'굴착기도 전기차 시대'...호룡, 국내 최초 전기 굴착기 개발


     디젤 엔진의 굴착기를 대체할 '전기 굴착기'가 국내 기술로 처음 개발됐다. 매연과 소음이 없고 유지·운영비도 저렴하다. 여기에 국산화로 수입산 대체 효과까지 크다. 건설기계·특장차 분야에도 국산품·친환경 바람이 불지 주목된다.


국내 건설기계 제작업체인 호룡은 독자 기술로 3.5톤급 친환경 '전기 굴착기'를 개발했다고 15일 밝혔다. 국내 진출한 20여 국내외 건설기계 업체를 통틀어 양산형 전기 굴착기를 개발하기는 이 업체가 처음이다.


호룡이 국산 부품과 독자 기술로 완성한 3.5톤급 전기 굴착기.


특히 배터리, 전동모터, 감속기, 인터버 등 핵심 장치를 전부 국산품으로 완성했다. 국내 시장의 90% 이상을 점유해 온 일본산에 대한 수입 대체 효과까지 기대된다.




호룡이 개발한 전기 굴착기는 내년 상반기에 국내외 판매를 시작할 예정이다. 판매 가격은 미정이지만 6000만~7000만원선이 될 것으로 예상된다.


이 굴착기는 40㎾h급 국산 원통형 배터리(규격 21700)를 장착, 한 번 충전에 8시간 연속 작업(굴착·브레이커)이 가능하다. 배터리 셀을 비롯한 배터리 시스템은 파워로직스, 전동모터는 호룡이 각각 개발했다. 매연 등 배출가스를 배출하지 않기 때문에 실내나 도심 작업에 환경 친화형이다.


기존 굴착기는 중유를 연료로 사용하는 디젤 엔진을 주동력원으로 한다. 회전과 2개의 구동용으로 각각의 유압식 전기모터를 사용했다. 디젤 엔진이 이들 3개 모터를 가동하기 위해 발전기 역할을 하는 형태다.


그러나 전기 굴착기는 애초부터 전동 모터를 주동력으로 2개의 구동용 모터와 회전용 모터로 제작, 유압펌프 등 별도의 기계 장치를 갖출 필요가 없다. 이 때문에 기존 굴착기와 비교해 에너지 효율이 뛰어나다. 매연을 발생하지 않는 것은 물론이다.


디젤 엔진을 전동모터로 개조·교체한 사례는 있었지만 구동·회전모터까지 유압식 모터가 아닌 전동 모터만을 사용한 건 이 업체가 유일하다. 배터리는 콤보 방식의 중속(14㎾)과 완속(7㎾) 충전이 가능하다. 작업 회전 반경은 77㎝로 공간 활용도까지 뛰어나다.


유튜브



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전동화 기반으로 제작돼 최대 200m 떨어진 작업장에서도 원격 조정을 할 수 있다. 오염원, 위험 지역 등 작업 환경에 따른 안전과 편리성을 고려할 수 있다.


호룡 관계자는 “국내 배터리로 구동하는 전기 굴착기로 형식 승인을 받은 국내 첫 번째 차량”이라면서 “경제성과 친환경성은 물론 일본산이 대부분인 국내 시장의 수입 대체 가능성도 매우 높다”고 소개했다.


대한건설기계산업협회가 올해 초에 발표한 국내 굴착기 판매 현황에 따르면 지난해 판매된 3.5톤 이하 굴착기는 3087대 가운데 일본 3사(얀마·구보타·코벨코)가 2886대를 차지했다. 이 때문에 건설기계 분야에도 전기차·전기버스 구매 보조금과 같은 정부 지원이 필요하다는 목소리가 나온다.

박태준기자 gaius@etnews.com 전자신문


 

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  • 건설연, 소리로 교량 노후화 진단한다… 원천기술 국산화 ‘쾌거’

     

    음향방출 응용 콘크리트 시설물 상시 모니터링 기술 개발

    교량 등 콘크리트 대형시설물 유지관리 효율성 향상 ‘획기적’

    국내 인프라 노후화 관리 기여… 現 서울시 현장적용 검토중


        국내 연구진이 소리를 이용 콘크리트 시설물 안전진단 원천기술을 개발, 국산화에 성공해 향후 시설물 효율적인 유지관리는 물론 안전강화에 일익을 담당할 전망이다.


    한국건설기술연구원(원장 한승헌/이하 건설연)이 소리를 이용한 콘크리트 시설물 안전 진단 원천기술을 개발, 국산화했다고 29일 밝혔다.


    건설연 노후인프라센터 서동우 박사 연구팀이 개발한 ‘음향방출(Acoustic Emission, AE)’ 기술은, 물체가 변형되거나 충격을 받으면서 발생하는 탄성파를 센서로 계측하고 분석하는 기술이다.


    정릉천 고가교 텐던 파단 사고 및 이로 인한 교통 통제 상황(2016). 사진제공=한국건설기술연구원.


    콘크리트 시설물 내부의 강선(鋼線)이나 철근이 부식돼 끊어질 때도 탄성파가 발생한다. 탄성파를 음향방출 기술로 상시 모니터링하면 콘크리트 시설물의 낡은 부분을 미리 파악할 수 있으므로 시설물 유지관리를 효율적으로 할 수 있다.


