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문제 정의
- 본 논문에서는 폭발물처리 로봇 개발을 위해 사용자 요구사항을 수렴 및 QFD분석을 통해 의견검증과 연구개발 우선순위를 도출하였고, 개발 목표체계 선정 및 핵심사항별 개발방향을 제시하고자 한다.
제안 방법
- 폭발물처리 로봇을 개발하기 위해서는 군 폭발물처리반의 로봇개발 관련 의견수렴이 선행되어야 한다. 다양한 의견수렴을 위해 Table 1과 같이 폭발물제거 로봇 운용부대와 미운용부대로 구분하여 선정하였고, 추가적으로 폭발물처리반의 폭발물처리 교육을 담당하고 있는 F학교와 폭발물처리반 운영관련 정책 및 계획을 수립하는 A사령부를 추가하였다. 폭발물처리 로봇의 근본적인 문제점 또는 개선점을 도출하기 위해 사전에 준비한 설문과 인터뷰를 병행하여 실사하였다.
- 둘째, 운용자(병사)에 의한 휴대성을 고려하였다. 대부분의 급조폭발물은 개활지 등 평지 등에 설치되기 보다는 공항, 정부 주요기관 등 도심지역에 설치되어 운용되므로 무엇보다 휴대성(병사 1～2명에 의한 운반 가능)이 반드시 고려되어야 한다.
- 또한 최근 3년간 폭발물처리반의 처리실적과 운용자의 휴대성 등을 고려하여 연구개발 범위를 선정 후(소형의 폭발물처리 로봇개발), 핵심이슈별 대안 또는 개발방향을 제시하였다.
- 의견수렴내용은 크게 2가지, 즉 폭발물제거 로봇의 필요성과 개발우선순위 등의 폭발물 처리로봇 개발과 관련된 요구 성능으로 나누어 분석하였다.
- 폭발물처리 로봇의 개발을 위해 폭발물처리반을 방문하여 직접 보고 듣는 과정을 거쳐 폭발물처리반의 임무수행 환경을 이해할 수 있었고, 수렴된 의견을 통해 사용자의 요구사항을 충분하게 식별 및 분석을 할 수 있었다. 이를 바탕으로 다양한 사용자 요구사항을 우선순위를 고려하여 최대한 만족시키기 위한 폭발물처리 로봇의 연구개발 중점사항을 도출하였다.
- 인터뷰와 설문을 통해 수렴된 의견을 바탕으로 개발우선순위와 개발중점을 식별하기 위해 품질기능설계를 실시하였다. 품질기능설계는 제품개발 전 단계에 걸쳐 사용자 요구사항을 반영하기 위한 기법으로 1972년 일본 미쓰비시 중공업의 고베 조선사에서 원양어선 제조를 위해 개발된 후 1970년대 도요타에서 발전시켜 설계비용 및 제품출고시간을 획기적으로 단축시킨 기법이다.
- 첫째, 앞 절에서 언급한 EOD팀에 의한 폭발물 처리현황(’07～’09년)을 고려하였다.
- 최초 설문 등을 통해 수렴한 사용자요구사항을 항목과 폭발물제거로봇의 구성요소를 나열하여 요구사항과 각 구성요소간의 관계도를 작성하였다. 이를 통해 폭발물제거 로봇의 개발 우선순위를 도출하였다.
- 다양한 의견수렴을 위해 Table 1과 같이 폭발물제거 로봇 운용부대와 미운용부대로 구분하여 선정하였고, 추가적으로 폭발물처리반의 폭발물처리 교육을 담당하고 있는 F학교와 폭발물처리반 운영관련 정책 및 계획을 수립하는 A사령부를 추가하였다. 폭발물처리 로봇의 근본적인 문제점 또는 개선점을 도출하기 위해 사전에 준비한 설문과 인터뷰를 병행하여 실사하였다.
성능/효과
- 2. (a)항과 같이 응답자의 약 77.7%가 20kg미만의 폭발물을 들어 올릴 수 있다면 임무수행에 지장이 없다는 답변을 하였다. 이를 검증하기 위해서 ’07～‘09년간 軍 폭발물처리반의 폭발물 처리결과를 확인해본 결과 Fig.
- 결론적으로 폭발물처리 로봇의 국산화를 위한 연구개발은 매니퓰레이터, 말단조작장치, 구동기 순으로 진행되어야 한다.
- 둘째, 작성된 HOQ를 기초로 수렴된 사용자의 다양한 요구사항을 우선순위를 고려하여 최대한 만족시키기 위해서는 매니퓰레이터(1순위) > 말단조작장치(2순위) > 구동기(3순위)의 우선순위에 의거 연구개발 집중되어야 한다는 결론을 내리게 되었다.
- 사용자 의견수렴결과를 바탕으로, 품질기능설계 분석실시 결과 폭발물처리 로봇의 개발우선순위를 확인할 수 있었다. 이 후에 진행해야 할 것은 개발목표 선정 및 핵심사항별 개발방향을 정립하는 것이다.
- 이를 검증하기 위해서 ’07～‘09년간 軍 폭발물처리반의 폭발물 처리결과를 확인해본 결과 Fig. 3과 같이 처리된 폭발물의 약 82%는 20kg미만의 폭약류였으며, 이라크 전에서 사용된 급조폭발물 확인결과 대부분은 약 20kg미만임을 확인할 수 있었다.
- 첫째, 폭발물처리 로봇의 개발 분야로서 설문에 참여한 인원은 로봇의 개발필요성(국산화)에 대해 모두 공감하였으며, Fig. 1. (a)항과 같이 로봇의 필요성의 이유에 대해서는 팀원의 안전성(Safety)과 임무수행의 용이성(Easiness)순으로 답변하였다.
- 폭발물처리 로봇의 개발을 위해 폭발물처리반을 방문하여 직접 보고 듣는 과정을 거쳐 폭발물처리반의 임무수행 환경을 이해할 수 있었고, 수렴된 의견을 통해 사용자의 요구사항을 충분하게 식별 및 분석을 할 수 있었다. 이를 바탕으로 다양한 사용자 요구사항을 우선순위를 고려하여 최대한 만족시키기 위한 폭발물처리 로봇의 연구개발 중점사항을 도출하였다.
후속연구
- 둘째, 최적의 그립(Optimal Grip)분야는 매우 민감하고 Fig. 5와 같이 다양한 형태의 급조폭발물을 안전하게 운반 및 처리하기 위해서는 폭발물의 유형별로 최적의 그립이 가능하도록 검토되어야 한다. 기개발된 형태에서 벗어난 새로운 유형 즉 자유로운 형체변형이 가능하거나 공압 등을 활용한 말단조작장치가 개발되어야 한다[8].
- 이를 극복하기 위해서 폭발물을 잡고 있는 말단조작장치를 지면에 수직방향으로 움직임이 없도록 매니퓰레이터를 실시간 조작하는 등 다양한 진동제어 기법을 적용해야 한다. 또는 전차기동간 포탑의 안정화 기술을 폭발물처리 로봇에 적용하는 방법도 대안이 될 수 있다.
- 향후 연구는 분석된 사용자 요구사항 분석결과 및 개발방향에 대한 검증절차와 다양한 환경 하에서 운용개념을 명확히 정립 후 요구 성능의 구체화 및 개념설계 착수할 계획이다.
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