[논문]레미콘 배합의 현장 즉시 대응을 위한 실시간 모바일 레미콘 품질 관리 프로그램 설계 및 구현

김수연

doi:10.7236/jiibc.2019.19.2.111

레미콘 배합의 현장 즉시 대응을 위한 실시간 모바일 레미콘 품질 관리 프로그램 설계 및 구현
Design and Implementation of Real-Time Mobile Remicon Quality Management Program for Field Response of Remicon mixer 원문보기

The journal of the institute of internet, broadcasting and communication : JIIBC, v.19 no.2, 2019년, pp.111 - 117

김수연 (계명대학교 산학협력단)

초록
AI-Helper

본 논문에서는 레미콘 현장검사 시 스마트폰으로 검사와 대응이 가능하도록 모바일 레미콘 품질 관리 시스템을 제안하였다. 그리고 현장검사를 디지털화하기 위한 실시간 슬럼프 데이터 처리 부분과 서버와의 데이터 교환을 위한 XML 포맷을 제안하였다. 스마트폰을 이용하여 레미콘 현장검사의 영상을 실시간으로 전송하여 오류를 판단하였으며, 이렇게 함으로써 현장과 본사에서 레미콘 제품의 이상 여부를 공유하였다. 개발 대상 기술은 실제 결과 값을 기반으로 영상 이미지 분석 등을 통하여 제품에 대한 이상 여부가 판단되며 회사 및 현장에 적합한 정보 제공이 가능하다. 레미콘 품질 데이터 분석을 기반으로 원자재 관리 데이터와 연동함으로써 레미콘 업종의 가장 큰 문제 사항인 원자재 반입에 따른 실시간 최적의 배합비율 제시가 가능하다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, we propose a mobile remicon quality management system to enable inspection and correspondence with a smart phone in the field check of remicon. We also proposed a real-time slump data processing part to digitize field inspection and XML formats for data exchange with the server. We used the smart phone to transmit real-time image about field inspection of remicon and judged the error at the same time. By doing this, we shared the situation of the remicon products in the field and the head office. Based on the actual results, the development technology is used to determine whether the product is abnormal or not, and to provide appropriate information to the company and the site. Based on the analysis of raw material quality data, it is possible to present real time optimal blending ratio according to raw material import with raw material management data, which is the biggest problem of the ready mixed concrete industry.

주제어

표/그림 (12)

표 표 1. 레미콘의 재료 구성 Table 1. Material for ReMiCon
표 표 2. 레미콘 현장관리 방법 Table 2. Method for site management of ReMiCon
그림 그림 1. 레미콘 품질관리시스템 구성도 Fig. 1. Configuration of ReMiCon quality management system
그림 그림 2. 슬럼프 높이를 이미지로 측정 Fig. 2. Measure the height of the slump by image
그림 그림 3. 슬럼프 콘의 층별 높이 및 슬럼프 값 측정 Fig. 3. Measurement of slump value and height of each layers
그림 그림 4. 슬럼프 높이를 측정하기 위한 흐름도 Fig. 4. Flowchart for measuring the height of a slump
그림 그림 5. 슬럼프 API의 리턴된 XML 코드 Fig. 5. Returned XML code of slump API
표 표 3. 레미콘 현장 슬럼프 API의 변수와 출력값 Table 3. Variable and output value of slump API
표 표 4. 현장 레미콘 온도 API의 변수와 출력값 Table 4. Variable and output value of Temperature API
그림 그림 6. 온도 API의 리턴된 XML 코드 Fig. 6. Returned XML code of Temperature API
그림 그림 7. 공기량과 염화물량 API의 리턴된 XML 코드 Fig. 7. Returned XML code of air&salt API
표 표 5. 현장 레미콘 공기량과 염화물량 API의 변수와 출력값 Table 5. Variable and output value of air&salt API

