무인화·자동화된 건설장비, 스마트건설의 혁신 이끈다
무인화·자동화된 건설장비, 스마트건설의 혁신 이끈다
  • 전찬민 기자
  • 승인 2023.06.02 09:29
  • 댓글 0
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[공학저널 전찬민 기자] 건설산업의 가장 큰 이슈로 손꼽히고 있는 스마트건설 시대에 발맞춰 건설기계 무인화·자동화 기술이 개발되고 있으며, 이를 활성화하기 위해 정부를 비롯한 산·학·연의 노력이 지속적으로 이어지고 있다.

현재, 건설산업은 숙련자 감소로 인해 인력부족 문제를 해결하고 건설현장의 안전을 확보함과 동시에 사용자의 경제적 이득이 최대가 될 수 있도록 생산성이 향상되는 기술이 트렌드(trend)로 자리잡고 있다. 이에 따라 건설사들이 건설장비의 무인화·자동화 기술 개발에 집중하고 있으며, 실제로 건설현장에 적용하며 효율성을 검증해 나가고 있다.

지난 3월 미국 라스베이거스에서 개최된 ‘CONEXPO 2023’에서 HD현대인프라코어가 선보인 ‘Concept-X2’가 대표적인 사례로 꼽을 수 있으며, Concept-X2는 지난 2019년 시연한Concept-X의 업그레이드 버전이다.

Concept-X2 굴착기(DX225-CX)에서는 Concept-X의 2D MC(Machine Control)에서 3D MC 알고리즘으로의 확장으로 Tilt Rotator를 장착한 Bucket으로도 Grade Assist 제어가 가능해졌다는 것이 가장 주목할 점이다. 이를 통해 굴착기 주행 이동을 최소화해 작업이 가능해짐으로써 작업 효율을 높이고, 생산성을 향상 시킬 수 있게 됐다.

또한, 일반 Standard Bucket 대비해 복합동작의 스윙 grading과 V-Shape Grading이 가능하고, 높은 자유도 조건 하에서 비숙련자라도 Assist 기능을 통해 숙련자와 동등 이상의 작업이 가능하다는 것이 특징이다.

Concept-X 굴착기의 경우 전문가 데이터를 학습한 인공지능 모델을 통해 최적의 굴착 궤적을 생성했다. 이러한 AI 계획 알고리즘과 인지, 제어 성능을 개선해 Concept-X 대비 동일한 굴착(Digging) 작업 효율이 크게 향상됐다. 특히, 작업 속도를 약 13% 개선해 동일 작업량에 대해 작업 시간을 단축하고 연료 소모량도 절감할 수 있는 효과를 확인했다.

또 하나 주목할 점은 Concept-X2에서 새로운 라인업인 도저가 추가된 것이다. Conexp-X2 도저(DD100-CX)의 새로운 주요 기능을 살펴보면 첫 번째, 설정된 Geo-Fence 내에서만 자율주행이 가능하고 Geo-Fence 경계를 벗어나면 자동으로 정지하며, 또한, 다양한 인지 센서를 통해 위험물 감지 시, 자동 정지되는 것이다.

두 번째 기능으로, DD100CX의 전자유압시스템과 Trimble GNSS 시스템과 장비에 부착된 IMU 센서를 기반으로 구현된 도저 블레이드 제어 시스템은 장비의 자세와 방향에 상관없이 목표면에 블레이드가 밀착상태를 유지해 지형 평탄화 작업을 쉽게 진행할 수 있다.

마지막은 DD100-CX 무인 도저 후면에 장착된 180˚ 광각 Radar를 통해 사람, 장비 등의 장애물을 자동으로 인지할 수 있는 기능이다. 이를 통해 도저가 후진 주행 중 설정된 영역 내에 장애물이 인지되면, 충돌을 방지하기 위해 자동으로 정지(E-Stop) 하는 Active Safety 기술이 적용됐다.

이와 같은 Concept-X2 굴착기, 도저는 콘솔(Console) 원격제어를 통해 사람이 작업하기 힘든 환경에서 사람 없이 장비만으로 작업이 가능하며, 최대 원격제어 거리는 약 500m에 이르고 있다.
 

좌측부터 김동목 수석, 홍희승 책임, 허은균 연구원, 유근수 책임, 문지현 책임, 권용철 책임
좌측부터 김동목 수석, 홍희승 책임, 허은균 연구원, 유근수 책임, 문지현 책임, 권용철 책임

HD현대사이트솔루션 권용철 책임연구원(사진)은 “Concept-X에 포함됐던 디지털/스마트 건설 기술들은 사고율을 줄이거나 예방해 현장의 안전을 향상시켰다”며 “또한, MG/MC/Weighing을 통해 정밀 시공의 작업생산성을 향상시켰고, 무인화가 현장 적용되는 시점에는 작업 시간을 최대화하면서 인건비 투입을 최소화할 수 있다”고 말했다.

HD현대사이트솔루션은 현대건설기계와 현대인프라코어의 기술력을 바탕으로 시너지를 창출할 수 있도록 최적화된 솔루션을 제공하는 역할을 수행해 나갈 예정으로, 건설기계 자동화, 무인화 기술 발전의 선두주자로서 기술 개발을 지속할 계획이다. 또한, 무인 자율 작업까지 포함한 자율 기술 수준은 가장 선두에 위치해 있기 때문에 기술적 우위 유지와 현장에서의 피드백을 반영해 양산성 확보하고자 자율 현장 테스트를 준비하고 있다.

앞으로 Concept-X와 Concept-X2가 컨셉이 아닌 Product-X가 되기 위해서는 목표 작업과 현장이 필요하고, 컨셉을 실제 솔루션으로 바꿀 수 있는 파트너와의 협업으로 완성될 수 있다. 이는 계속 발전한다는 의미의 DEVELON이라는 브랜드명과 Concept-X, Concept-X2가 실제 솔루션으로 발전하려는 방향성이 같은 의미를 지니고 있는 것이다.

권 책임은 “Concept-X와 Concept-X2에는 완전한 무인화 Solution만 있는 것이 아니라, 개별의 디지털/스마트 요소 기술/기능을 차세대 통합 모델에 탑재할 예정”이라며 “현장 무인화는 건설/광산 업체의 디지털/자동 운영과 같은 준비 사항이 많기 때문에, 더 많은 준비와 현장 테스트를 거쳐야 하고, 새로운 기능/솔루션/기술은 2년 후부터 출시할 차세대 통합 모델에 탑재될 예정”이라고 말했다.

그는 이어 “Concept-X2에서의 무인 시연에 대해서는 광산이나 석산처럼 단순하게 반복되는 작업 현장에 이 기술이 잘 맞아 떨어졌다”며 “그 외 Concept-X의 MG/MC/Weighing, Safety-SAVM, Smart radar, 원격제어 등 다른 기술들은 일반적인 다른 장비에 맞춰 개발되고 있다”고 덧붙였다.


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