군사용으로 먼저 개발되어 온 드론은 요소기술의 급격한 발전을 통해 민간 분야로 확대되면서 최근 다양한 산업분야에 활용되고 있다. 이러한 시대적 흐름에 따라, 조선해양 산업계에서도 유지보수 및 점검용으로 드론의 활용이 유럽을 중심으로 본격화되고 있다. 이와 관련하여, 본 논문에서는 조선해양 분야에 적합한 드론의 기술개발을 위해 선박 및 해양플랜트의 유지보수 점검의 현상태를 진단함으로써 드론 기술개발의 방향성을 제시한다. 즉, 조선해양용 드론이 이미 상용화 된 선진국의 기술력을 살펴보고, 조선해양 산업계에서 드론시대를 대비하여 해결해야 할 기술적 과제들을 소개한다. 또한, 이러한 드론의 시장성장 가능성을 전망함으로써 기술개발의 추진력을 제공하고자 한다.
군사용으로 먼저 개발되어 온 드론은 요소기술의 급격한 발전을 통해 민간 분야로 확대되면서 최근 다양한 산업분야에 활용되고 있다. 이러한 시대적 흐름에 따라, 조선해양 산업계에서도 유지보수 및 점검용으로 드론의 활용이 유럽을 중심으로 본격화되고 있다. 이와 관련하여, 본 논문에서는 조선해양 분야에 적합한 드론의 기술개발을 위해 선박 및 해양플랜트의 유지보수 점검의 현상태를 진단함으로써 드론 기술개발의 방향성을 제시한다. 즉, 조선해양용 드론이 이미 상용화 된 선진국의 기술력을 살펴보고, 조선해양 산업계에서 드론시대를 대비하여 해결해야 할 기술적 과제들을 소개한다. 또한, 이러한 드론의 시장성장 가능성을 전망함으로써 기술개발의 추진력을 제공하고자 한다.
Drones, which were first developed for the military use, have been widely applied in various industrial fields through the rapid development of element technology. Following this trend, the marine industry has started to utilize drones for maintenance and inspection purposes, especially, in Europe. ...
Drones, which were first developed for the military use, have been widely applied in various industrial fields through the rapid development of element technology. Following this trend, the marine industry has started to utilize drones for maintenance and inspection purposes, especially, in Europe. To extend the use of drones in the marine industry, this paper first discusses the necessity of drones for the marine use by presenting problems related to maintenance and inspection works on ships and offshore plants. In addition, the technical levels of advanced countries where drones have been commercialized already in the marine industry are mentioned. Furthermore, technical challenges that must be solved are explained in preparation for a drone era in the marine industry. Lastly, the potential growth of the drone market in the marine industry is considered.
Drones, which were first developed for the military use, have been widely applied in various industrial fields through the rapid development of element technology. Following this trend, the marine industry has started to utilize drones for maintenance and inspection purposes, especially, in Europe. To extend the use of drones in the marine industry, this paper first discusses the necessity of drones for the marine use by presenting problems related to maintenance and inspection works on ships and offshore plants. In addition, the technical levels of advanced countries where drones have been commercialized already in the marine industry are mentioned. Furthermore, technical challenges that must be solved are explained in preparation for a drone era in the marine industry. Lastly, the potential growth of the drone market in the marine industry is considered.
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문제 정의
다만, 타용도의 드론과 달리, 정밀검사용 드론은 근접촬영을 위해 필요시에는 장애물 감지 및 회피 거리를 단축시킬 수 있어야 한다. 따라서 드론의 제어기술과 관련하여 아래와 같은 사항들이 검토될 것을 제안한다.
드론은 현재 다양한 의미로 사용되고 있으며, 미국 및 유럽에서는 UAV(Unmanned Aerial Vehicle) 및 UAS(Unmanned Aircraft Systems)로도 불리어지고 있다. 본 논문에서는 KS W9000 (무인항공기시스템-제1부: 분류 및 용어)에 따른 무인비행체의 범위 중 소형 무인동력비행장치(Small UAV)(Table 1)를 대상으로, 선박/해양플랜트 유지보수 점검용으로의 활용방안에 대해 작성하였다.
본 논문에서는 조선해양 분야에서 유지보수 점검용 드론의 현 상황을 진단하고, 조선해양 산업계에서는 아직 생소한 드론의 성공적인 기술진입을 위해 필요한 기술정보를 제공하고자 한다. 이와 관련하여, 본 논문의 2장에서는 유지보수 점검의 범위 및 문제점을, 3장에서는 해외에 적용된 사례를, 4장에서는 상용화를 위해 해결해야 할 기술적 현안들에 대해 제시하였다.
이때의 드론은 농약살포용, 배달용, 산림 감시용 등 기타 산업용과는 다른 특화된 기술들이 고려되어야 한다. 이와 관련하여, 본 논문에서는 드론의 설계 및 제작, 체공시간, 제어기술, 정밀검사 기술, 그리고 운용 및 시험평가 기술을 중심으로 해상환경 및 밀폐구역 그리고 유지보수 점검 측면에서 고려하여야 할 기술적 사항들을 살펴보았다.
제안 방법
지금까지 조선해양 분야에서 유지보수 점검용 드론의 도입 필요성 및 해외 사례, 그리고 기술적 현안들에 대해 살펴보았다.
후속연구
또한, 드론의 대표적인 추락 방지책인 낙하산은 고도가 높지 않은 조선해양용으로는 적합하지 않은 것으로 판단되며, 대신 해상 추락에 대비하여 탈부착이 가능한 에어쿠션이 사용될 수 있다. 그리고 향후에는 드론 전체를 에어백으로 감싸 추락 시 인명피해를 막을 수 있는 기술도 가능할 것으로 기대된다(Fig. 6).