    해외에서는 음향방출 기술을 이용해 원격으로 시설물을 상시 모니터링하는 사례가 있다. 그러나 국내에는 음향방출 시스템 원천기술이 없었으며, 음향방출을 콘크리트 시설물 안전관리에 활용한 사례도 매우 제한적이었다. 지난 2016년 서울 내부순환로 정릉천고가교 강선 부식사고 후 안전점검 때에는 내시경을 이용해 표본조사를 진행했다.

    기계설비신문




  • 건설연은 국내 음향방출 진단 시스템 분야 전문기업인 (주)렉터슨과의 공동연구를 통해 ‘PSC 시설물 긴장재 유지관리를 위한 신호 처리 및 해석 관련 원천 기술’을 확보했다. 또한 음향방출 시스템 원천기술을 활용한 모니터링 시스템 개발을 완료, 이 기술의 국산화도 성공했다.


    현재 이 기술은 서울특별시 및 서울시설공단과의 협의를 거쳐, 서울 시내 콘크리트 시설물을 대상으로 현장적용을 검토 중에 있다.


    연구책임자인 서동우 박사는 “음향방출 원천기술 개발 및 국산화를 통해 교량 등 각종 콘크리트 시설물의 효율적인 유지관리 및 안전관리가 가능해 졌다”며 “국내 인프라 노후화 관리에도 크게 기여할 것으로 기대한다”고 밝혔다.

    [국토일보 하종숙 기자] 

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건설현장에 부는 5G 열풍…2025년 무인 굴착기 나온다


두산은 LGU+, 현대는 SKT와 스마트건설 '맞손'

"5G 경쟁력 발판 삼아 미래 건설현장 선점"

측량부터 설계, 시공까지 솔루션 구현 방점


    국내 주요 굴착기 업체들이 미래 건설현장 선점을 위한 도전장을 던졌다. 이들 굴착기 업체들은 5G(5세대) 통신기술 관련 우리나라가 세계 최강국 입지를 갖추고 있는 만큼, 이를 발판으로 미래 건설기계 시장 ‘게임 체인저’로 나설 수 있을 것으로 기대하고 있다.



현대건설기계 스마트 건설 개념도.현대건설기계 제공/데일리비즈온/한국스포츠경제


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25일 업계에 따르면 두산인프라코어(042670)와 현대건설기계(267270)는 최근 연이어 스마트 건설 기술을 공개했다. 스마트 건설이란 드론을 통해 작업장의 지형을 측량하고 해당 데이터를 자동으로 분석해 무인·자동화된 굴착기 및 휠로더 등이 작업을 진행하는 것을 말한다. 최근 전세계 건설산업은 근로자의 고령화에 따른 숙련 인력 부족 및 안전 문제 등으로 이같은 스마트 건설의 필요성이 대두되고 있으며, 해당 시장을 선점하기 위한 전세계 관련 업체들의 경쟁이 가시화되는 마당이다. 실제로 국토교통부는 전세계 스마트 건설 시장이 2016년 100억달러 규모에서 연평균 12% 성장할 것으로 전망했다.


특히 건설기계 관련 미국이나 유럽 대비 역사가 짧은 국내 굴착기 업체들은 국내 통신사들이 전세계 5G 기술을 주도하고 있는 만큼, 이들과의 협력을 통해 향후 건설기계 시장의 판도를 뒤집을 수 있을 것으로 기대하고 있다. 한 굴착기 업체 관계자는 “전세계 건설기계 업체들은 너나 할 것 없이 스마트 건설 관련 기술 개발에 뛰어든 상황으로, 사실상 기술 표준화 선점 경쟁이 벌어졌다”며 “우위에 있는 5G 기술을 바탕으로 국내 굴착기 업체들이 보유한 건설기계 기술을 잘 적용하는지가 승부의 관건이 될 것”이라고 진단했다.


먼저 두산인프라코어는 20일 충남 보령시에 위치한 성능시험장에서 보쉬, ASI, LG유플러스, 포테닛 등과 함께 개발한 건설현장 종합 관제 솔루션 ‘컨셉트-엑스(Concept-X)’ 시연회를 개최했다. 그동안 건설기계장비 분야에서 개별적인 무인 기술을 선보인 적은 있으나, 측량부터 건설기계 운용까지 전 과정을 무인·자동화로 선보이는 것은 세계 최초다. 또 현대건설기계는 SK텔레콤과 한국건설기술연구원, 트림블, SK건설과 함께 ‘스마트 건설(Smart Construction)’을 통한 도로공사 실증 성과를 21일 공개했다. 실제 길이 260m, 폭 20m에 해당하는 상하행선 도로공사를 스마트 건설을 통해 총 37일 진행한 결과 △생산성 30% 향상 △공사기간 및 공사비용 25% 감축 등 결과를 얻어냈다.