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

본 논문에서는 레미콘의 품질관리와 관련된 검사항목 데이터를 서버로 전달하기 위하여 XML로 데이터를 정의하여 구현하였다. 그리고 검사항목 중 슬럼프의 값을 스마트폰으로 자동 측정하는 클라이언트 프로그램을 구현하였다.
본 논문에서는 현장에서 레미콘 품질을 관리하고 이를 제조회사에 실시간으로 통보하여 제조되는 레미콘의 생산 품질을 실시간으로 즉시 향상시킬 수 있도록 시스템을 구축하고자 한다. 이를 위하여 레미콘 업체의 제한된 납품 시간과 원재료 관리가 필수적이며 품질관리 시스템을 전산화하여 그림 1에서 보는 바와 같이 현장에서 발생하는 레미콘의 품질검사 오류 발생 시 즉시 서버 시스템으로 통보하고 오류에 대한 수정 분석과 수정된 레미콘 제작 방법을 생산 과정에 적용할 수 있도록 구성하였다.
이러한 경우 신속한 대응이 불가능하여 공사 지연으로 인한 손해와 회사의 불량 제품 폐기 등 막대한 손해가 발생한다. 이러한 피해를 최소화하기 위하여 본 논문에서는 현장 시험에 사용하는 각종 품질 데이터와 관련하여 스마트폰의 영상 촬영을 통한 영상 이미지 기술을 이용하여 경험이 아닌 객관적 데이터를 기반으로 한 체계적 분석으로 제품의 이상여부를 판단하고 이동통신망을 통하여 즉각 회사의 품질 담당자와 자재 담당자, 그리고 출하로 전달되어 신속한 대응과 원인 분석이 가능하도록 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위하여 Ⅱ장에서는 레미콘 품질관리 시스템 구성에 대하여 알아보고 Ⅲ장에서는 레미콘 품질 관리 프로그램 구현 방안에 대하여 설명하였는데, 슬럼프 데이터 처리와 서버와의 데이터 교환 방식에 대하여 세부적으로 제시하였다.

