항공 및 해상 관제기술 사례연구를 통한 건설장비 관제 시스템 활용 방안에 관한 연구 Application of Construction Equipment Fleet Management System through the Case Study of Air and Vessel Traffic Control Technology원문보기
최근 세월호사고와 관련하여 항공과 해상교통 관제센터의 중요성이 급격히 증가하고 있다. 항공, 해양 분야에서는 이미 모니터링과 관제 기술을 사용하고 있다, 하지만 복잡하고 위험한 건설현장 운영을 위한 모니터링과 관제 시스템은 아직 쓰이지 않고 있다. 모니터링/관제시스템의 역할은 건설현장에서 건설장비와 관제센터 간의 효율적인 의사소통을 요구하며, 정확한 시공과 건설현장에서의 위험요소 파악을 위한 방안을 제시해주는 역할을 필요로 한다. 따라서 본 연구는 건설장비 관제시스템의 개발을 위해 관제 시스템을 활용하고 있는 항공, 해양관제센터와의 비교를 통해 조종자와 관제센터간의 의사소통에 관하여 연구하고자 한다.
최근 세월호사고와 관련하여 항공과 해상교통 관제센터의 중요성이 급격히 증가하고 있다. 항공, 해양 분야에서는 이미 모니터링과 관제 기술을 사용하고 있다, 하지만 복잡하고 위험한 건설현장 운영을 위한 모니터링과 관제 시스템은 아직 쓰이지 않고 있다. 모니터링/관제시스템의 역할은 건설현장에서 건설장비와 관제센터 간의 효율적인 의사소통을 요구하며, 정확한 시공과 건설현장에서의 위험요소 파악을 위한 방안을 제시해주는 역할을 필요로 한다. 따라서 본 연구는 건설장비 관제시스템의 개발을 위해 관제 시스템을 활용하고 있는 항공, 해양관제센터와의 비교를 통해 조종자와 관제센터간의 의사소통에 관하여 연구하고자 한다.
The importance of the air and vessel traffic control center is increasing rapidly after the recent accident of 'Sewol ferry'. Aviation, marine, and the logistics sectors are already using monitoring and control technology widely. However, the monitoring and control system for complex and dangerous c...
The importance of the air and vessel traffic control center is increasing rapidly after the recent accident of 'Sewol ferry'. Aviation, marine, and the logistics sectors are already using monitoring and control technology widely. However, the monitoring and control system for complex and dangerous construction sites operation has yet to be employed. A monitoring/control system is required for effective communication between the control center and the construction equipment fleet at a construction site, and also the exact role that notifies accurate process and identification of hazards on construction sites as needed. Therefore, this paper presents the study about communication between the construction equipment fleet and the control center through the comparison of air traffic, marine, and logistics control systems for the development of construction equipment fleet management system.
The importance of the air and vessel traffic control center is increasing rapidly after the recent accident of 'Sewol ferry'. Aviation, marine, and the logistics sectors are already using monitoring and control technology widely. However, the monitoring and control system for complex and dangerous construction sites operation has yet to be employed. A monitoring/control system is required for effective communication between the control center and the construction equipment fleet at a construction site, and also the exact role that notifies accurate process and identification of hazards on construction sites as needed. Therefore, this paper presents the study about communication between the construction equipment fleet and the control center through the comparison of air traffic, marine, and logistics control systems for the development of construction equipment fleet management system.
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문제 정의
본 논문에서는 기존의 관제시스템을 활용하여 건설장비 관제시스템에 적용하는 방안과 효과에 관해 논의하였으며, 적용방안과 효과를 뒷받침하기 위해 타 분야의 관제시스템의 운영방안과 효과에 관해 설명하였다. 타 분야의 관제시스템을 건설장비 관제 시스템에 적용하여 건축·토목·플랜트 등 토공사가 요구되는 모든 공종에 건설장비 관제 시스템을 적용하여 국내 건설 관리, 건설 시공기술 분야의 발전이 가능하며, 토공사뿐만 아니라 차세대 건설분야 전 과정에 걸쳐 관제, 자동화 기술을 통합하는 새로운 기반을 조성할 수 있음을 설명하였다.
선박이 출항~입항까지 관제센터와 통신을 하게 되는데, 출항 시에는 출항예정보고, 출항보고, 관제구역 통과 보고를 하게 되며 이때에 선박명, 출항예정시간, 목적지 등을 보고한다.
입항 시에는 입항예정보고, 관제구역 진입보고, 도착보고하며, 이때에는 선박의 이름, 전 출항지, 입항장소 등을 보고한다. 이러한 선박의 입·출항 시에 VTS는 선박을 실시간으로 감시하고, 정보를 제공하게 되는데 타선박의 위치, 기상, 항행 정보 등을 제공하며, 안전 관련하여 조언을 하고, 긴급 상황을 제공한다.