두산인프라코어가 20일 충남 보령성능시험장에서 ‘컨셉트-엑스’ 시연회를 진행하고 있다.두산인프라코어 제공/유튜브




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다만 양사간 상용화 시점과 관련 기술 구현 수준에 따라 다른 전략을 취하는 모습이다. 두산인프라코어는 이번 시연회에서 굴착기에 탑승한 조종사가 무인모드로 전환 후 작업장을 벗어나는 상황을 연출했다. 즉 두산인프라코어는 완전 무인·자동화를 전제로 하고 있으며, 드론 측량 및 데이터 분석, 건설기계 무인 운용과 관리 등 각 개별 단위 기술들은 검증을 마치고 2025년까지 ‘컨셉트-엑스’를 상용화한다는 계획이다.


현대건설기계의 경우 지난해 12월 SK텔레콤, 트림블과 ‘스마트 건설 사업협력에 관한 업무협약(MOU)’을 체결할 당시 상용화 시점을 2020년으로 제시했다. 측량부터 설계, 시공 등 과정에서 단계적으로 무인·자동화를 적용하겠다는 전략인 셈이다.




다른 굴착기 업체 관계자는 “단순 건설기계 장비 판매에서 벗어나 궁극적으로 솔루션을 통해 먹거리를 만들겠다는 것이 각 업체들의 동일한 목표”라며 “작업 효율성은 향상되면서 현장위험은 감소하는 등 미래 건설현장의 모습이 크게 바뀔 것”이라고 설명했다.

[이데일리 남궁민관 기자] 


 

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어떻게 하면 좋은 특허를 뽑아낼 수 있을까?

최승욱ㆍ화인특허법률사무소 대표 변리사


    순수 과학에 매진하여 좋은 결과물을 만드는 것은 일반적으로 인류를 이롭게 한다. 인류를 이롭게 한다는 공명심(功名心)에 공부에 대한 욕심도 나지만, 필자가 대학 다닐 때 느껴본 바로는 내가 수백 년 전의 수학자나 과학자들의 발끝에도 못 따라는 간다는 것이다. 수백 년 전에 만들어 놓은 원리를 21세기 현대를 살아나가는 내가 재빠르게 이해하기는 커녕 도대체 무슨 말인지 이해하지 못해 좌절했던 기억이 있다. 나 같은 필부는 위대한 뉴튼이나 아인슈타인 혹은 심지어 외계어 같은 미적분 기호를 만들어서 이를 즐겼다는 라이프니츠 같은 분과 비교될 수 없을 것이다. 그렇다고 그냥 있을 수는 없는 노릇이다.




작년 이맘때쯤 PAV(Personal Air Vehicle, 개인형 자율항공기)에 대해서 기고한 적이 있다. 5년여 전에 드론으로 열풍이 불더니 이제는 드론에 사람을 태워보려는 시도인 PAV에 관심이 많다. PAV가 육상 교통수단보다 여러 가지 측면에서 뛰어나며 현실에서 활용되리는 것은 이미 여러 미래학자가 예측하는 바이다. 내년에 열리는 2020년 동경올림픽에서 PAV를 이용한 올림픽 성화를 준비 중인 것으로 알려졌고, 국내의 대기업인 현대자동차 그룹도 PAV 관련된 연구를 진행 중인 것으로 들린다. 또한, 공유 차량 서비스로 유명한 우버 역시 PAV 활용에 대한 백서를 내놓고 2023년에 사용 서비스를 목표로 하고 있다. 하여튼 PAV나 드론을 활용한 큰 변화의 목전에 와 있는 듯하다. 이런 상황에서 어떻게 대응해야 할까?




경험으로써 판단해 보면 변화하는 시기에는 기회가 있다. 특허 분야도 마찬가지다. 필자가 라이프니츠처럼 미적분학을 만들어서 인류에 기여할 능력은 떨어지지만, 드론이나 PAV 분야에서의 변화를 전체적인 관점 혹은 각 부품이나 서비스 단에서 세부적인 관점으로 관찰할 능력은 있다고 생각한다. 현상을 곰곰이 관찰하고, 적극적으로 실행하면 넓은 권리범위를 가질 수 있는 특허를 확보하고 또한, 좋은 사업도 만들 수 있다. 이에 대한 실제 사례를 들어 설명해 보겠다. 간단한 아이디어지만 이를 권리화하여 소송 중인 사례이다.



배경과 관련하여, 원고인 LR 액퀴지션(Acquisition)은 2017년 라일리(Lily)의 파산으로 인해 Lily의 70개 드론 프로토 타입을 포함하여 Lily의 모든 특허 및 기술 노하우를 45만 달러에 인수하였는데, 이 사건의 대상특허인 US9612599 역시 해당 인수과정에서 권리를 전부 이전받은 것이다. 이 사건 특허 US9612599 특허는 2016년 2월 25일 Lily 로보틱스에 의해 출원되었으며, 2017년 4월 4일 등록되어 현재 권리를 유지하고 있고, 연차료 관리에 따라 권리를 유지할 수 있는 존속기간 (예상)만료일은 2035년 5월 22일까지이다. 앞으로도 16년간 더 써먹을 수 있는 권리이다.




간단히 특허의 내용을 검토하면, 사용자가 UAV를 공중에 던져서 발사할 수 있는 기술에 관한 것으로, UAV의 프로펠러 드라이버가 비활성 상태에서 UAV 콥터가 위로 향하고 있는지를 감지하여 UAV가 운영장치(사용자)의 미리 정해진 높이에 도달할 수 있도록 프로펠러 드라이버에 대한 전력을 조정하는 것이다.


