4차산업혁명에 의한 건설현장에서의 건설기계의 미래

4차산업혁명에 의한 건설현장에서의 건설기계의 미래

  

건설기계산업연구원 원장

         김   인   유

 

 

오늘날 건설기계는 적어도 5년 전에 생산된 것과 외형상 비슷해 보이지만, 지난 몇 년 동안 건설기계의 기술은 빠른 속도로 발전하였다. 이는 OEM (Original Equipment Manufacturer)을 통한 자체 연구개발과 기술회사 및 제조업체와 같은 전문화된 기업들의 역할이 있었기에 가능한 것이다.

지난 5년 동안 건설기계는 자동화, 다양한 동력원 및 텔레매틱스과 같은 기술이 발전되었으며, 기술변화가 이루어지고 있다. 이러한 변화는 연구개발센터의 역할이었다.

건설 산업에서는 항상 변화가 일어났지만, 독특한 점은 이러한 변화 중 많은 부분이 한 번에 산업계에 수렴되어 어렵게 만든다는 것이다. 다양한 기술 발전은 서로가 영향을 미치기 때문에 중요한 것이다.

최근 건설기계의 기술 발전은 1세기 전 전용 건설기계가 발명되었을 때와 같은 기술의 변화라 할 수 있으며, 혼란에 처해 있다고 할 수 있다.  

 

 

자율 기술

건설기계와 부품을 생산하는 업체에서는 자율 기술에 대해 90% 이상이 자신들과 관련 있다고 평가하고 있으며, 그중 50%는 이미 연구개발에 투자하였고, 30%는 반자동 제품을 제공하고 있다.

이러한 건설기계의 자율 기술의 연구는 OEM(주문자 상표에 의한 제품 생산자) 업체와 특수한 전문 기술자들에 의해 이루어지고 있다.

건설 산업에서 신흥 기술과 관련하여 자율 기계, 스트리밍 비디오의 기계 학습, 증강 현실 및 비즈니스 인텔리전스에 대한 데이터 분석을 강조하고 있으며, 가장 큰 영향을 미치는 것은 데이터 중심 건설이다. 솔루션은 프로젝트가 일정에 따라 진행되는지 또는 비용에 따라 진행되는지를 알려주지 않고 진화된 추가 인텔리전스를 통해 프로젝트를 보다 빠르고 저렴하게 완료하는 방법을 알려줍니다. 데이터 기반 구성이 가치를 산출하는 능력은 수집된 정보와 수집 빈도에 달려 있다.

조종사가 지하 굴착을 위한 가이드 라인을 쉽게 설정할 수 없기 때문에 지하 파이프 라인을 위한 긴 도랑 파기와 같은 일부 토목 공학 활동에서 발생할 수 있는 문제를 해결하는 것이며, 이 문제를 해결하기 위해 전기 레버 시스템( electrical lever system)이 장착 된 유압 굴착기를 개발했습니다.

굴착기에는 제한된 평면 파기 제어 시스템과 다중 모니터링 디스플레이가 장착되어 있습니다. 시스템의 도움으로 조종사는 모니터 화면을 통해 원하는 작업을 사전 설정할 수 있습니다.

 

OEM 투자

점점 더 많은 제조업체들이 R&D 시설에 더 많은 돈과 시간을 투자하고 있습니다. 예를 들어 터키에 본사를 둔 Hidromek은 2018년에 두 번째 R&D 시설을 개설했으며 현재 이 부서에는 약 150명의 직원이 근무하고 있습니다. 이 회사는 소음, 진동 및 연료 소비 개선과 같은 주제에 대한 테스트를 수행했으며, 전기 굴착기(타이어식)인 Hicon 7W를 생산할 수 있었다.

두산 Bobcat은 최근 체코에 새로운 혁신 센터를 열었습니다. Innovation Center는 유럽, 중동 및 아프리카(EMEA)의 모든 두산 Bobcat 엔지니어링 팀을 위한 R&D 센터 역할을 하며 1~3t의 소형 굴착기 및 EMEA에 다른 Bobcat 제품의 설계 지원하는 엔지니어링 센터입니다.

이 센터는 8,000㎡의 공간을 가지고 있어 다양한 테스트 시나리오를 수행 할 수 있는 다기능 제품 개발 팀이 있으며, 프로토 타이핑, 3D 프린팅, 사운드, 안정성 및 기후 테스트뿐만 아니라 음향 테스트 챔버는 최대 80km/h의 주행 시뮬레이션에서 측정할 수 있고, 틸팅 테이블 안정성 테스트는 새로운 장비 설계를 완전히 생산하기 전에 통과해야 하는 안전 테스트로 경사면에서의 작업 각도 및 Bobcat 기계 기능을 측정하도록 설계된 틸팅 테이블을 사용하며, 틸팅 테이블은 Ostrava Technical University에서 제조되었으며 모든 방향에서 최대 45°까지 기울일 수 있습니다.

