /편집자

 
△제조업계, ‘머신 가이던스’시대 막 올려=스마트건기의 첫 발걸음인 건기작업 보조시스템 장치. 머신 가이던스(Machine Guidance)가 올 들어 속속 국내서 출시되고 있다.

볼보건설기계코리아는 3월 굴삭작업의 효율·안전성을 높이는 지능형 작업시스템을 출시했다. 중소형 굴삭기(EC300E와 EW140E)에 우선 장착한 ‘볼보 코 파일럿’(Volvo Co Pilot)이 주인공. 한국에서 첫 시판 지능형 작업시스템이다.

‘볼보 코 파일럿’은 10인치 대형 터치스크린을 통해 조종사가 굴삭 깊이 및 작업 영역을 지정한다. 예측이 쉽잖은 작업도 중간 계측 없이 정확하고 빠르게 수행한다. 또 조종석에서 확인할 수 없는 작업 깊이·높이를 디스플레이로 확인 할 수 있다. 안전사고 예방은 물론이고 작업 속도도 높일 수 있다.

볼보는 어태치먼트 스마트화도 꾀하고 있다. 올해 스틸리스트(Steelwrist)의 틸트로테이터를 장착하기 시작했다. 상하로만 움직이던 버켓을 좌우 45도 틀고, 수평으로 360도 회전할 수 있게 한 것. 굴삭기를 이동해가며 해야 하는 작업을 한자리에서 할 수 있어, 작업생산성을 최고 35%까지 올릴 수 있다. ICT기술을 접목하면, 정밀 굴착과 위치 확인 등이 가능하다.

볼보는 또 건기 주위를 360도 확인할 ‘스마트 뷰’ 및 상차 중량 측정기능을 실시할 계획이다. 프레드릭 루에쉬 국내영업서비스부문 사장은 “볼보 지능형 작업시스템은 우수 성능을 발휘할 중요한 제품”이라며 “차별화된 가치를 제공하기 위해 노력하고 있다”고 밝혔다.

현대건설기계도 머신가이던스 굴삭기를 선보인다. 정보통신기술(ICT) 및 인공지능(AI) 기반의 시스템을 탑재한 스마트 굴삭기를 개발한 것. 테스트와 인증, 양산과정 등을 거쳐 9월 상용화한다는 계획이다.

현대건기의 이 시스템은 굴삭기에 센서·제어기·GPS를 탑재해 위치·작업범위 등을 실시간으로 운전자에게 알려준다. 작업한 깊이·넓이를 점검하는 측량인력이 필요했는데, 머신가이던스 굴삭기를 사용하면 필요없게 된다. 공사 기간·비용을 20%이상 줄이고 안전사고 위험도 낮출 수 있다.

현대건기는 2021년까지 머신가이던스와 관제기술을 접목한 미래형 건설플랫폼 ‘스마트 건기’를 구현할 계획이다. 김판영 상무는 “머신가이던스 기술 외 2008년 자체 개발한 원격관리시스템 ‘하이메이트(Hi-Mate)’로 10만대가 넘는 현대건기의 데이터를 수집·분석해 운전 편의를 높이고 있다”며 “고객 요구를 반영한 지속적인 기술개발에 최선을 다할 것”이라고 강조했다.

 
국내3사 머신가이던스·원격제어 상용화

 
△무선통신과 건기의 만남, 원격관리 시스템=건기 작업·상태·위치를 원격으로 파악관리하는 시스템도 실현되고 있다. 무선통신과 건기가 만나 가능해진 일이다.

두산인프라코어는 ICT기반의 텔레매틱스 기술을 활용해 건기가동 정보를 원격 모니터링하는 두산커넥트를 출시, 4월 굴삭기·로더에 장착했다. 건기의 위치·가동현황, 엔진·유압계통 부품상태를 파악할 수 있어 운영의 효율성을 극대화할 시스템이다.

두산커넥트로 수집된 정보는 월 단위로 장비운영보고서로 작성돼 조종사에게 제공된다. 조종사는 건기의 가동시간, 필터·오일 등 소모품 교환시점, 연료 소모량, 연비 등 다양한 정보를 파악할 있다.

두산인프라코어는 2005년 중국에서 처음으로 텔레매틱스 서비스를 시작했다. 2015년 사용자 편의·기능을 개선한 두산커넥트를 개발했고, 중국·유럽·북미에서 출시했다. 이어 국내서도 선을 보인 것.

두산인프라코어 한 관계자는 “두산커넥트를 국내 고객 요구에 맞춰 최적화 업그레이드해 국내 시장에 첫선을 보였다”며 “해외에서도 지역별 특성을 반영한 건기운영, 작업환경 분석으로 서비스 고도화를 지속 추진해 가치를 더욱 높일 것”이라고 강조했다.

