조종사의 안전을 위한 편리한 지원 장치 기술

조종사의 안전을 위한 편리한 지원 장치 기술

 

건설기계산업연구원  김인유

 

크레인 제작사와 전문제조업체 모두는 크레인 조종사를 지원할 수 있는 장치를 개발하는 핵심은 안전과 효율성에 있다. 조종사 지원은 크레인의 실제 설계와 같이 매우 기본적인 수준에서 시작할 수 있으며, 사용 가능한 최신 제어 기술까지 확장된다.

일본 크레인 제조업체인 Tadano는 조종사 지원이 새로운 모델에 통합된 기본적인 기계 설계 개선으로 시작할 수 있다고 한다. 예를 들어, Tadano는 크레인 조종석에 대한 접근이 수년 동안 어떻게 개선되었는지를 강조한다. 접근 사다리, 더 큰 창문, 사각지대 감소, 측면 및 후방 카메라 사용, 모든 라인에서 기울일 수 있는 조종석 구현과 같은 단순한 설계 기능은 크레인 조종사를 지원하는 데 큰 영향을 미칠 수 있다는 것이다.

 

• 표준화

 

미국 위스콘신에 본사를 둔 크레인 제조업체인 Manitowoc은 공통 제어 시스템 (Crane Control System, 일명 CCS)을 통한 크레인 제어의 표준화가 운영자 지원의 한 형태라고 말한다. CCS는 운영자 교육에 사용하는 시뮬레이터에도 내장되어있어 사용자가 초기부터 시스템에 익숙해질 수 있다. Manitowoc의 서비스, 교육 및 텔레매틱스 디렉터인 John Alexander는 “CCS를 사용하면 어떤 모델을 사용하든 제어 입력이 매우 유사합니다. “이를 통해 조종사는 all terrain cranes 중 하나를 실행할 수 있으며, rough terrain crane에서도 기능, 느낌 및 제어 입력을 할 수 있다.

"신형 크레인 조종석에 잘 훈련된 조종사를 두는 것이 중요하며 모델 간에 표준화가 강화될수록 더 쉬워집니다.“

Demag 인수 이후 일본 크레인 제조업체 Tadano는 다른 제작사의 조종사 지원 장치를 포트폴리오에 통합하고 있다. Tadano 및 Demag의 mobile cranes 제품 마케팅 관리자인 Michael Klein은 “Tadano는 Demag 제품 라인을 그룹에 통합한 지 1년이 조금 넘었습니다. 이 그룹은 보다 효율적인 제품 개발을 위한 기반을 구축했다.”라고 말하고 있다.

 

• 고객 의견

 

진보에 대한 해결책은 고객의 의견을 경청하는 것과 결합된 내부 협력을 통해서 이루어진다. 제품 개발팀은 고객을 위한 개발 및 도입주기의 속도를 높이기 위해 협력하고 있다. 특히 제품 개발주기 동안의 고객 의견은 조종사 지원 장치 개발에서 점점 더 중요한 부분을 차지하고 있다.

미국 크레인 제조업체인 Link-Belt는 고객의 소리를 듣는 것이 새로운 조종사 지원 장치를 개발하는 데 중요하다고 말합니다. 또한, 소프트웨어, 시스템, 기계 기술 및 규정의 발전이 해당 부문의 발전에 미친 영향에 대해서도 언급합니다.

 

조종사 지원 장치 산업은 조종사의 안전을 지원할 수 있도록 정교하게 제품 개발이 이루어져야 한다. 이는 전용 조종사에 의해 조종도 이루어지지만 때로는 제3의 조종사도 조종할 수 있기 때문이다. 그러나 안전을 위한 지원 장치에만 의존할 수 없다. 과잉 의존성은 잠재적인 오작동을 초래할 수 있기 때문이다. 작업이 의도 한 대로 작동하지 않으면 어떻게 되는 가를 고려하여야 하고, 지원 시스템은 조종사에게 도움이 되지만 특히 조종사가 즉시 알아차리지 못하는 경우 오작동으로 인해 문제가 발생할 수 있기 때문이다.

 

이러한 염려에도 불구하고 지원 장치 기술은 조종사에게 단기간에 큰 영향을 미쳤다. Link-Belt의 경우 기술이 강화된 Pulse 2.0 및 V-Calc(Variable Confined Area Lifting Capacities, 가변 제한 영역 리프팅 용량) 조종사 보조 장치가 이를 입증하고 있다고 말하고 있다.

Pulse 2.0에는 들어 올릴 때 미세 측정과 같은 작업자 사전 설정이 포함되어 있으며, V-Calc에는 실시간 360도 차트가 있는 81개의 아우트리거 구성이 있다. V-Calc는 75|RT크레인(rough terrain crane)에서 처음 입증되었으며 이후 100|RT, 120|RT, 175|AT(All Terrain) 을 포함한 최근 출시된 telescopic crawler cranes(TCC-800)에서도 처음으로 구현되었다.