제안 방법

그림 1에서 보는 바와 같이 현장 검사 시 건설현장 특성 상 컴퓨터를 동반하지 못하므로, 스마트폰으로 현장 시험과 신속 대응이 가능하도록 구성하였다.^[4] 시험자의 스마트폰을 이용하여 레미콘 제품 현장 시험의 영상 이미지를 실시간으로 전송하여 레미콘 제품 이상 여부를 현장과 본사에서 동시 파악이 가능하도록 하였다. 기존 품질 관련 프로그램의 경우 레미콘 사업 전반의 이해 없이 단순 원재료 시험 및 제품 시험에 따른 데이터 입력 계산 값을 도출하여 많은 시행 오류와 함께 품질데이터의 실시간 확인이 원활하지 않았다.
[7] 본 논문에서는 모바일 단말에서 측정된 여러 검사항목 데이터(슬럼프, 온도, 공기량, 염화물량)를 서버로 전달하기 위하여 XML로 구현하였다. 첫 번째 측정된 슬럼프의 값을 서버로 전달하기 위한 데이터가 그림 5에 정의되었다.
사진촬영의 위치가 낮을수록 단면적이기 때문에 높이 측정의 정확도가 증가하며, 위치가 높을수록 입체적이므로 슬럼프 윗면의 기준점을 정하기 어려워 정확도가 감소한다. 그러므로 앱에서는 사용자에게 가이드라인을 제공하여 렌즈의 굴절 현상을 방지하고 촬영 위치도 제한적으로 지정하여 정확한 값을 얻을 수 있도록 지도한다.^[6]
본 논문에서는 레미콘의 품질관리와 관련된 검사항목 데이터를 서버로 전달하기 위하여 XML로 데이터를 정의하여 구현하였다. 그리고 검사항목 중 슬럼프의 값을 스마트폰으로 자동 측정하는 클라이언트 프로그램을 구현하였다. 이를 통하여 컴퓨터 등을 동반하지 못하지 못하는 레미콘 현장 검사 특성상 단순 스마트폰만으로 현장시험 검사와 신속 대응이 가능하도록 모바일 레미콘 품질 관리 시스템의 슬럼프 데이터 처리 부분을 구성하였다.
슬럼프의 높이를 스마트폰으로 측정하기 위하여 슬럼프 콘과 쏟아진 슬럼프를 그림 2처럼 배치한다. 그리고 스마트폰 카메라로 동시에 캡처하여 프로그램에서 녹색의 네모 상자 형태로 구분하고, 슬럼프 콘과의 상대적 높이를 비교하여 구할 수 있도록 하였다. 이를 위하여 그림 4처럼 프로그램 흐름도를 구성하였다.
특히 레미콘 품질관리를 위하여 슬럼프의 높이를 자동으로 측정하도록 하였는데, 이러한 영상 처리를 이용하여 자동화된 모바일 시스템을 개발하였다. 그리고 현장에서 측정된 품질 데이터를 레미콘 종합 관리 서버로 전송하기 위한 데이터 형식을 규정하여 체계적으로 시스템을 구성하였다.
두 번째 검사 항목으로 측정된 온도 값을 서버로 전달하기 위하여 데이터를 정의하여 구현하였다. 온도 값을 획득하기 위한 라이브러리는 다음과 같다.
레미콘 품질관리를 위하여 시험자가 확인 가능한 검사 항목별 (슬럼프, 온도, 공기량, 염화물량) 데이터 입력 관리 시스템을 구축하였고, 현장 시험에 적합한 스마트폰 사용자 제어 및 레미콘 슬럼프 측정 프로그램을 개발하였다. 특히 레미콘 품질관리를 위하여 슬럼프의 높이를 자동으로 측정하도록 하였는데, 이러한 영상 처리를 이용하여 자동화된 모바일 시스템을 개발하였다.
레미콘을 생산하여 90분 이내 타설이 완료되어야 하는 제품의 특성상 생산 후 현장 도착 시 믹서 트럭의 교반 회전율과 날씨 때문에 레미콘에 불량이 발생할 가능성이 있는데 이를 해결하기 위해 경험자의 경험과 전화 등의 재래 방식으로 처리한다. 이러한 경우 신속한 대응이 불가능하여 공사 지연으로 인한 손해와 회사의 불량 제품 폐기 등 막대한 손해가 발생한다.
먼저 슬럼프의 높이를 자동으로 측정하기 위한 이미지 획득과 영상처리 기술에 대하여 설명하고, 서버와 클라이언트 사이에서 교환될 데이터 포맷을 XML을 이용하여 정의하고자 한다.^[5] 그리고 공사 현장별 데이터 수집 및 레미콘 실시간 품질 관리 시스템을 구동하여 서로 필요한 데이터를 교환하도록 구성하고 레미콘 검사에 따라 다차원 품질 데이터 및 관련 영상 수신 기능을 제공한다.
세 번째 검사 항목으로 측정된 공기량과 염화물량을 서버로 전달하기 위하여 데이터를 정의하여 구현하였다. 레미콘의 공기량과 염화물량을 획득하기 위한 라이브러리는 다음과 같이 정의하였다.
객체를 정확히 인식하고 객체마다 (confidence)정확도가 가장 높은 결과값을 사각형의 크기로 저장한다. 스마트폰 카메라를 통해 획득한 영상을 학습 모델의 영상 사이즈로 비율을 조정하기 위해 이미지가 작으면 여백을 넣어 확대하고 이미지가 크면 축소하여 정확도를 높인다.
이를 위하여 그림 4처럼 프로그램 흐름도를 구성하였다. 스마트폰으로 캡처한 이미지의 가로, 세로 비율이 비슷할수록 각 이미지들의 경계선이 잘 인식되기 때문에 분석할 수 있는 이미지 크기에 맞게 크기를 조정하였다.
slumpY는 슬럼프의 상단부 Y좌표 값이며 boxes^[2]가 인식이 되면 Y좌표에 더하여 슬럼프의 윗면 중심을 찾아간다. 슬럼프의 높이 측정은 실제 슬럼프 콘 높이인 300m를 기준으로 콘의 높이로 측정된 이미지의 픽셀 수와 슬럼프 이미지의 픽셀 수의 비례로 실제 슬럼프 높이를 측정하게 된다. 이러한 계산식으로 실제 슬럼프 높이 값이 측정되며, 5mm단위로 반올림하여 슬럼프의 높이를 알 수 있다.
이를 통하여 컴퓨터 등을 동반하지 못하지 못하는 레미콘 현장 검사 특성상 단순 스마트폰만으로 현장시험 검사와 신속 대응이 가능하도록 모바일 레미콘 품질 관리 시스템의 슬럼프 데이터 처리 부분을 구성하였다. 시험원의 스마트폰을 이용하여 레미콘 제품 현장 시험의 영상 이미지를 실시간으로 전송하여 레미콘 제품 이상 여부를 현장과 본사에서 동시 파악하고 대응이 가능하도록 하였다.
본 논문에서는 현장에서 레미콘 품질을 관리하고 이를 제조회사에 실시간으로 통보하여 제조되는 레미콘의 생산 품질을 실시간으로 즉시 향상시킬 수 있도록 시스템을 구축하고자 한다. 이를 위하여 레미콘 업체의 제한된 납품 시간과 원재료 관리가 필수적이며 품질관리 시스템을 전산화하여 그림 1에서 보는 바와 같이 현장에서 발생하는 레미콘의 품질검사 오류 발생 시 즉시 서버 시스템으로 통보하고 오류에 대한 수정 분석과 수정된 레미콘 제작 방법을 생산 과정에 적용할 수 있도록 구성하였다. 그림 1에서 보는 바와 같이 현장 검사 시 건설현장 특성 상 컴퓨터를 동반하지 못하므로, 스마트폰으로 현장 시험과 신속 대응이 가능하도록 구성하였다.
그리고 검사항목 중 슬럼프의 값을 스마트폰으로 자동 측정하는 클라이언트 프로그램을 구현하였다. 이를 통하여 컴퓨터 등을 동반하지 못하지 못하는 레미콘 현장 검사 특성상 단순 스마트폰만으로 현장시험 검사와 신속 대응이 가능하도록 모바일 레미콘 품질 관리 시스템의 슬럼프 데이터 처리 부분을 구성하였다. 시험원의 스마트폰을 이용하여 레미콘 제품 현장 시험의 영상 이미지를 실시간으로 전송하여 레미콘 제품 이상 여부를 현장과 본사에서 동시 파악하고 대응이 가능하도록 하였다.
이미지를 캡처하여 슬럼프 콘의 상대적 높이를 측정할 때 슬럼프 콘의 쇠막대 밑변을 찾아 슬럼프까지의 거리를 측정한다. 이 때 카메라 렌즈의 영향으로 물체들이 사진의 모서리에 있을수록 굴절 현상이 나타나 오차가 발생한다.
슬럼프 시험은 레미콘 품질을 현장에서 할 수 있는 주요한 시험이다. 첫번째 과정은 그림 2에서 보는 바와 같이 지정된 20x10x30(cm) 규격의 슬럼프 콘에 그림 3에서처럼 1층, 2층, 3층으로 나누어 천천히 레미콘을 채워서 다진 다음 그림 2의 모양으로 슬럼프 콘을 뒤집어 쏟아 붓는다. 두번째 과정으로 이렇게 쏟아 부은 콘크리트 반죽이 흘러내린 높이를 측정하여 슬럼프 값을 정하는데 사용용도에 따라 허용오차 범위를 준수하는지 시험하여 품질을 판정하게 된다.
레미콘 품질관리를 위하여 시험자가 확인 가능한 검사 항목별 (슬럼프, 온도, 공기량, 염화물량) 데이터 입력 관리 시스템을 구축하였고, 현장 시험에 적합한 스마트폰 사용자 제어 및 레미콘 슬럼프 측정 프로그램을 개발하였다. 특히 레미콘 품질관리를 위하여 슬럼프의 높이를 자동으로 측정하도록 하였는데, 이러한 영상 처리를 이용하여 자동화된 모바일 시스템을 개발하였다. 그리고 현장에서 측정된 품질 데이터를 레미콘 종합 관리 서버로 전송하기 위한 데이터 형식을 규정하여 체계적으로 시스템을 구성하였다.

