생기원-한건연, 150톤급 지능형 대형 크롤러 크레인 국산화 개발

크롤러 크레인(Crawler Crane)은 150톤급 이상의 대형 건설·토목 공사 현장에서 중량 구조물을 인양하거나 설치하는 데 사용되는 장비로, 사고 발생 시 중대재해로 이어질 위험성이 높다.

특히 험지의 비정형 작업 환경에서 지반 상태 변화, 하중 이동 등 다양한 변수가 동시에 발생할 경우 이를 종합적으로 모니터링 할 수 있는 기술이 부족해 주로 운전자의 숙련도와 현장 판단에 의존하는 실정이다.

더욱이 150톤급 이상의 크롤러 크레인은 일본·독일 등 해외에서 수입된 중고 장비가 주를 이루고 있어 노후화 문제가 지적되고 있다.

한국생산기술연구원(원장 이상목, 이하 ‘생기원’)과 한국건설기계연구원(이하 ‘한건연’), 관련 기업들로 구성된 공동연구팀이 비전 기반의 지능형 안전관리 시스템이 적용된 150톤급 크롤러 크레인을 국내 최초로 개발했다.

공동연구팀은 대형 크롤러 크레인을 자체 설계·개발하고, 안전관리 기능에 초점을 맞춘 지능형 제어기술을 적용해 수입에 의존해 온 관련 시장에서 글로벌 경쟁력을 갖추게 됐다고 밝혔다.

이번 성과는 산업통상부의 기계장비산업기술개발사업의 지원을 받아 생기원, 한건연, 지이산업, 플렉스시스템, 한국크레인협회, 성보P&T가 컨소시엄을 구성해 개발됐다.

생기원은 크레인 작업 중 발생 가능한 위험 상황을 사전에 인지할 수 있는 지능형 안전관리기술 개발을 주도했다.

모빌리티·로봇시스템그룹 김병학 수석연구원 연구팀은 이를 위해 크레인 작업 공간 내 작업자와 인양물, 구조물 등의 주요 객체를 3차원으로 인식하고, 이들 간 거리를 추론하는 3차원 작업환경 인식 AI 알고리즘 개발을 맡았다.

개발된 알고리즘은 원거리용 전자광학 센서 시스템과 연계돼 약 0.3미터 수준의 거리 추론 정보를 제공할 수 있어, 크레인 운전자가 작업 중 근접 위험 상황을 인지할 수 있도록 지원한다.

한건연 이호연 설계최적화그룹 책임연구원 연구팀은 크레인 운용 중 장비 안정성을 판단하기 위한 전도·전복 예측 기술을 개발했다.

전도·전복 예측 알고리즘은 크레인에 탑재된 각종 센서 데이터를 활용해 하중 상태와 장비 자세 변화를 분석할 수 있도록 개발되어 험지 운용 환경에서 크롤러 크레인이 안전하게 작업할 수 있는 사전 정보를 제공한다.

사업 주관을 맡은 지이산업은 플렉스시스템과 함께 150톤급 크롤러 크레인을 설계·제작하고, 운용시험을 성공적으로 수행했다.

크레인에는 생기원과 한건연이 개발한 통합 센서 및 제어 시스템, 전도·전복 예측 알고리즘, 3차원 작업환경 인식 AI 기술, 통합 모니터링 시스템 등 4대 핵심 요소 기술이 통합 적용됐다.

그리고 한국크레인협회에서는 현장 수요에 기반하여 개발된 기술의 표준화를 진행했다.

생기원 김병학 수석연구원은 “운전자가 작업 환경과 장비 상태를 정확하게 인지할 수 있도록 하는 데 초점을 맞춘 기술”이라고 설명하며 “크레인 전도 및 전복, 작업자 충돌, 구조적 휨 등의 중대재해 사고를 예방할 수 있다”고 말했다.

총괄 주관기관인 지이산업 신대수 대표는 “국내 기술로 150톤급 크롤러 크레인을 설계·개발하고 안전관리 시스템을 통합 적용했다는 점에 의미가 있다”며 “건설 현장에서 발생하는 대형 안전사고를 줄이고, 수입 대체 효과도 거둘 수 있는 기술”이라고 밝혔다.

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