검사 및 유지보수 시스템 건설 및 철거로봇-2
IFR은 지난해 서비스로봇의 분류와 함께 각 시장의 현황을 살펴본 자료집을 발표했다. 서비스로봇에 대해 다양한 내용을 담고 있는 이 자료집에서 확실한 시장을 보이고 있는 전문 서비스용 로봇을 발췌 소개하고자 한다. 본 내용에서는 생각보다 많은 산업에서 생각보다 많은 국가와 기업들이 이 같은 특수로봇에 집중하고 있는 모습을 확인할 수 있다.
▶ 건설 및 철거
1. 핵 및 폐기 제거 시스템
이 분야는 핵, 화학, 폐기물, 군사용 및 기타 위험물 등을 비활성화하거나 해체하는 로봇 및 제거 로봇을 포함한다. 사후 활동뿐만 아니라 비활성화 및 해체활동은 일반적으로 원격처리를 통해 수행된다. 작업자는 항상 안전캐빈 또는 안전한 거리에서 로봇/조종자를 조정한다. 구조물의 철거는 때때로 다른 부분에서 상당한 위험요소를 가진다. 건물 철거 및 파편제거 등과 같은 일부 작업의 경우 일의 강도가 강하기도 하다. 다른 작업의 경우 설비 및 장비의 세밀한 해제, 크기감소 및 처리, 저장포장 등을 수반할 수 있다. 때때로 수압분사기, 임팩트 랜치 등과 같은 툴이 사용되기도 한다. 대부분의 경우, 이 로봇들은 끝부분에 설치된 제거용 툴을 가진 내부 수압 조종자를 가진 모바일 부분을 구성한다. 건축구조물의 일반적인 철거 및 핵 공장, 화학부지, 폐기물 처리 또는 군사용 복합물용 로봇은 그 잠재시장이 크다. 120개의 로봇이 이미 사용 중에 있고, 약 40개 이상이 개체가 2009년에서 2012년 사이에 추가될 것으로 추정된다. 최근 많은 핵 및 철거 제거 시스템이 산업체용 로봇을 중심으로 개발되고 있다. 이 시스템들은 원격조종이 가능하도록 센서와 마스터 컨트롤러 등을 증대시키고 있다. 이 접근법으로 상당한 수준의 비용절감 효과를 가지며, 복합적 작업환경 내에서 가능한 원격조종 활동의 수준도 점진적으로 증가해오고 있다.
2. 기타 철거 시스템
방사능 제어 또는 일부 자동화 로봇이 건설현장에서 다양한 철거 작업에 사용되어 왔다. 또한 일부 로봇은 광산업에도 사용된다. 보통, 이 기기들(모바일 또는 트랙용 베이스)은 강한 펀칭 툴을 가이드하는 수압으로 동력을 받는 암이 설비되어 있다. 대체 제품은 물 분사 커터를 사용하는데, 이는 주로 다리, 터널 및 벽의 콘크리트를 절단하기 위한 용도이다. 도로 철거용 새로운 방법의 한 예는 자동화 고압 물분사 기기를 제조하는 Conjet(스웨덴)에서 제조하고 있다. 수압 철거라 불리는 이 프로세스는 콘크리트 정비와 연관해 다리, 파킹, 덱, 댐, 운하, 터널, 항만, 방파제 등과 같은 중요한 구조물에서 콘크리트를 제거하는 데에 고압의 물 분사를 사용한다. 이 로봇들은 또한 표면처리 및 세척과 도색 제거 등과 같은 기타 수압 분사작업에도 사용된다. 대체재로서 파워드릴이 로봇 암에 부착될 수 있다. 강한 수압분사는 효과적인 도로수리 및 철거에도 사용이 가능하다. 로봇은 다리, 도로 및 건물 벽에서 콘크리트를 절단 및 제거하기 위해 고압 물분사를 정확하게 맞출 수 있다. 이러한 기기류와 관련된 반동, 정확도 및 소음 발생으로 인해, 이 기기들은 자동으로 작동된다. 강철 및 금속 구조물의 철거에 대해서도 로봇 암은 산소연료 토치를 장착하여 사용될 수 있다. Brokk(스웨덴)은 원격통제 및 부분 자동철거 로봇 제조업체이다. 많은 업체들이 특정 프로세스, 툴 및 애플리케이션을 위해 이러한 로봇들을 구성하고 있다. 유사한 제품으로 DXR310에 대해 Hasen Engineering(노르웨이) 및 Husqvama(스웨덴)에서 출시되었다. 후자의 경우 처리산업 등과 같은 민감한 환경에서의 사용 및 조명철거 및 내부 작업 등과 같은 용도로 출시되어 왔다. Conjet AB(스웨덴)의 로봇은 물분사 랜스를 배열 및 가이드할 수 있는 모바일 베이스 및 암을 구성하고 있다.