미국의 캐터필라 건기를 수입·판매하는 혜인도 텔레매틱스 서비스를 국내 고객들에게 5년 전부터 제공하고 있다. 혜인의 ‘프로덕트링크시스템’은 건기 여러 부품에 부착된 수십개의 센서에서 날리는 정보를 GPS를 통한 송수신장치가 수집해 분석하는 방식이다.

수집된 정보는 컴퓨터나 모바일로 한눈에 확인 할 수 있다. 가동시간, 연료소모량, 부품 교체시기, 이상 유무 등. 전국 자사판매 건기 위치나 작업 실시간 현황을 모니터로 확인하며, 이상 유무 및 부품교체 시기 등을 파악해 선제적(정비 신청을 하기 전) 정비서비스를 제공한다.


△가상현실 적용하는 건기정비=가상현실(Virtual Reality, VR) 기술은 건기정비에도 유효하다. 무겁고 복잡한 건기정비 현실을 가상으로 대체, 공간 제약을 해소하고 안전 정비가 가능토록 하고 있다.

정부는 VR 건기정비 기술 개발을 지원하고 있다. 과학기술부는 지난 3일 ‘2018년 디지털콘텐츠 플래그십 프로젝트’ 발대식을 가졌다. 가상증강현실(VR/AR)기술을 타산업과 융합토록 하는 것. 올해 건기정비를 비롯해 해양, 의료 3개 분야를 사업대상으로 선정했다.

건기정비 VR의 경우 건설기계부품연구원과 한국크레인협회 등이 주관·참여 기관이다. 인력양성과 안전사고 예방을 주목적으로 한다. 타워크레인과 기중기 설치·해체를 VR로 교육·훈련할 계획. 인명피해가 큰 고위험군에 속하는 작업이어서 정확성이 생명. 태우건설기계, 아주중장비학원, 타워랜드 등이 수요기관으로 계약을 맺고 상품개발에 관심을 보이고 있다.

 
▲ 국내 건기업계에 스마트화 바람이 불고 있다. ICT와 GPS 그리고 VR과의 융합을 통해 새로운 기술들을 창출하고 있다. 사진은 VR과 모션인식 기술로 가상 자동차 정비를 하고 있는 모습.     © 건설기계신문

과기부는 이 프로젝트에 올해 40억원을 투자할 방침이다. 노경원 소프트웨어정책관은 “플래그십 프로젝트는 건기정비 분야까지 VR기술을 확대 적용함으로써 4차 산업혁명에 대응하고, 산업간 융합을 가속화시키는 계기가 될 것”이라고 밝혔다.

민간도 VR활용 건기정비에 관심을 보이고 있다. 빅스스프링트리(대표 서정호)는 건기정비 훈련 시뮬레이션 플랫폼(Repair Online Platform)을 개발했다. 복잡한 건기를 직접 분해하는 부담을 줄이면서 효과적 정비 교육을 할 수 있다. 지난해 매출이 1억원을 넘었고, 올해에는 더 늘고 있다. 서정호 대표는 “건기정비가 쉽지 않은 만큼 교육도 마찬가지라며, 가상현실을 이용해 시간과 장소에 구애받지 않고 훈련할 수 있다고 판단했다”고 설명했다.

 
가상현실 활용 정비·조종훈련 가능

 
△건기 조종 훈련 스마트화=건기 조종에도 스마트화 바람이 불고 있다. 조종사 응시자는 연 12만여명. 연 10%씩 증가세를 보이고 있다. 하지만 학원에서는 실습 공간·시간 부족, 노후화, 안전사고 위험, 건기의 높은 가격대 등으로 충분한 교육기회를 주지 못한다. 주행·굴삭 교육장이 별도로 필요한 점도 애로사항.

빅픽쳐스(대표 김종민)가 건기 조종 VR시뮬레이션을 제작·판매하고 있다. 실제 건기의 조종 방법대로 레버와 페달을 작동하며 건설현장 작업 환경과 유사한 가상현실에서 건기조종을 훈련할 수 있다.

건기 조종 VR시뮬레이션을 통해 △360도 조종 구현 △조종자격 실기시험과 같은 알고리즘 적용 △고가 건기구입비 절감 △안전사고 방지 △유류비용 감소 및 환경 보호 △다수 인원 동시 교육 등의 장점을 가지고 있다.

김종민 대표는 “건기 조종 VR시스템은 충분한 실습시간으로 조종능력을 높일 수 있다”며 “가상 시스템 보급을 통해 더욱 안전하게 실습할 수 있는 환경을 만들고 건기조종 인력양성과 조종능력 획득에 도움을 줄 것"이라고 강조했다.


△건설자동화 시동, 핵심은 스마트건기=국토부는 2025년까지 건설자동화 등 4차 산업혁명에 대응하는 기술개발로 건설 생산성을 40% 향상하고 안전사고 사망자를 30% 줄이겠다고 밝혔다. 그 핵심은 건기의 스마트화(자동화·무인화).