성능/효과

기존 품질관련 프로그램의 경우 레미콘의 현장 상황에 대한 이해가 없이 단순 원재료 시험 및 제품시험으로 데이터 입력에 따른 계산 값 도출이 가능하여 많은 시행 오류와 함께 품질데이터의 실시간 확인이 원활하지 않았다. 그러나 본 논문에서 제안한 기술은 실제 결과 값과 영상 이미지 분석 등으로 정확한 제품에 대한 이상 여부가 판단 가능하며, 회사 및 현장에 적합한 정보 제공이 가능하다. 제시된 슬럼프 데이터 처리 기능과 더불어 추후 레미콘 품질 관리의 다른 요소인 공기량, 염화물 함량, 콘크리트 강도 등의 데이터를 실시간으로 획득할 수 있도록 계속 추가할 예정이다.
본 시스템을 잘 활용할 경우 향후 제품 이상여부에 따른 데이터 분석을 기반으로 원자재 관리 데이터와 연동하여, 레미콘 업종의 가장 큰 문제 사항인 원자재 반입에 따른 최적의 배합비 제시가 가능하다. 또한 품질 검사 결과를 원자재의 정보와 연동시켜 제품 이상원인 분석이 가능하며 대응방안 제시가 가능하다. 그리고 회사가 사용하고 있는 ERP시스템 혹은 통신망과 연계하여 하나의 프로세서로 유기적으로 움직여야 하는 레미콘 사에 최적화되어 완벽한 실시간 레미콘 품질 관리 시스템이 될 것 이다.