드론이 던져질 때는 로터가 off 상태이지만, 드론이 정점 등에 이르면 적정한 파워를 로터에 넣어, 비행을 시작하겠다는 것이 본 특허의 핵심 내용이다.


쉽게 이야기해서, 드론을 하늘로 던지면, 드론이 그 상태를 모니터링, 그에 맞는 전력을 공급하여 이륙한다는 것이다. 자 생각해 보라. 드론을 하늘에 던졌는데, 그대로 안전하며 적절하게 이륙을 하려면 어떻게 해야 하겠는가? 당연히 드론이 자신의 상태, 예를 들어, 고도나 각도 등을 확인하고 이에 맞게 어느 쪽 로터의 파워를 크게 할 것인지를 결정해야 한다. 마치 비둘기를 손에 들고 하늘로 던져 올리면 비둘기가 퍼덕거리며 하늘을 금세 날아 올라가는 것처럼 말이다. 즉, 본 발명은 아주 쉽고, 직관적인 발명이다. 특허적으로 탐나는 좋은 발명이다. 소송 입증도 쉬울 것이다.


드론이 던져질 때는 로터가 off 상태이지만, 드론이 정점 등에 이르면 적정한 파워를 로터에 넣어, 비행을 시작하겠다는 것이 본 특허의 핵심 내용이다.


청구항은 살핀 바와 같이, 주요 구성요소의 수가 많지 않고, 각 특징이 간결하게 작성되어, 권리범위가 좁지 않은 것으로 판단된다. 실제 구현가능성 여부를 떠나, 개념적으로 상당히 단순한 기술이며, 도면 역시, 파산한 Lily가 공개한 영상에 등장하는 드론 제품과 동일한 것을 알 수 있다.


 

US9612599 대표도면




이처럼 시대가 변화하는 것을 잘 관찰하고 행동하면 Lily가 출원한 발명과 같은 쉬운 발명들을 개발할 수 있을 것이고, 그에 따른 넓은 권리 범위를 획득할 기회가 있을 것이다. 특히, 드론이나 PAV 분야는 기술 발전만큼 중요한 것이 각종 규정 및 규제이다. 이러한 규정 및 규제들의 도입 및 변화를 관찰하여 이에 관련된 발명들을 특허권으로 확보한다면 사업적으로 좋은 기회를 얻을 수 있을 것으로 예상한다. 현재 드론이나 PAV 분야는 관련 규정들이 개발 중이고 이런 규정이 표준화될 여지가 많으므로 이를 잘 관찰한다면 관련 표준특허들을 대량 확보할 기회가 있을 것으로 예상해 본다.

로봇신문사  robot@irobotnews.com

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두산인프라코어, 건설장비 무인기술 시연


종합솔루션 '콘셉트-엑스' 공개

측량·기계운용 첫 자동화 적용


    두산인프라코어가 무인·자동화 기술을 선보였다.


두산인프라코어는 20일 오후 충청남도 보령에 위치한 자사 '성능시험장'에서 드론, 굴착기, 힐로더 등을 활용한 무인·자동화 건설현장 종합 관제 솔루션인 '콘셉트-엑스(Concept-X)'를 공개 시연했다. 회사측은 측량과 건설기계 운용까지 전 공사과정에 무인·자동화 기술을 적용한 것은 세계 최초라고 덧붙였다.


콘셉트-엑스는 드론을 통한 3D 스캐닝으로 작업장의 지형을 측량하고 측량한 지형 데이터를 자동으로 분석해 작업계획을 수립한다. 수립된 계획에 맞춰 무인 굴착기와 휠로더 등이 작업을 진행한다. 회사는 종합 관제실에서 작업 상황을 실시간 모니터링하는 운용 기술도 함께 선보였다.


두산인프라코어는 20일 충청남도 보령에 위치한 자사 '성능시험장'에서 드론, 굴착기, 힐로더 등을 활용한 무인ㆍ자동화 건설현장 종합 관제 솔루션인 '콘셉트-엑스(Concept-X)'를 공개했다. 무인 굴착기가 덤프트럭에 토사를 옮기고 있다.




두산인프라코어는 이번 행사에서 자사가 보유한 영상 인식 및 인지·제어, 자율주행, 5G 원격 제어 기술은 물론 작업량 산정 및 배치, 고장 예측 등 4차 산업혁명의 최첨단 기술을 집약한 건설현장 모습을 구현했다.


두산인프라코어는 콘셉트-엑스가 실제 현장에 적용될 경우 작업 시간과 비용을 획기적으로 낮출 수 있을 뿐만 아니라 안전사고도 예방할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 두산인프라코어는 오는 2025년까지 건설현장 종합 관제 솔루션을 상용화할 계획이다.


한국경제

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손동연 두산인프라코어 사장은 "콘셉트-엑스는 단순 무인 기술이 아니라, 각각의 개별 기술들이 융합된 집약체"라며 "동시다발로 작업이 발생하는 현장의 움직임에 신속하고 정확히 대응할 수 있는 첨단기술"이라고 말했다.