 

혁신 센터

및 인공지능(AI)과 같은 새로운 기술을 활용한 기계를 생산하기 위해 일본과 유럽에 새로운 혁신 센터를 설립하였다.

Kubota의 새로운 센터의 역할 중 하나가 고객 및 조종사 피드백을 듣는 것이며, 기술의 부족으로 인해 업계의 실질적인 문제가 발생함에 따라 모든 OEM이 조종사의 말에 귀를 기울이는 것이 점점 중요 해지고 있다는 것이다.

“혁신 센터는 가능한 한 시장에 귀 기울이고 고객의 요구에 맞는 제품을 출시할 수 있도록 준비되어 있으며, 10년 후에 기계가 다르게 보일 것이며, 앞서 나갈 방법을 찾는 것이다.

몇 년 전에는 조종사의 의견은 그다지 중요하지 않았다. 이제 회사는 훌륭한 조종사를 행복하게 할 필요성을 더 잘 알고 있다.

혁신 센터는 전기에서 텔레매틱스, 제로 테일 스윙 (zero tail swing) 모델과 조이스틱 제어에 이르기까지 모든 것을 살펴 볼 것이며, 차세대 오퍼레이터는 컴퓨터 게임을 즐기면서 성장함에 따라 이 세대에게 맞는 새로운 기계를 제공하여야 할 것이다.

 

 

건설기계 자율기술 연계

 R&D팀의 작업 방식도 사용 가능한 기술로 인해 변화되고 있으며, 변화된 기술을 통해 제품을 설계, 개발 및 검증하는 데 사용하는 데이터에 액세스 할 수 있으며, 가상 현실과 관련하여 Manitou은 애프터 서비스 및 산업화와 같은 다른 이해 관계자를 참여시켜 제품을 설계하기 위해 이러한 유형의 솔루션을 구현한다.

2016년에서 2019년 사이에 Manitou의 R&D 인력이 230명에서 300명 이상으로 증가했으며 2016년과 2018년 사이에 R&D 비용이 22% 증가하여 건설 산업의 R&D 부서의 중요성이 커지고 있다.

 

빅 데이터에 의한 건설기계 자율 기술

물론 R&D에 투자하는 것은 OEM뿐만 아니라 엔진 제조업체와 같은 건설 관련 회사들도 이를 수행한다. Perkins의 제품 Stage V 엔진은 복잡성으로 인해 점점 더 많은 OEM이 생산 및 설계 작업에 참여를 요구하고 있으며,  엔진의 기술 발전이 증가함에 따라 R&D 팀이 작업 할 수 있는 더 많은 정보가 제공되고 있다.

엔진에 전자 장치와 텔레매틱스를 사용하면 매초 마다 엔진을 모니터링 할 수 있습니다. 즉, 엔진을 현장에 배치하고 즉시 데이터를 가져올 수 있다는 것이다. 이로 인해 테스트, 검증 및 향후 R&D가 쉬워지며, 데이터 처리 측면에서 수백만 테라 바이트의 데이터가 증가했기 때문에 데이터 처리 측면에서 기술에 대한 투자가 증가하여 잘 활용할 수 있을 것이다.

지난 5년간 두 가지 가장 큰 기술적 변화는 클라우드와 머신런닝이다.

 

기계 학습

지난 몇 년 동안 머신러닝이 빠르게 발전하였으며, 회사의 핵심 사업인 2D 및 3D 맵과 이미지를 만들고 해당 데이터를 분석하는 것인데 AI가 점점 더 빠르게 수행하는 데 도움을 주고 있다.

건설 산업의 신기술에 대한 이해가 향상되었으며, 이제 사람들에게 building information modelling(BIM)이 무엇인지 또는 풍부한 데이터에 액세스 할 수 있는지에 대한 설명이 필요없다.

그러나 신기술로 생산된 것은 고객에게 분명한 이점을 가져다 줘야 한다는 것이다. R&D 팀은 고객의 요구를 고려하여 기술을 생산하는 것이 중요하며, 기술을 위한 새로운 기술 만 생산하지 않아야 합니다.

텔레매틱스의 사용 및 기능이 향상되면서 R&D 부서에서 그 어느 때보다 많은 데이터를 건축 전반에 걸처 사용하게 되었습니다. 이는 이 분야에 대한 투자 증가와 고객 및 운영자의 의견을 경청하는 것, 그리고 그 어느 때보다 장비에 대한 보다 강력한 테스트를 강조하는 것과 함께 R&D가 건설 산업의 전면 및 중앙에 확고히 자리 잡고 있음을 의미합니다.