3. 건설지원 및 유지보수
사람의 작업환경을 개선하고 업무조건이 낮은 업무에 대한 매력을 향상시키는 일환으로, 일본을 중심으로 2980년대에 많은 건설 로봇이 등장했다. 건설로봇을 사용하는 대상도 다양하게 제시되었다. 건설로봇에 대한 현재의 연구에 대해서는 Automation and Robotics in Construction(ISARC)에서의 연례 국제 심포지엄 및 I.A.A.R.C의 출판물에서 찾아볼 수 있다. 한 예로, Fujita(일본)의 무인 건설법은 다양한 건설기계를 위한 제어와 인터페이스를 도입하였다. 동경에 본사를 둔 건축회사인 Fujita Corporation은 무인 `Tele-Earthwork System`을 개발했다. 이는 무선 커뮤니케이션 시스템을 건설 차량에 적용함으로써 원격제어 건설기계를 사용한다. 시스템은 무인작업을 위해 빠르게 기존의 굴착기에 설치될 수 있는 구성세트를 포함한다. 건설기계 및 현장을 중심으로 한 다양한 위치에서의 모니터링 카메라와 무선 이미지 통신 시스템으로 작업자가 직접 기계를 볼 필요 없이 컨트롤실에서 차량을 통제할 수 있게 된다(컨트롤실과 현장 간 최대 약 2km 가능). Fujita의 무인 건설법은 후젠산(일본)에서 점검-댐의 한 부분을 건설하는 데에 사용되었다. 원격조정 건설법을 사용하는 이유 중 하나는 활동 중인 화산지역 내 재난 또는 위험으로부터 작업자를 보호하기 위한 것이었다. 소형 무인건설차량을 위한 Takara Toys(일본)의 휴대용 원격조정 로봇시스템인 Robo-Q은 무인작업을 위해 대부분의 기존 굴착기에 빠르게 설치될 수 있는 요소들을 포함하고 있다. 가벼운 무게(약 100kg)와 설치의 용이함으로 폭넓은 차량에 대해 어디서나 쉽게 이동이 가능하다. Taisei Corporation(일본)은 New Energy and Industrial Technology Development Organization(NEDO, 일본)에서 만든 석면제거용 로봇을 개발했다. 원격으로 조정되는 로봇으로서 건물의 철근, 기둥, 천장 및 벽에 사용된 건 석면을 제거하고 채집한다. 이 시스템으로 작업자는 모니터를 사용하여 로봇 암의 끝에 있는 노즐에서 연마제 및 초용해 폴리머가 섞인 물을 분사함으로써 별도의 공간에서 원격으로 석면을 제거할 수 있다. 1차 실험은 2007년 10월 동경의 창고 철거 현장에서 시행되었다. Tadano Ltd.(일본)에서 로봇 크레인에 대한 미래지향적 관점을 제시했다. ROBOTOPS는 3-칩 CCD 카메라, 원격 컨트롤 및 돌, 목재 또는 기타 추가 자재를 집기 위한 총 29개의 기능적 연결부가 있는 2개 암을 포함하는 자동 크레인이다. 그러나 건설 자동화 작업 및 건설로봇의 확산은 특히 로봇 등의 새로운 기술의 도입에 관련된 위험요소들에 대한 산업 내 우려로 인해 1980년대 및 1990년대 예상보다 낮은 수준이었다. 또한 제조업체들과는 달리, 건축 현장은 혼잡하여 로봇이 작업하기 어려운 환경에 해당한다. 일부 로봇(제한된 지능을 가짐)의 경우 건축현장에서 느리게 그 이동경로를 찾기는 하나, 대개는 플로토타입에 못 미치는 수준이다.