후속연구

또한 품질 검사 결과를 원자재의 정보와 연동시켜 제품 이상원인 분석이 가능하며 대응방안 제시가 가능하다. 그리고 회사가 사용하고 있는 ERP시스템 혹은 통신망과 연계하여 하나의 프로세서로 유기적으로 움직여야 하는 레미콘 사에 최적화되어 완벽한 실시간 레미콘 품질 관리 시스템이 될 것 이다.
이러한 분석을 기반으로 원자재 관리 데이터와 연동하여 레미콘 업종의 가장 큰 문제 사항인 원자재 반입에 따른 최적의 배합비 제시가 가능하다. 또한 기존 오프라인 품질 관련 프로그램과 달리 회사가 사용하고 있는 ERP시스템 혹은 통신망과 연계하여 하나의 프로세서로 유기적으로 움직여야 하는 레미콘 사에 최적화되어 제품 이상 발생 시 신속 대응이 가능하며 처리 방안도 동시에 제시할 수 있다.
본 시스템을 잘 활용할 경우 품질 검사 결과를 기반으로 원자재 정보와 연동시켜 향후 제품 이상 여부에 따른 실시간 데이터 분석이 가능하다. 이러한 분석을 기반으로 원자재 관리 데이터와 연동하여 레미콘 업종의 가장 큰 문제 사항인 원자재 반입에 따른 최적의 배합비 제시가 가능하다.
본 시스템을 잘 활용할 경우 향후 제품 이상여부에 따른 데이터 분석을 기반으로 원자재 관리 데이터와 연동하여, 레미콘 업종의 가장 큰 문제 사항인 원자재 반입에 따른 최적의 배합비 제시가 가능하다. 또한 품질 검사 결과를 원자재의 정보와 연동시켜 제품 이상원인 분석이 가능하며 대응방안 제시가 가능하다.
본 시스템을 잘 활용할 경우 품질 검사 결과를 기반으로 원자재 정보와 연동시켜 향후 제품 이상 여부에 따른 실시간 데이터 분석이 가능하다. 이러한 분석을 기반으로 원자재 관리 데이터와 연동하여 레미콘 업종의 가장 큰 문제 사항인 원자재 반입에 따른 최적의 배합비 제시가 가능하다. 또한 기존 오프라인 품질 관련 프로그램과 달리 회사가 사용하고 있는 ERP시스템 혹은 통신망과 연계하여 하나의 프로세서로 유기적으로 움직여야 하는 레미콘 사에 최적화되어 제품 이상 발생 시 신속 대응이 가능하며 처리 방안도 동시에 제시할 수 있다.
그러나 본 논문에서 제안한 기술은 실제 결과 값과 영상 이미지 분석 등으로 정확한 제품에 대한 이상 여부가 판단 가능하며, 회사 및 현장에 적합한 정보 제공이 가능하다. 제시된 슬럼프 데이터 처리 기능과 더불어 추후 레미콘 품질 관리의 다른 요소인 공기량, 염화물 함량, 콘크리트 강도 등의 데이터를 실시간으로 획득할 수 있도록 계속 추가할 예정이다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	레미콘은 무엇인가?	레미콘은 건설 재료의 기본이 되는 제품으로 레디믹스트콘크리트(Ready Mixed Concrete)의 약자이다. 레미콘의 제조에 사용되는 기본 재료는 표 1에서 보는 바와 같이 시멘트, 골재, 물, 그리고 콘크리트의 특별한 성질을 제공하기 위한 혼화 재료로 구성된다.
	감리원과 시공자의 역할은 무엇인가?	감리원과 시공자는 품질 시험에 미달하는 불량 레미콘이 발생한 경우 즉시 반품 처리하고, 불량 레미콘 폐기처리 사항을 확인하여 기록을 비치하여야 하며, 발주자에게 결과를 보고하여야 한다. 이러한 레미콘 불량 실험 절차는 레미콘 품질 시험의 전산화가 미흡하여 특정 레미콘 차의 불량 제품이 판정되어도 불량 레미콘 제조회사의 생산은 계속 이루어져서 현장으로 배달되는 문제가 발생한다.
	레미콘에 불량이 발생할 가능성이 있는데 이를 해결하기 위해 재래방식으로 처리하는 것의 문제점은 무엇인가?	레미콘을 생산하여 90분 이내 타설이 완료되어야 하는 제품의 특성상 생산 후 현장 도착 시 믹서 트럭의 교반 회전율과 날씨 때문에 레미콘에 불량이 발생할 가능성이 있는데 이를 해결하기 위해 경험자의 경험과 전화 등의 재래 방식으로 처리한다. 이러한 경우 신속한 대응이 불가능하여 공사 지연으로 인한 손해와 회사의 불량 제품 폐기 등 막대한 손해가 발생한다. 이러한 피해를 최소화하기 위하여 본 논문에서는 현장 시험에 사용하는 각종 품질 데이터와 관련하여 스마트폰의 영상 촬영을 통한 영상 이미지 기술을 이용하여 경험이 아닌 객관적 데이터를 기반으로 한 체계적 분석으로 제품의 이상여부를 판단하고 이동통신망을 통하여 즉각 회사의 품질 담당자와 자재 담당자, 그리고 출하로 전달되어 신속한 대응과 원인 분석이 가능하도록 시스템을 개발하고자 한다.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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