제안 방법
건설장비 관제 시스템을 활용하여 현장 토공작업의 생산성 및 안전성 분석에 필요한 정보를 통합적으로 수집하고 관리하는 기술은 복잡하고, 위험한 건설현장에서 효과적이고 통찰력 있는 의사결정을 내리기 위한 정보를 체계적으로 제공한다. 이러한 데이터기반 의사결정은 향후 지속가능하고 정확도 높은 건설 IT기술 개발에 원동력이 될 수 있으며, 건설장비 관제 시스템의 효과로는 지반 형상 및 작업 수행 중 변화된 지반을 3차원으로 형상화하여 모델링하고, 그 결과를 계획 설계도면과 비교·검토하여 시공 작업량 및 진척도 등을 추론하는 기술, BIM과 같은 정보화 설계 기반 기술을 이용하여 전체 에너지 사용량을 결정할 수 있는 도구인 스마트 센싱 기반의 실시간 에너지 사용 모니터링 시스템은 에너지 사용의 최적화의 기반을 확립이 가능하다.
Fleet solution인 GeoManager는 실시간 위치정보 및 운송을 관리하여 차량 운전자와 관제센터와의 직접적인 통신이 가능한 시스템으로서 차량의 지나친 과속 및 공회전, 차량 유지보수 스케줄을 관리할 수 있다. 또한 구글 맵을 통하여 차량의 실시간 위치정보를 파악하여 차량과속을 최소화 하고 위험지역의 궤도차량 관리, 긴급상황을 알려준다.
성능/효과
건설장비 AR-어라운드 뷰 네비게이터 기술은 고도의 트래킹, 칼리브레이션 작업, 영상처리에 대한 알고리즘을 개발함으로써 차량형 건설장비가 아닌 굴삭기와 같은 건설 특수 장비에 대한 시스템 적용이 가능하다. 또한 건설장비의 운전작업에 필요한 정보를 직관적인 증강현실 형태로 제공하고 장비의 주변 현황을 어라운드 뷰로 제공함으로써, 작업에 따른 Mental load를 최소화 하고 운전을 용이하게 하여 작업 효율을 향상시키는 효과가 있다.
또한 안전사고의 위험이 항상 내재되어 있는 사회기반시설 건설 작업에 있어 건설장비 관제 시스템을 도입함으로써 안전사고의 위험성을 감소시키고 안전사고를 예방함으로써 작업 흐름 유지, 품질확보, 작업자 생산성 향상 등을 통해 건설 프로젝트 전체의 생산성 증가와 건설 산업의 재해율을 감소시켜 사회 전반에 안전의식을 고착시키는 효과가 있다. 이는 사고수습에 필요한 직접/간접비용을 줄이는 한편 나아가 근로자의 복지를 증진하고, 시공 중 발생 가능한 사고를 사전에 예방하여 공기지연, 추가예산투입, 품질저하 등으로 인한 경제적 손실 최소화에 이바지 할 수 있다.
후속연구
또한 건설장비 관제 시스템을 활용하여 토공 공사 및 토공 건설장비에 한정하지 않고 건설 현장 내·외의 자재 운반 장비, 가설장비, 기타 장비로 발전시켜 건설현장 전반을 컨트롤할 수 있을 것으로 생각되며, 국내뿐만 아니라 해외공사 수주 및 수행 시 경쟁력을 확보할 수 있도록 지원하며, 향상된 경쟁력을 통해서 해외수주의 확대와 국가경제발전에 기여할 수 있다. 또한 건설장비 관제 시스템을 통한 가이드기술 플릿화 및 시스템 토공기법에서 개발하는 BIM, 네비게이터, 센서 자동화 등 첨단 토공기술은 건설 산업을 미래 기술 산업으로 발전시킬 것으로 생각된다.
또한 건설장비 관제시스템의 도입으로 인해 다수의 건설장비가 투입되는 대규모 토공사 프로젝트에서 건설장비의 정보화 및 운영 효율화를 통하여 시공 품질, 생산성, 경제성을 향상하며 건설장비의 유류 사용, 불필요한 작업의 억제 및 다중 장비 토공 계획 수립을 통한 작업 효율화 증대 등을 통한 에너지 사용량 절약과 건설장비의 Fleet Management 기반 건설장비 관제 시스템 기술을 적용하여 토공원가절감이 가능해 질 것이다.또한 건설장비 관제 시스템을 활용하여 토공 공사 및 토공 건설장비에 한정하지 않고 건설 현장 내·외의 자재 운반 장비, 가설장비, 기타 장비로 발전시켜 건설현장 전반을 컨트롤할 수 있을 것으로 생각되며, 국내뿐만 아니라 해외공사 수주 및 수행 시 경쟁력을 확보할 수 있도록 지원하며, 향상된 경쟁력을 통해서 해외수주의 확대와 국가경제발전에 기여할 수 있다.
이러한 데이터기반 의사결정은 향후 지속가능하고 정확도 높은 건설 IT기술 개발에 원동력이 될 수 있으며, 건설장비 관제 시스템의 효과로는 지반 형상 및 작업 수행 중 변화된 지반을 3차원으로 형상화하여 모델링하고, 그 결과를 계획 설계도면과 비교·검토하여 시공 작업량 및 진척도 등을 추론하는 기술, BIM과 같은 정보화 설계 기반 기술을 이용하여 전체 에너지 사용량을 결정할 수 있는 도구인 스마트 센싱 기반의 실시간 에너지 사용 모니터링 시스템은 에너지 사용의 최적화의 기반을 확립이 가능하다.
