한국생산기술연구원

150톤급 지능형 대형 크롤러 크레인 국산화

- 4대 핵심 요소기술 개발, 시험운용 후 기술 표준화

- 비전 기반 안전관리 시스템 적용, 운전자에게 위험 경고해 사고 예방

□ 크롤러 크레인(Crawler Crane)은 150톤급 이상의 대형 건설·토목 공사 현장에서 중량 구조물을 인양하거나 설치하는 데 사용되는 장비로, 사고 발생 시 중대재해로 이어질 위험성이 높다.

ㅇ 특히 험지의 비정형 작업 환경에서 지반 상태 변화, 하중 이동 등 다양한 변수가 동시에 발생할 경우 이를 종합적으로 모니터링 할 수 있는 기술이 부족해 주로 운전자의 숙련도와 현장 판단에 의존하는 실정이다.

ㅇ 더욱이 150톤급 이상의 크롤러 크레인은 일본·독일 등 해외에서 수입된 중고 장비가 주를 이루고 있어 노후화 문제가 지적되고 있다.

□ 한국생산기술연구원(원장 이상목, 이하 생기원)과 한국건설기계연구원(이하 한건연), 관련 기업들로 구성된 공동연구팀이 비전 기반의 지능형 안전관리 시스템이 적용된 150톤급 크롤러 크레인을 국내 최초로 개발했다.  

ㅇ 공동연구팀은 대형 크롤러 크레인을 자체 설계·개발하고, 안전관리 기능에 초점을 맞춘 지능형 제어기술을 적용해 수입에 의존해 온 관련 시장에서 글로벌 경쟁력을 갖추게 됐다고 밝혔다.

ㅇ 이번 성과는 산업통상부의 기계장비산업기술개발사업의 지원을 받아 생기원, 한건연, 지이산업(주), ㈜플렉스시스템, (사)한국크레인협회, 성보P&T(주)으로 컨소시엄을 구성해 개발됐다. 

□ 생기원은 크레인 작업 중 발생 가능한 위험 상황을 사전에 인지할 수 있는 지능형 안전관리기술 개발을 주도했다.

ㅇ 모빌리티·로봇시스템그룹 김병학 수석연구원 연구팀은 이를 위해 크레인 작업 공간 내 작업자와 인양물, 구조물 등의 주요 객체를 3차원으로 인식하고, 이들 간 거리를 추론하는 3차원 작업환경 인식 AI 알고리즘 개발을 맡았다.

ㅇ 개발된 알고리즘은 원거리용 전자광학 센서 시스템과 연계돼 약 0.3미터 수준의 거리 추론 정보를 제공할 수 있어, 크레인 운전자가 작업 중 근접 위험 상황을 인지할 수 있도록 지원한다.

□ 한건연 이호연 설계최적화그룹 책임연구원 연구팀은 크레인 운용 중 장비 안정성을 판단하기 위한 전도·전복 예측 기술을 개발했다.

ㅇ 전도·전복 예측 알고리즘은 크레인에 탑재된 각종 센서 데이터를 활용해 하중 상태와 장비 자세 변화를 분석할 수 있도록 개발되어 험지 운용 환경에서 크롤러 크레인이 안전하게 작업할 수 있는 사전 정보를 제공한다. 

□ 사업 주관을 맡은 지이산업은 ㈜플렉스시스템 함께 150톤급 크롤러 크레인을 설계·제작하고, 운용시험을 성공적으로 수행했다.

ㅇ 크레인에는 생기원과 한건연이 개발한 통합 센서 및 제어 시스템, 전도·전복 예측 알고리즘, 3차원 작업환경 인식 AI 기술, 통합 모니터링 시스템 등 4대 핵심 요소 기술이 통합 적용됐다. 

ㅇ 한국크레인협회에서는 현장 수요에 기반하여 개발된 기술의 표준화를 진행했다.

□ 김병학 수석연구원은 “운전자가 작업 환경과 장비 상태를 정확하게 인지할 수 있도록 하는 데 초점을 맞춘 기술”이라고 설명하며 “크레인 전도 및 전복, 작업자 충돌, 구조적 휨 등의 중대재해 사고를 예방할 수 있다”고 말했다.

ㅇ 총괄 주관기관인 지이산업 신대수 대표는 “국내 기술로 150톤급 크롤러 크레인을 설계·개발하고 안전관리 시스템을 통합 적용했다는 점에 의미가 있다”며 “건설 현장에서 발생하는 대형 안전사고를 줄이고, 수입 대체 효과도 거둘 수 있는 기술”이라고 밝혔다.