국토부는 올 초 ‘제6차 건설기술진흥 기본계획’을 수립했다. 건설투자 비중이 감소하고, 건설생산성과 노동시간당부가가치(벨기에 48달러, 한국 13달러)가 선진국의 3분의1에 불과하며, 낮은 기술력 문제 등을 타파할 취지. 고부가가치 건설기술 시장은 미국이 30.8%, 캐나다 11.6%, 영국 7.6%, 호주 6.8%다. 한국은 1.8%로 9위.

이에 국토부는 2대 전략과 6개 분야 10개 추진과제를 추진키로 했다. 먼저, 자동·무인화 기술탑재 건기로 시공하는 건설자동화 기술을 2025년까지 개발할 계획이다. 3차원 설계기술(건축정보모델)을 활용해 가상(VR)으로 시공하고 3D프린터로 건설자재를 모듈화 제작하는 기술을 개발한다. 드론과 사물인터넷 센서, 초소형 로봇을 활용, 시설물 이상을 신속 감지·대응하는 시스템 개발도 추진한다.

건설자동화 기술 경쟁도 강화한다. 올부터 발주제를 국제표준과 유사하고 기술 변별력을 강화한 ‘종합심사낙찰제’로 전면 개편한다. 평가 방식을 정량·절대에서 기술력 중심의 정성·상대로 전환한다. 또 건설엔지니어링 업계의 설계·시공 능력 향상을 위해 ‘설계자가 주도하는 일괄 시범사업’을 실시한다.

건설 안전·유지관리 강화도 추진한다. 노후 시설물 유지·관리를 위해 ‘지속가능한 기반시설 관리기본법’을 제정할 계획이다. 첨단기술 활용시 안전관리비를 사용할 수 있도록 건설기술진흥법령을 개정한다. 개발 중인 드론과 건기(로봇) 등 첨단 기술을 시설물 유지관리에 적극 활용하도록 하려는 것이다.

 
코마츠 등 선진업체 ‘스마트시공’ 선언

 
△스마트건기, 자동·무인화까지는?=선진국의 스마트건기(머신가이던스와 원격관리)는 2013년 시작됐다. 국내 제조업체들은 올 들어 상용화하고 있다. 이어 경사·굴삭 등 특수형태 작업을 반자동화한 ‘머신 컨트롤(Machine Control)’ 기술 개발을 추진하고 있다. 무인건기들이 집단 협업하는 ‘스마트 컨스트럭션’이 최종 단계다.

건설기계부품연구원(KOCETI) 한 관계자는 “굴삭기가 자동으로 정확한 각도로 모래를 쌓아올릴 수가 있는 단계가 머신 컨트롤인데, 최대 60%까지 작업시간을 단축할 수 있는 것으로 알려졌다”며 “선진 글로벌업체는 머신컨트롤 단계 건기를 만들었다”고 설명했다.

스마트건기 개발 선두 업체 중 하나인 일본의 코마츠(KOMATSU)는 2015년 건기자동화 ‘스마트 컨스트럭션 서비스’를 선언했다. 한해 5천 건의 시공실적을 올리고 있다. 드론으로 계측하고, 3D 설계안과 자동 굴착정보가 확인된다. 건기는 시공기술자 제어에 따라 프로그램대로 작업을 수행한다. 준공 후 데이터까지 관리해준다.

그에 비해 한국 건기산업은 조종사 보조기능과 텔레매틱 솔루션을 부여한 수준의 스마트 건기 상용화에 머물고 있다. 이 마저도 기존건기 신흥국 판매에 밀려 관심밖인 상황. 한국산업기술평가관리원의 한 연구원은 “2~3년 뒤면 후발기업의 저가범용 건기와 선진 스마트건기의 양극화가 뚜렷해질 전망”이라고 설명했다.

이에 비해 건기제조 후발 중국은 스마트건기 생산에 더 공을 쏟고 있다. 중국 1위 샤니(SANY)는 2013년부터 IoT와 빅데이터 기술을 활용한 CPS플랫폼을 사용 중이다. 3위 XCMG는 ‘스마트 제조 공장’ 기술을 개발 중이다. 중국에 기술수준까지 밀리면 중국시장 선전도 오래가지 못할 것이란 우려가 크다.

세계건기시장은 확대중이다. 지난해 1890억달러 규모에서 2020년 2263억달러로 성장할 것이란 전망(프리도니아리서치). 정만태 산업연구원 선임연구위원은 “중국은 선진 건기업체와 기술차를 줄이려고 과감한 투자를 하고 있다”며 “가시적으로 결과가 나타나면 건기 제조기술 뿐아니라 판매까지 격차가 줄며 국내 건기제조업계가 어려움에 처할 수 있다”고 지적했다.

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기사입력: 2018/08/17 [18:39]  최종편집: ⓒ kungiin
 
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