이동우 기자 dwlee@asiae.co.kr [아시아경제]

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교량 붕괴, 산사태 사고 예방하는 '똑똑한 센서'


정확한 하중 지점 찾는 ‘스마트 광섬유 센서’ 개발


    한국표준과학연구원(KRISS, 원장 박상열)이 구조물의 안전성을 정확하고 간편하게 측정하여 대형 사고를 방지하는 센서 기술을 개발했다. 


KRISS 안전측정센터 권일범 책임연구원팀은 구조물에서 변형이 집중되는 위치를 찾아 측정하는 ‘스마트 광섬유 센서’를 개발했다. 사고 위험에 노출돼있는 불안정한 구조물들을 지속적으로 점검,관리할 수 있는 안전체계가 갖춰질 것으로 전망된다.


국제학술지 레이저 피직스(Laser Physics) 등에 게재

국내·외 특허출원


KRISS 안전측정센터 권일범 책임연구원이 교량 구조물 하중 측정실험을 수행하고 있다.




이번 기술은 구조물의 전체적인 스캔은 물론, 원하는 특정 지점만을 선택하여 측정할 수 있어 보다 체계적인 모니터링이 가능하다.


고층 빌딩, 교량과 같은 기반시설부터 산업현장에 설치하는 중대형 설비까지 모든 구조물은 노후화됨에 따라 균열, 파손이 발생하고 안전성이 떨어지게 된다. 이러한 문제들을 초기에 감지하지 못하고 방치할 경우 대형 안전사고로 이어질 위험이 높다.


스마트 광섬유 BOCDA 센서 시스템


특히 구조물에 과다하게 가해지는 하중은 안전성 저하의 주범으로 손꼽힌다. 게다가 하중이 특정 지점으로 몰리게 되면, 구조 내부에서 하중에 대항하여 생기는 응력과 변형이 커지게 된다. 이는 결국 구조물에 계속 무리를 주어 노후화를 가속시킨다. 과적 화물차의 통행량이 많은 교량에서 흔히 볼 수 있는 현상이다.


하지만 기존 방식인 분포형 광섬유 센서로는 정확한 변형 발생 지점을 찾는 것이 매우 어려웠다. 복잡한 주파수 제어가 필수적이었으며, 많게는 수십 km의 광섬유를 부가적으로 사용하다보니 부피가 커지고 온도와 같은 외부 영향에 취약했다. 광섬유의 온도가 변하면 굴절률에 영향을 주게 되어 전혀 다른 곳을 변형 지점으로 측정할 수 있다.


그라운드 앵커 시스템 및 베어링 플레이트의 광섬유 부착 위치 




KRISS 권일범 책임연구원팀은 부가적인 광섬유 없이 안정성을 확보한 스마트 광섬유 BOCDA* 센서를 개발, 불안요소를 근본적으로 제거하는 데 성공했다. 주파수 조작이 아닌 위상변조 시간차 선택방식을 도입하여 최소한의 감지 광섬유만으로 1 km까지 정확한 하중 지점을 찾은 것이다.


스마트 광섬유 센서는 랜덤 코드의 위상을 변조하고, 두 코드 간 시간차를 제어함으로써 5 cm마다 각기 다른 디지털 번호를 부여한다. 센서가 알려주는 번호만으로 정확한 위치 파악이 가능한 것이다.

* BOCDA : 브릴루앙 광학 상관 영역 해석(Brillouin Optical Corelation Domain Analysis). 광섬유의 고유한 주파수를 임의의 지점에서 찾아내는 센서 작동법. 광섬유 양 끝단에서 펌핑광과 탐촉광을 입사시키고 두 빛의 위상이 일치하는 지점을 측정함.


연구팀은 이번 기술을 교량 모형의 강철 구조물과 그라운드 앵커*에 적용하여 테스트를 완료했다. 센서를 교량에 설치하면 지속적으로 변형이 증가하는 지점을 발견하여 결함 발생 전 조치를 취할 수 있다. 그라운드 앵커의 경우 구조물 해체 없이 단순 센서 설치만으로 점검이 가능하여, 앵커 파손으로 도로 옆 비탈면에서 산사태가 발생하는 것을 예방할 수 있다.

* 그라운드 앵커(ground anchor): 지반 강화 구조물의 일종. 지반에 마치 못을 박듯 설치하여 언덕 등에서 지반이 붕괴하는 것을 방지한다.


스마트 광섬유 센서는 교량, 댐, 터널, 전기 및 가스 등의 사회 인프라부터 화학 및 원자력 플랜트, 철도, 항공기, 우주 발사체까지 다양한 구조물의 안전성 모니터링을 위한 측정기술로 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.


KRISS 안전측정센터 권일범 책임연구원팀이 그라운드 앵커 하중 측정실험을 수행하고 있다.




권일범 책임연구원은 “한국건설기술연구원(KICT) 콘크리트 신경망센서 연구팀과의 협력으로 개발된 이번 기술은 인프라 시설물의 모니터링에 활용될 것이다”라며 “사람이 통증 부위를 스스로 감지하여 느끼는 것처럼, 구조물도 이번 기술을 적용하면 하중 지점을 자동으로 탐지하는 ‘스마트 구조물’이 될 수 있다”고 말했다.


이번 연구결과는 국제학술지 레이저 피직스(Laser Physics) 등에 게재되었으며, 국내·외 특허출원을 마쳤다.

