일본산업뉴스요약

오바야시구미, 콘크리트의 다짐 작업 자동화
신마루야마 댐에서 실험 진행

백호 암(굴착 팔) 선단에 막대형 진동기 4개가 장착된 건설기계 ‘바이백(Viback)’이 타설 위치로 운반된 콘크리트를 솜씨 좋게 다지고 있다. 하지만, 바이백의 조종석에 사람은 보이지 않는다. 이것은 10월 1일에 공개된 오바야시구미(大林組)와 국토교통성 중부지방정비국이 시공 중인 신마루야마(新丸山) 댐 본체 건설 공사(기후현)에서의 실험 모습이다. 양 측은 자율형 콘크리트 타설 시스템 확립을 위해 실험을 진행하고 있다.

이번 실험에서는 바이백의 원격 조종에 의한 주행과 정형 동작에 의한 자동 다짐 작업을 검증했다. 우선 원격 조종을 통해 바이백을 콘크리트 타설 위치로 이동. 그 다음 자율주행으로 전환한다. 그러면 백호 암이 미리 설정된 순서에 따라 자동으로 움직여 콘크리트 안에 진동기를 삽입해 다져 나간다.

진동기를 삽입하는 작업은 케이블 크레인의 버킷이 한 번에 타설 위치까지 운반한 콘크리트 5.5m³에 대해 6회 실시. 진동기를 꽂아 삽입 지점에 도달 후 10초간 정지하고 다시 뽑아내는 작업을 반복한다.

삽입하는 위치는 바이백의 전방 상부에 탑재된 카메라를 사용해 판단한다. 구체적으로는 버킷으로부터 방출되어 원뿔 모양으로 퇴적된 콘크리트의 정점을 정지화면에서 검출, 그 정점을 기준으로 삽입하는 위치를 결정한다.

“삽입 위치나 시간은 작업자의 의견 청취를 기반으로 결정했다. 그것이 전통적으로 내려오는 가장 좋은 작업 조건 순서이기 때문이다”라고 오바야시구미 서일본로보틱스센터의 모리(森) 담당 부장은 설명한다. 하지만, 이것이 정답은 아니다. 실제 다짐 작업에서는 콘크리트가 옮겨진 위치나 다짐 작업에 따른 콘크리트 형상 변화 등으로 인해 작업 조건이 변하기 때문이다.

이번 실험에서는 정형 동작을 실증했지만 향후, 작업 조건의 변화에 따라 바이백이 스스로 동작을 조정하는 자율주행 구현을 목표로 개발을 추진해 나갈 계획이다. 구체적으로는 숙련된 오퍼레이터의 조작 데이터를 수집하여 바이백 동작에 반영. 충분히 다짐 작업이 이루어졌는지를 판단하는 기능 구현도 목표로 한다.

-- 케이블 크레인은 자율주행 --
이번 실험에서는 케이블 크레인의 자율주행도 검증했다. 버킷에 실은 콘크리트를 콘크리트 제조 설비에서 타설 위치까지 자동으로 운반해 자동 투하하고 귀환했다. 사용한 것은 18톤의 와이어 로프 호동식(弧動式) 케이블 크레인이다. 상공에 친 와이어 로프를 궤도로 하여 버킷을 매단 도르래를 움직였다.

와이어 로프의 말단부를 지지하는 2지점의 스팬(경간)은 537m. 우안(右岸) 측 말단부를 고정탑으로 좌안(左岸) 측 말단부를 이동하는 주행장치를 통해 각각 지지. 주행장치는 우안 고정탑을 중심으로 좌안을 원호 형태로 134m 이동할 수 있도록 했다. 양정(揚程, 물을 끌어올리는 높이)은 160m. 도르래와 주행장치의 움직임을 조정함으로써 제체(堤體)의 거의 모든 구역으로 콘크리트를 운반할 수 있다.

케이블 크레인의 자율주행에서는 오바야시구미가 개발한 두 종류의 시스템이 사용된다. 최적의 시공 계획을 자동으로 작성하는 ‘건설매니지먼트시스템(CMS)’과 그 계획에 따라 복수의 건설기계에 작업을 지시하는 ‘건설기계 플릿매니지먼트시스템(FMS)’이다. CMS에서 작성한 운반 계획을 FMS를 통해 케이블 크레인에 실행시키는 것이다.

오바야시구미와 국토교통성 중부지방정비국은 지난 2월에도 이 현장에서 케이블 크레인의 자율주행을 검증했다. 이때는 콘크리트가 아닌 쇄석을 운반. 재료 투하도 수동으로 조작했다.

신마루야마 댐 본체 건설공사에서는 이 외에도 2023년 2월에 불도저의 자율주행을 실증. 같은 해 12월에는 복수의 건설기계를 연계해 유압 굴삭기에 의한 토사 굴착에서 덤프 트럭에 의한 토사 운반, 불도저에 의한 토사 깔기, 진동 롤러에 의한 다짐까지 일련의 작업을 자동화하는 실험을 실시했다.

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