일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2023.9.26

뉴스i-Construction
산악터널의 화약 장전 작업을 원격화
오바야시구미와 게이오대학 공동개발

오바야시구미(大林組)와 게이오기주쿠대학(慶応義塾大学)의 노자키(野崎) 조교수가 이끄는 연구진은 공동으로 원격으로 촉각을 재현하는 기술 '리얼햅틱(Real-haptic)'을 응용해 산악터널 공사에서 화약 장전 작업을 원격 및 자동화하는 시스템을 개발했다. 작업자가 원격에 있으면서 실제 채굴 현장에서 작업하는 듯한 감촉을 느끼며 화약 장전 기기를 조작할 수 있다. 9월 12일에 실제 기기를 이용한 시연을 공개했다.

이번에 개발된 자동화약장전 시스템은 터널 밖 오퍼레이터 룸에 설치된 리모컨과 터널 내 채굴 현장에서 실제로 작업하는 로봇으로 구성되어 있다. 다짐봉이나 파이프의 각도, 힘을 주는 강도를 리모컨으로 조작하면 로봇이 실시간으로 이를 재현한다.

작업자가 로봇으로부터 전송된 영상을 확인하면서 다짐봉이나 파이프의 저항력이 재현된 리모컨을 조작. 작업자는 안전한 장소에 있으면서 실제 현장에서 작업하는 듯한 느낌으로 작업할 수 있다.

이 시스템에 응용된 리얼햅틱은 촉각을 수치화해 기록하거나, 그 데이터를 원격지로 전송해 재현할 수 있는 기술이다. 일반적인 원격 조작과는 달리 힘의 조절과 물건에 닿았을 때의 저항력 등도 재현할 수 있다.

이 기술은 게이오대학 햅틱연구센터의 오오니시(大西) 특임교수가 2002년 개발한 것으로, 게이오대학은 오바야시구미와 공동으로 리얼햅틱을 활용한 건설기계 조작과 미장 작업 등의 재현 시스템을 개발해 왔다.

오바야시구미와 게이오대학 연구팀은 리얼햅틱을 활용해 사람의 조작을 레코딩 함으로써 로봇의 자동화에도 성공했다. 노자키 조교수는 “화약이나 뇌관 등 위험성이 높은 재료를 취급하기 때문에 화약 장전 작업은 적절한 힘 조절이 요구된다.

단순한 원격 조작으로는 실현할 수 없는 힘 조절 등을 리얼햅틱을 응용함으로써 실현했다. 작업자의 안전 확보와 작업의 원격화 및 자동화를 통한 생산성 향상으로 이어지는 기술이다”라고 설명한다.

-- 2026년의 현장 실증이 목표 --
산악터널 공사의 중대 사고의 대부분은 지보공의 설치 작업과 채굴 현장에서의 화약 장전이나 결선 작업에서 발생하고 있다. 오바야시구미와 게이오대학 연구팀은 신에너지산업기술종합개발기구(NEDO)의 '민관의 젊은 연구자 발굴 지원 사업'의 일환으로 작업자의 안전 확보 등을 목적으로 자동화약장전 시스템 개발에 주력해왔다.

9월 시점에서 자동화약장전 시스템은 리모컨과 로봇을 유선으로 연결하는 사양이다.케이블 길이는 최대 200m. 향후에는 기술의 개선으로 시스템을 무선화해 2026년에 현장 실증을 하는 것을 목표로 하고 있다.

화약 장전 후에는 케이블의 피복을 벗겨 내부의 전선을 화약에 연결하는 결선 작업이 필요하다. 오바야시구미와 게이오대학 연구팀은 결선 작업의 원격 시스템도 개발 중이다. 원격 결선 시스템에도 리얼햅틱을 도입할 예정이며, 이미 시스템 설계를 완료. 특허도 출원 중이다.

오바야시구미 토목본부 생산기술본부 터널기술부의 와타나베(渡辺) 과장은 “복수의 현장 실증을 실시해 작업 데이터를 수집해나가고 싶다. 수집한 데이터를 활용해 상황에 따라 자동으로 힘 조절 등을 조정할 수 있는 로봇의 자율화를 추진해 터널 굴착 작업의 무인화를 실현하고 싶다”라고 말한다.

 -- 끝 --

Copyright © 2020 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.