표준과학연구원(KRISS)

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위치 파악되는 정말 똑똑한 안전모~


제3회 2019 행복도시 건설·교통 신기술 전시회 현장 취재기

   

    “건설 현장의 중대한 산업재해 발생 건수가 올해 상반기에만 150건을 넘어섰습니다. 하지만 안전 불감증은 여전해 대책 마련이 시급한 상황입니다.”


뉴스에 반복하여 나오는 건설 현장 사건·사고들. 어제 오늘 듣는 소식은 아닐 것이다. 왜 이런 사고들이 끊임없이 이어지는 걸까?


그 질문에 답하기 위해 사람들이 모였다. 올해로 3회를 맞이한 ‘2019 행복도시 건설·교통 신기술 전시회’에 건설업계 관계자와 시민 등 600명 이상이 참관했다. 특히 현재 행정중심복합도시(이하 행복도시)에서 공사를 진행 중인 현장 관계자들의 방문이 많았다. 



한 부스에서 건설 신기술을 시연·설명하고 있는 모습을 관람객들이 보고 있다.


이날 행사엔 총 34개의 업체가 부스를 설치하고 신기술을 선보였는데 공통된 주제가 ‘안전’이었다.


첫 번째 안전의 대상은 ‘건설 노동자’다. 지반부터 시작해 기둥을 세우고 지붕을 덮을 때까지 건설의 모든 일을 노동자들이 맡아서 하는데 그들의 안전을 책임져 줄 기술이 필요하다.




두 번째 안전의 대상은 ‘시민’이다. 건설이 끝나고 그것을 사용할 시민들이 마음 놓고 쓸 수 있어야 한다. 세 번째 대상은 ‘건축물’이다. 비싼 공사비를 들여 작업을 끝냈는데 무너져내린다면, 철거나 복구할 때 돈이 많이 든다. 


이 세 가지를 중점으로 이번에 발표한 신기술들은 안전과 비용 측면에서 획기적이라는 평가를 받고 있다. 그중 눈에 띄는 기업들이 있어 설명을 들어봤다.    


안전모에 위치태그와 LED 라이트를 부착해 건설 근로자의 안전을 책임지고 있다.


“저희는 재난을 빠르게 감지해 위험을 공유하고 골든타임을 확보하는데 중점을 두고 이 신기술을 개발했습니다.”


‘안전에 스마트를 더하다’는 슬로건을 내세운 이 기업은 스마트 기술을 접목해 안전 플랫폼(건설신기술 제828호)을 만들었다. 이 기업의 주력품인 스마트 안전모는 위치태그와 송수신기가 달려 있어 실시간으로 근로자가 어디에 있는지 파악이 가능하다. 


안전모를 쓴 근로자의 위치나 응급상황을 상황실에서 확인할 수 있다.(출처=GSIL책자)


이 안전모를 쓰고 건설 현장을 돌아다니면 실시간 위치 파악은 물론, 위험구역에 비인가자가 출입을 하면 경보음이 울려 출입을 통제시킨다. 또한 근로자가 응급상황이 발생하면 곧바로 중앙센터에 연락이 가 빠르게 구조되도록 설계됐다. 




두 번째 기업은 ‘보유응력자가진단형 지반앵커공법(건설신기술 제842호)’을 이용해 구조물의 위험성을 알리는 기술을 개발한 곳이다.


보통 구조물을 세우기 전에 이 구조물이 지반에 탄탄하게 연결되도록 땅속에 보조 장치인 ‘지반앵커’를 삽입한다. 그런데 태풍이나 지진과 같은 외부적인 환경문제나 부실한 시공관리와 같은 내부적인 문제로 이 앵커가 파손돼 구조물이 무너지는 사고가 발생한다.


문제는 앵커가 불안정하다는 것을 알기까지 시간이 오래 걸리고 안다고 하더라도 조사하고 보고를 올리는 시간에 지반이 무너져 대형사고로 이어지는 일이 빈번했다는 것이다.


빨간색 뚜껑이 나온 길이를 보고 지반 붕괴 여부를 판단할 수 있다.


그래서 이런 상황들을 개선시키기 위해 장비 없이도 눈으로 보고 지반앵커 문제를 확인할 수 있는 기술을 개발한 것이다. “이 기술은 유지보수적인 측면에서 특히 탁월합니다. 여기 빨간색 뚜껑을 눈으로 보고 지반이 무너질 수 있는지 알 수 있으니까요”라고 기업 관계자는 설명했다. 


보통 앵커가 구조물을 단단히 잡아주지만 시간이 지나면서 그 잡아주는 힘이 손실되고 땅 밖으로 튀어나오게 된다. 그렇게 되면 앵커가 구조물을 지탱하지 못하고 지반이 무너지는데 이 무너지는 순간을 예측하기가 쉽지 않고 측정하려는 장비 값만 해도 어마어마하다.


그런데 이 공법으로 만든 앵커는 지반이 무너지려고 하면 빨간색 뚜껑이 밀려 올라온다. 이 밀려오는 높이를 보고 신속하게 대처할 수 있으니 유지보수비를 기존에 비해 훨씬 절감시킬 수 있다. 