4. 건물건축
자동화된 건물 건축에서 대부분의 프로세스들은 몇 가지 기능적 작업의 우세한 형태들로 분류될 수 있다. 자재처리용 로봇은 프로그램 가능한 크레인, 건설 현장에서의 처리 및 벽돌작업용 콘크리트 패널을 포함한다. 로봇에 의한 구조적 연결은 산업용 로봇기술이 비교적 용이하게 이 작업에 작용될 수 있는 만큼, 고층 철재 건물에 대해 제시되어 왔다. 때때로 건설 자동화는 자동으로 건축 요소(벽, 천장, 실내천장, 계단 등)를 공장에서 조립식으로 만들고, 이 건축 요소들을 현장으로 이동시켜 수동으로 건축 작업을 하는 등의 분할된 접근법을 더 선호하기도 한다. 지진과 같은 자연재해 후, 많은 해당지역은 매우 광범위하고 재난을 복구하기 위해 작업자들을 현장으로 보내는 것은 위험하다. 이 경우, 원격으로 컨트롤되는 무인건설장비들이 인부들이 작업을 계속하는 것이 안전하도록 하면서 초기 작업을 실행하는 중요한 역할을 할 수 있다. 원격으로 컨트롤되는 무인건설장비는 일본 내 최소 4곳에서 적용되었다. 인부들은 현장에서 2km 떨어진 곳에 위치해 있었으며, 시스템은 이동식 원격조정 로봇을 포함한다.
5. 도로건설
현재까지 도로건설은 주로 수동으로 가이드되는 기계류로 수행되고 있다. 고속도로 인근에서의 작업은 소음이 심하고 위험한 작업으로서, 자동화가 필요하다. 로봇도로 공사기 및 포장기계의 첫 플로토 타입이 도입되었으나 시장에는 소수의 제품만이 출시된 상태이다. 첫 개발품인 Voegele(독일)의 도로로봇은 작업자가 더이상 조작할 필요가 없이 컴퓨터로만 방향을 인식하는 것으로 고안되었다. 이 로봇은 몇몇 기존 기계의 작업을 결합하여 여러 연속적인 작업 단계에 수반되는 대신 로봇이 최종 포장을 즉시 산출해낸다. 지금까지 로봇 시스템은 상용화되지 않았다. 도로 유지보수용 기타 로봇이 설계되어 플로토 타입으로 평가되어 오고 있다. 지능적인 고속도로 안전 점검자가 모바일 로봇으로 기존의 오렌지색-흰색 칸막이를 대체하고 있다. 칸막이 로봇은 작업자가 이 위험한 작업을 하지 않도록 스스로 조종된다. 또한 포장기계의 자동 방향인식 및 포장 표시 도색 자동화를 위한 로봇시스템의 상품화가 제시되어 왔다. 이러한 모바일 건설 기계에 있어서 중요한 요소는 특정 기계에 접근될 수 있는 2D 또는 3D 방향인식 모듈이다. 건축시장에 대한 광범위한 기계 컨트롤 솔루션 공급자로는 Leica Geosystems(독일)가 있다.
6. 중장비 및 토목건설
강 지반 등에서 전화 케이블 또는 전선설치 시 많은 이유로 드릴작업이 이루어져야 한다. 이를 위해 표면이 경로를 따라 제거되어야 한다. 비개착식 드릴 방법은 사전에 정의된 경로를 따라 처음 드릴링하여 확공기로 터널을 세척하고 넓힌다. 구멍이 정확한 크기가 되면, 제품가스, 수관 등이 맞게 된다. 도로건설에서와 마찬가지로 파이프라인의 보수 및 기타 보수작업은 전체 개복을 필요로 하기도 하므로, 드릴링 로봇의 사요우분은 새로운 드릴링에 다소간 제한되어 있다. 비개착식 드릴링 로봇은 Tracto-Technik(독일)에서 생산되었다. 그러나 유사한 기술의 기타 많은 제조업체들은 이 해당시장에 대해 제품을 조달하고 있다. 이 기술의 많은 사용자들은 NTT(일본)의ACEMOLE와 같은 제품 및 설계를 활용하고 있다. Casagrande s.p.a(이태리)가 제작한 중장비 굴삭기계는 드릴링 메커니즘을 조정하는 대형 레일을 지원하기 위해 수력에너지 로봇 암 2개를 가진 크롤러로 구성되어 있다. 이 폐쇄적인 공간적 키네마틱 체인의 수상 컨트롤은 터널 훼폴링의 정확도 및 비용효율성을 향상시키는 데에 큰 영향을 준다. 로봇의 운동학적 설계 및 컨트롤은 속성 포지셔닝 절차 및 1cm 이상 향상된 포지셔닝 정확도를 지원한다. 자료 : 한국로봇산업협회 www.korearobot.or.kr 출처 : IFR www.ifr.org