이러한 항공, 항만분야에서 지속적으로 사용되고 있는 관제시스템을 바탕으로 건설 현장 내·외를 이동하는 굴삭기, 그레이더, 덤프트럭 등 다수의 건설장비의 움직임과 토공 현장의 지형 변화를 관제센터 내에서 모니터링하고, 토공 작업에 대한 전반적/총괄적인 의사결정을 내리며, 이에 따른 작업 변경 사항을 개별 장비에게 지시하기 위해 건설장비 가이드 시스템과 연계하여 장비 조종자와 설계/시공 정보를 자유롭게 교류가 가능한 건설장비 관제 시스템 개발이 시급하며, 이러한 관제 시스템을 통해 건설장비의 효율적 운영이 가능하도록 연구가 진행 되어야 한다.
현재 Fleet Management 시장은 아메리카, 유럽 대륙 등 전 세계에서 가파르게 성장해 가고 있으며, 따라서 본 과제에서 적용하고자하는 스마트 시공 시스템의 한 분야인 Fleet Management의 기술을 원천기술로 개발한다면 향후 점점 확대 되어가는 차량용 Fleet Management 시장과 같이 건설장비용 Fleet Management도 높은 활용 효과를 얻을 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
해상교통관제센터는 무엇을 통해 통신을 하는가?
VTS의 구성을 보면 RADER-station과 AIS (Auto Identification System)-station을 통해 통신이 이루어진다. RADER-station의 통신장비로는 마이크로파로 전자기파를 물체에 발사시켜 그 물체에서 반사되는 전자기파를 수신하여 선박과의 거리, 방향 등을 탐지하는 Rader가 있으며 Rader에 반사된 신호를 이용하여 Video 영상을 추출하고 추출된 영상을 바탕으로 선박을 추적하는 장치, 항만 및 항로를 운항하는 통항 선박 관제, 선명 식별 및 레이더 사이트 시설이나 장비 등을 외부 침입 또는 파괴 행위로부터 안전하게 보호하기 위한 설비인 CCTV로 구성된다(Oh et al.
항공관제시스템의 역할은 무엇인가?
항공관제시스템은 비행정보구역 내에서 운항하는 모든 항공기의 항행 안전을 위해 지역관제업무, 비행정보 업무, 조난 항공기에 대한 경보업무를 제공하고 있다. 이를 위해 관계기관과 협조체제를 통해 운영하고 있으며, 공항 내 이·착륙 항공기 관제, 공항이동지역 내의 항공기 및 차량 이동을 통제하는 비행장 관제업무와, 접근관제구역 내 출발 및 도착 항공기 관제, 지역 관제소 및 관제탑에 항공기 관제권을 인수인계하는 접근 관제 업무, 항공교통관제 허가 발부, 항로관제업무 제공 및 각 접근관제소와 인접국 ACC (areal control center)에 항공기 관제권을 이양하는 지역관제 업무를 담당하고 있다.
항공 관제시스템의 전체적인 구성은 무엇인가?
항공 관제시스템의 전체적인 구성은 레이더, ADS (Automatic Dependent Surveillanc)등 항공기 위치정보를 제공하는 각종 센서와 외부인터페이스로 부터 얻은 정보를 처리하는 SDP (Surveillance Data Processo), 날씨, 기상 상황 등의 비행정보를 받아 처리하는 FDP (Flight Data Processing), 항공기의 항적정보와 관제에 필요한 경고정보를 관제사에게 보여주는 CWP (Controller Working Position), 관제내용을 저장하고 재생하는 DRS (Data Recording & playback System), 24시간 소프트웨어의 관리를 담당하는 SMS(Software Maintenance System), 관제구성의 동일한 시각정보를 제공하는 TRS (Time Reference System), 전체적인 관제 시스템을 체크하는 SMC (Software Maintenance System)등 총 10개의 하부 시스템으로 구성되어 있다 (Ha, 2013).
참고문헌 (6)
Ha, T. (2013). A study on the plan to build next-generation surveillance systems in Korea, M.S. Dissertation, University of Korea Aerospace, Korea.
Kim, C., Jung, J. and Kim, C. (2008). "A Study on the development of the marine traffic analysis system based on automatic identification system." Proc. of Korean Society of Marine Environment & safety, pp. 173-176.
Kim, K. and Kim, K. (2009). "Evaluation on efficiency of construction equipment using multi-agent based simulation system." Korean Journal of Construction Engineering and Management, pp. 61-66.
Lee, K., Choi, Y. and Park, T. (2009). "Studies on the ways to improve usability of construction machinery for production efficienc." Korean Journal of Construction Engineering and Management, pp. 112-116.
Oh, H., Cho, S. and Choi, K. (2013). "Development of aircraft and radar simulation for air traffic control training system." Journal of The Korean Society for Aeronautical and Space Sciences, Vol. 41, No. 4, pp. 305-313.
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