더불어 드론의 기술개발이 고도화되어, 초소형 미니드론도 일반 드론과 동등한 기능을 보유하게 되면, 발전기/엔진의 배기관, Funnel, 해양구조물의 Seawater Lift Pump 케이슨 혹은 J-tube, 파이프 내관 등 좁은 구역의 점검도 드론으로 가능할 것으로 기대된다.
이와 관련하여 배터리의 최신 기술동향을 살펴보면, 연구 단계인 리튬에어 배터리(Lithium-air Battery)는 기존 리튬이온 배터리에 비해 약 5~10배나 놓은 고밀도의 에너지를 가지고 있어 상용화될 경우, 드론의 비행시간에 있어 획기적인 발전을 가져올 것으로 예상된다. 더불어, 최근 얇은 니켈 박막을 사용하여, 저온에서도(영하 20~30도) 에너지 손실 없이 전력을 공급할 수 있는 리튬이온 배터리 기술도 발표되고 있으므로(Irobot News, 2016), 향후 북극해의 해양플랜트 혹은 빙해선과 같은 극저온 환경에서도 드론이 사용 가능할 것으로 기대된다.
따라서 향후 드론을 활용한 O&M 시장은 꾸준히 증가할 것으로 예상된다.
이와 관련하여, 최근 GPS의 오차를 1 m 이내까지 줄이는 초정밀 GPS 보정시스템인 ‘SBAS(Satellite Based Augmentation System)’가 전 세계적으로 개발 중에 있다(KARI, 2016). 이러한 보다 정확하고 정밀한 위성통신 인프라의 구축은 드론을 사용한 택배서비스(예: 아마존의 Prime Air)나 배달서비스(예: 도미노피자의 Domi Copteter)의 상용화를 앞당길 뿐 아니라, 드론을 활용한 선박/해양플랜트 외관검사의 실효성도 높일 수 있을 것으로 보인다.
이렇듯 드론은 선박 및 해양플랜트의 건조, 개조, 유지보수 및 폐선에 이르기까지 전 생애에 걸쳐 활용 가능하므로, 국내에서도 조선해양 분야에 적합한 유지보수 점검용 드론을 개발하여 성공적인 기술 진입을 이루기를 기대한다.
이와 함께 4차산업 혁명시대를 맞아, 드론에서 촬영한 영상데이터 및 계측정보를 수집 후 축적된 빅데이터를 분석함으로써, 지능형 유지보수 전략 수립도 가능할 것으로 전망된다.
더불어, 현장 적용 이전에 조선해양 분야 사용자에게는 생소한 드론을 현장에서 무리 없이 사용하기 위한 가이드라인을 개발하여 사전에 지원책을 마련할 필요가 있다. 즉, 드론을 유지보수 점검용으로 활용 시 준비사항, 주의사항 및 비상상황 발생 시의 대처방법 등에 대한 교육훈련 및 조종자 자격요건, 그리고 법적책임 및 피해보상 방안도 사전에 준비되어야 할 것이다.
혹독한 해상환경 및 가연성 가스에 드론이 노출될 경우, 기체파손 및 인명피해 등 사고발생의 우려가 있으므로, 드론 기체에 대한 시험평가 및 인증기준을 마련하여 안전성을 확보할 필요가 있다. 특히, 해양드론의 경우, 2016년 12월 한국해양대(부산영도)가 시범공역으로 선정되어 해상 반경 5.5 km, 면적 23.7 km2 부지가 확보된 상태로, 향후 해양드론의 시험평가 장소로 활용될 예정이다(KMOU, 2017). 이러한 시험 및 인증기준의 확보는 국내 뿐 아니라, 해외시장 진출을 위한 중요한 발판이 될 것이다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
선박 및 해양플랜트에서 유지보수의 의미는 무엇인가?
선박 및 해양플랜트에서 유지보수(Maintenance)의 의미는 점검 과정 중 고장이 검출 혹은 예견되거나, 운전 중 돌발사고가 발생 시 수반되는 전반적인 활동을 칭하며, 부품, 소모품, 장비의 수리 및 교체, 계측기기류의 교정, 도장 및 용접 작업 등이 포함된다. 이때, 필요한 장비로는 치, 공구류, 줄 자, 해머, 랜턴, 용접장비, 도장장비, 장비 운송용 크레인 및 도르레 각종 안전장비 및 계측장비 등이 포함된다.
선박 및 해양플랜트에서 유지보수에 필요한 장비는 어떤 것들이 있는가?
선박 및 해양플랜트에서 유지보수(Maintenance)의 의미는 점검 과정 중 고장이 검출 혹은 예견되거나, 운전 중 돌발사고가 발생 시 수반되는 전반적인 활동을 칭하며, 부품, 소모품, 장비의 수리 및 교체, 계측기기류의 교정, 도장 및 용접 작업 등이 포함된다. 이때, 필요한 장비로는 치, 공구류, 줄 자, 해머, 랜턴, 용접장비, 도장장비, 장비 운송용 크레인 및 도르레 각종 안전장비 및 계측장비 등이 포함된다.
선박 및 해양플랜트용 드론의 필요성이 높아지는 이유는 무엇인가?
해양사고의 사전대응 및 유지보수 점검 시의 안전성 확보를 위해 ‘선박 및 해양플랜트용 드론’의 필요성이 높아지고 있다. 특히, 앞에서 언급한 수요자 대상 설문조사에서 드론의 활용이 가장 선호되는 구역은 ‘밀폐구역’과 ‘고소구역’으로 조사되었다(Fig.
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