 

Link-Belt의 가장 최근에 추가된 조종사 지원 기능은 새로운 플라이(fly) 설치와 순서에 맞는 저장 기술이 통합된 SmartFly 시스템이다. 또한, 고공 작업을 줄여준다. 플라이 어시스트 실린더(fly assist cylinder), boom head speed screws, colour-coded spring-loaded latches, 특허받은 연동 시스템 및 지면 수준 붐 제어 장치(rough terrain cranes만 해당)로 구성되며 한 사람이 조작할 수 있다. Link-Belt는 2020년에 이 기술에 대해 공식적으로 특허를 받았으며 telescopic crawler(TCC-800), rough terrain(100|RT, 120|RT), all terrain(175|AT) 및 hydraulic truck(HTC-86110) crane 제품들에 적용하기 시작했다.

스위스에 본사를 둔 크레인 Liebherr는 Boom Up-and-Down Aid, Ground Pressure Visualization 도구 및 원격 드라이브를 포함한 다양한 지원 장치를 제공합니다.

Boom Up-and-Down Aid는 붐을 내릴 때 크레인이 기울어지는 것을 방지하도록 설계되었습니다. 이는 크레인의 기울어진 상태가 안전하지 않은 상태로 들어가기 전에 자동으로 작동을 중지하도록 되어 있다. 

크레인은 메인 붐과 지브에 풍향 풍속계가 장착되어 있다. 크레인의 상황을 계산할 때 측정 된 풍속과 실제 크레인 구성(붐 길이, 붐 각도)을 모두 고려한다. 상황이 너무 위험해지면 시스템이 경고를 보낸다.

 

크롤러 크레인용 Liebherr의 Ground Pressure Visualization 도구는 기계의 현재지면 압력을 실시간으로 계산하고 이를 관련 위치의 지정된 안전 한계와 비교합니다. 운전자의 운전실에 지면 압력이 표시되고 운전자는 기계가 중요한 영역에 있는지 또는 접근 중인지 여부를 인식합니다. 위험한 작업 단계를 피하거나 적절한 시간에 조정할 수 있습니다. 

 

Liebherr의 Liccon2 제어 시스템은 RemoteDrive 기능을 통합하여 크레인 섀시를 원격 제어로 제어할 수 있다.  Liebherr에 따르면 리모컨을 사용한 기동 개념은 현재 Bad Münstereifel에 있는 전문 알루미늄 다이캐스팅 회사의 생산 건물에서 매우 제한된 조건에서 실제로 입증되었다.

 

 

• 전문 서비스

 

제조업체의 노력 이외에도 조종사에게 제공되는 지원을 확대하기 위해 수많은 전문가들이 있다. 이들은 제조업체에서 적합하지 않을 수 있는 영역을 자유롭게 탐색하거나 전문화할 수 있다.

예를 들어 프랑스의 작업 현장 안전 전문가 업체인 AMCS Technologies는 크레인 간의 안전 거리를 유지하고 크레인이 서로 너무 가까워지면 자동으로 중지하도록 설계된 충돌 방지 및 구역 설정 시스템을 생산하고, 또한 IoT Lifting이라는 새로운 텔레매틱스 시스템을 출시하여 지원 포트폴리오를 확장했다. 이 회사는 IoT 리프팅을 통해 크레인 차량 관리자가 현장 생산성을 실시간으로 모니터링하고 크레인 활동을 기록하며 원격 진단을 수행할 수 있다고 주장합니다.

 

오늘날의 기술이 아무리 발전해도 인적 오류는 현재 지원 장치의 효과를 약화시킬 수 있다.  그러나 우리는 미래에 무엇을 기대할 수 있습니까? 기능적으로 안전한 조종사 지원 시스템에 대한 수요는 증가할 것이라고 믿으며, 조종사 지원 장치가 점점 더 개입하여 제어 시스템으로 발전한 방식에 주목하여야 할 것이다. 기업은 사람, 기계 및 자재의 안전이 위험에 처하는 즉시 시스템이 작동을 중단하고 보호를 시작함에 따라 상황을 완화하기 위해 시스템이 개발되어야 한다.

또 미래를 정확하게 예측할 수 없지만 새로운 이미지 처리 알고리즘을 사용하는 디지털카메라 즉 스마트 카메라 기술을 개발하여 건설 프로젝트의 효율성을 더욱 높이는 데 사용될 수 있도록 조종사 안전과 생산성 향상을 위한 지원 시스템이 개발되어야 한다는 것만은 확실하다.