행복도시 4·5생활권에 적용된 유동성 복합시트 방수공법의 모습.(출처=행복도시건설청)




지난 전시회에 선보인 신기술들 중 행복도시 건설에 적용된 사례들도 있다. 행복도시 4·5 생활권에 유동성 복합시트 방수공법(건설신기술 제587호)을 이용해 지하차도와 공동구에 사용했으며, 2·3 생활권에는 조립식 원통형 집수정 제조공법(건설신기술 제755호)을 공동주택에 적용했다. 이 두 가지 모두 2017년도 행복도시 착공 10주년을 기념으로 열렸던 1회 신기술 전시회 때 선보인 기술들이었다.    


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2·3생활권의 공동주택에 적용된 조립식 원통형 집수정 제조공법.(출처=행복도시건설청)


이번 전시회를 보기 전까진 ‘건설 신기술’과 나는 아무런 관련이 없다고 생각했다. 일반인이 이해하긴 어려운 건설 용어는 물론, 내가 해본 일이 아니니까 ‘이게 어디에 쓸 곳이 있나’ 하는 생각이 들었다. 그러나 설명을 듣는 동안 주위를 돌아보니 나 또한 건설과 연관이 있었다. 


우선 전시회가 열린 정부세종컨벤션센터도 건축물이고 내가 살고 있는 곳도 아파트다. 오늘 이곳에 오기 위해 수많은 터널을 지나왔고 도로 옆에 묶여 있는 구조물들도 봤다. 이렇게 밀접한 관련이 있는데 건설 안전에 무관심하면 내 안전도 위협받을 것이다. 




앞으로 이런 건설 신기술은 행복도시인 세종시에만 쓰이는 것이 아니라 전국을 넘어 세계로까지 뻗어 나갈 것이다. 계속 새로운 좋은 기술이 쏟아져 나오도록 행복청과 LH 공사는 이런 행사를 지속적으로 개최하겠다고 말했다. 국민의 한 사람으로서 안전을 제일 우선시하는 건설기술이 많이 개발됐으면 한다. 

정책기자단|김혜인 정책브라핑


행복도시 건설·교통 신기술 전시회 생중계 현장

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극·오지에서도 시공 가능한 중소형 LNG모듈러 저장탱크 나왔다


국토진흥원, 세계 최초 고강도 경량화 저장탱크 외조 모듈 개발

신기술 인증 통해 글로벌 시장 도전


   극·오지에서도 시공 가능한 중소형 LNG모듈러 저장탱크가 개발됐다.


국토교통부(장관 김현미, 이하 국토부)와 국토교통과학기술진흥원(원장 손봉수, 이하 국토교통진흥원)은 15일 중소형(1만~6만m3) 모듈러 LNG저장탱크의 핵심기술을 세계 최초로 개발했다고 밝혔다.


SCP 모듈 구조와 신기술 인증서.


국토부 플랜트연구사업으로 추진된 ‘중소형 모듈러 LNG저장탱크 건설기술 개발 및 실용화’ 과제는 한국조선해양(舊 현대중공업) 주관으로 브리콘, 동남기업, 건기연, KAIST, 단국대 등 총 6개 수행기관이 연구에 참여했으며, 샌드위치 구조의 신형식 모듈러 기술, LNG 저장탱크의 EPC* 프로세스 기술 개발, 국제인증 획득 등의 성과를 성공적으로 창출했다.

* 설계(Engineering), 조달(Procurement), 시공(Construction)을 뜻하며, 일괄수주를 뜻하는 턴키(Turn-key)와 유사한 개념




강-콘크리트 합성구조(SCP, Steel Concrete Panel)로 이뤄진 모듈러 LNG 저장탱크는 화재 및 충돌사고에 있어서 기존에 사용된 프리-스트레스트 콘크리트(PSC, Pre-Stressed Concrete)와 동등한 우수성을 확보하면서도 단면이 얇아 30% 경량화가 가능하다.


또한 국내에서 모듈을 제작해 해상 등으로 운송 후 현장에서 조립·설치만으로 LNG 저장탱크를 건설할 수 있다.


기존 LNG 저장탱크와 달리 현장 조건 등에 영향을 받지 않으면서 공사 수행이 가능하기 때문에 건설 상황이 열약한 극지와 오지에서도 시공이 가능하며, 공사기간과 건설비용을 획기적으로 단축할 수 있는 장점을 가진다.


더불어 국제인증기관인 미국선급협회(ABS, American Bureau of Shipping) 컨설팅 그룹의 외조 모듈 설계 검증과 노르웨이 인증기관인 DNV-GL에서 신기술 사용적합성 인증(NTQ, New Technology Qualification)을 확보해 세계 시장진출 기반을 마련했다.


SCP 모듈 구조. 자료제공=국토교통과학기술진흥원./국토일보

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연구성과를 기반으로 참여연구기관들은 세계 메이저 오일 개발사(SHELL 등)와 사업화를 위한 파트너쉽 체결 등을 퉁해 세계 시장 진출을 구체화 할 예정이며, 전세계 LNG 평균 소비량이 연 2.7% 이상 증가함에 따라 중소형 발전 플랜트 및 중소형 LNG 저장탱크 시장의 규모도 커지고 있어, 시장 점유율에 따른 수주가 기대된다.




국토교통진흥원 관계자는 “세계 최초의 중소형 모듈러 LNG 저장탱크 핵심기술 개발로 신규 시장을 선점할 수 있는 교두보를 마련했고, 앞으로도 기술-산업 선순환 생태계를 조성하는데 최선을 다하겠다”고 밝혔다.


주관연구책임자인 심우승 한국조선해양 상무는 "이번 기술 개발을 통해 대기업과 중소기업이 공동상생 경제를 창출할 수 있는 발판을 마련했으며, 앞으로 우리나라가 전세계 중·소규모 LNG 설비 시장에서 우위를 확보해 나갈 것으로 기대한다"고 말했다.

[기계설비신문 장정흡 기자] 

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한전, 초전도 송전 세계 첫 상용화


     한국전력 (25,200원▼ 100 -0.40%)은 5일 경기도 용인에 위치한 흥덕 에너지센터 변전소에서 초전도 송전 상용화 사업 준공식을 열었다고 밝혔다. 초전도 케이블은 차세대 전력 송전 기술이다. 기존의 구리 도체를 초전도체로 대체한 케이블이다.


이번에 준공된 23㎸ 50㎹A 차세대 송전 시스템은 신갈-흥덕 에너지센터 간 약 1㎞ 구간에 세계 최초로 초전도 전력케이블을 활용한 송전기술을 적용해 상용화한 것이다. 올해 7월 시험운전을 진행했으며 11월부터 상업운전을 시작한다.


서울데일리뉴스

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한전 측은 "초전도 케이블은 기존 케이블보다 송전손실이 10분의1 수준으로 저감되며 송전용량은 5배 이상 늘릴 수 있어 저전압, 대용량 송전이 가능하다"며 "선로 증설이 어려운 대도시와 과부하로 교체가 필요한 선로에 적합하다"고 설명했다.


이번 초전도 상용화 사업을 통해 우리나라는 지난 10월 국제에너지기구(IEA)에서 발행하는 백서에 '세계 최초 초전도 상용국'으로 등재됐다.


한전 측은 "우리나라는 미국, 유럽, 일본 등 초전도 전력기술 개발 선행 국가들에 비해 뒤늦게 연구개발에 뛰어 들었지만, 20년도 안 되는 짧은 기간에 설계부터 시험, 생산, 설치, 운영까지 전 분야에 최고의 기술력과 노하우를 보유하게 됐다"고 했다.


한전은 향후 세계 최초의 154㎸ 초고압 초전도 송전 상용화 사업과 23㎸급 3상 동축형 초전도케이블을 적용한 초전도 플랫폼 사업도 추진할 예정이다.


김종갑 한국전력공사 사장이 5일 경기도 용인 흥덕 에너지센터(변전소)에서 열린 초전도 송전 상용화 업 준공식에서 발언하고 있다. 한전 제공

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이날 준공식에는 김종갑 한전 사장, 명노현 LS전선 대표이사 등 산·학·연 관계자 100여명이 참석했다. 김종갑 사장은 "소재‧부품‧장비의 자립화를 넘어 글로벌화 추진을 발표한 정부정책에 발 맞춰 미래 핵심기술인 초전도 분야가 신성장동력으로 자리매김하고 우리나라가 글로벌 에너지시장의 경쟁에서 우위를 점할 수 있도록 노력하겠다"고 말했다.

안상희 기자 조선비즈 

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건설연, 세계 최대 달 환경 모사 장비 구축

    한국건설기술연구원은 달 표면 환경을 재현한 세계 최대 규모의 ‘지반열진공챔버’를 만들었다고 5일 밝혔다.

달 환경을 모사한 한국건설기술연구원의 지반열진공챔버. 건설연 제공

현존하는 진공챔버는 불순물이 없는 순수의 진공상태에서만 구동이 가능했다. 그러나 실제 달 표면은 미세한 월면토가 쌓여있고, 수백 도의 일교차가 발생한다. 이런 환경을 진공상태로 재현하는 기술은 그 동안 불가능한 것으로 알려져 왔다.



건설연이 이번에 선보인 지반열진공챔버는 월면토가 내장된 상태에서 영하 190도~영상 150도의 진공상태를 세계 최초로 구현할 수 있다. 우주 환경을 완벽히 모사해 지구상에서 우주 탐사를 위해 개발되는 다양한 기술과 장비의 검증에 활용할 수 있다. 실제 미국항공우주국(NASA) 등 각국의 우주기구에서 관심을 갖고 공동연구를 협의 중에 있다. 건설연은 이날 ‘경계를 넘어선 극한 건설’이란 주제로 열린 미래융합관 개관식에서 해당 챔버를 최초 공개했다.

한승헌 원장은 “인류에게 있어 우주는 미지의 세계이자 선망의 대상이었고, 우주기술 개발을 통해 선진국들은 과학기술 혁신을 선도해왔다”며 “우주라는 초극한 환경에서도 건설 가능한 기술 개발과 인공 지능, 건설 자동화 등 새로운 건설 패러다임을 선도해 미래 건설산업 혁신성장에 기여하겠다”고 말했다.



변태섭기자 llibertas@hankookilbo.com 한국일보
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