[논문]PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇의 기술적 타당성 및 현장 적용성 분석

염동준; 김준상; 김영석

doi:10.6106/kjcem.2020.21.2.098

PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇의 기술적 타당성 및 현장 적용성 분석
Technical Feasibility and Field Applicability Analysis of an All-in-one Attachment-based PHC Pile Head Cutting Robot 원문보기

한국건설관리학회논문집 = Korean journal of construction engineering and management, v.21 no.2, 2020년, pp.98 - 106

염동준 (인하대학교 건축공학과) , 김준상 (인하대학교 건축공학과) , 김영석 (인하대학교 건축공학과)

초록
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선행연구(Yeom, 2018)에서는 PHC 파일 두부정리 작업의 문제점을 인지하고 PHC 파일 두부정리 작업의 전 과정을 노무자의 투입 없이 수행할 수 있도록 하는 All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇의 프로토타입을 개발하였다. 본 연구의 목적은 선행연구(Yeom, 2018)를 통해 개발된 프로토타입의 개선요구사항을 반영하여 최종 프로토타입을 개발하고, 개발된 최종 프로토타입에 대한 설문조사 기반의 기술적 타당성 분석, 현장 적용성 분석을 수행하는 것이다. 최종 프로토타입에 대한 기술적 타당성 분석 결과, PHC 파일 절단 위치 센싱부에서 89.9%, PHC 파일 절단부에서 74.2%, PHC 파일 핸들링부에서 82.8%의 응답자가 기술적 타당성에 대해 높게 평가하였으며, 작업 안전성 측면에서 81.8%, 작업 생산성 측면에서 66.6%, 작업 편의성 측면에서 90.9%, 절단면 품질 측면에서 72.7%의 응답자가 재래식 방식 대비 해당 측면의 향상 효과를 우수하게 평가하였다. 본 연구 결과에 기대어 볼 때 추후 본 연구를 통해 개발된 All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇이 실제 현장에 적용될 경우 그 파급효과가 매우 우수할 것으로 기대된다.

Abstract ▼ AI-Helper

Conventional method of PHC pile head cutting work has several challenges with regard to safety, convenience, productivity, and quality. To address such problems, a prototype of the all-in-one attachment-based PHC pile cutting robot is developed(Yeom, 2018). The Primary objective of this study are to develop a final prototype of all-in-one attachment-based PHC pile cutting robot and to analyze technical feasibility and field applicability of final prototype. According to the technical feasibility and field applicability analysis result, at least 74.2% of the respondents are selected positive answer about technical feasibility of the final prototype, at least 66.6% of the respondents are selected positive answer about field applicability of the final prototype. It is expected that when deployed onsite, the final prototype can not only increase the practical use but also improvement the work safety and productivity of work at the PHC pile head cutting job site.

주제어

표/그림 (24)

그림 Fig. 1. Sensing unit hardware
표 Table 1. Specifications of the sensing unit hardware (Sokkia, 2019)
그림 Fig. 2. Cutting unit hardware
그림 Fig. 3. Handling unit hardware
표 Table 2. Specifications of the cutting unit hardware
표 Table 3. Specifications of the Handling Part
그림 Fig. 4. Improved PHC pile sensing unit
그림 Fig. 5. The broken sleeve of diamond wire saw
그림 Fig. 6. Improved PHC pile cutting unit
그림 Fig. 7. Structural analysis of hydraulic motor bracket
그림 Fig. 8. Improved PHC pile handing unit
그림 Fig. 9. Final prototype of the all-in-one attachment-based PHC pile head cutting robot
그림 Fig. 10. Sensing unit test
그림 Fig. 11. Cutting unit test
그림 Fig. 12. Handling unit test
그림 Fig. 13. Survey result of the technical feasibility (sensing unit)
그림 Fig. 14. Survey result of the technical feasibility (cutting unit)
그림 Fig. 15. Survey result of the technical feasibility (handling unit)
그림 Fig 16. Survey result of the field applicability (work safety)
그림 Fig. 17. Survey result of the field applicability (work productivity)
그림 Fig. 18. Survey result of the field applicability (work convenience)
그림 Fig. 19. Survey result of the field applicability (cutting surface quality)
그림 Fig. 20. Survey result of the field applicability (all-in-one attachment-based PHC pile cutting robot)
그림 Fig. 21. Survey result of the intention to use the all-in-one attachment-based PHC pile cutting robot

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

문제 정의

본 연구에서는 All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입에 대한 기술적타당성 및 현장 적용성을 분석하기 위해, PHC 파일 두부정리 공사 관련 경력을 지닌 유관 전문가 33인(경력 1년 이상3년 미만 11명, 3년 이상 6년 미만 4명, 6년 이상 18명)을 대상으로 설문조사를 수행하였다.
본 연구에서는 PHC 파일 두부정리 작업에 있어 노무자의 안전성, 작업 생산성, 품질의 균일성 등을 제고할 수 있도록하는 All-in-one 어태치먼트 기반 원커팅 두부정리 자동화로봇의 최종 프로토타입을 개발하였으며, 개발된 최종 프로토타입을 대상으로 설문조사 기반의 기술적 타당성 및 현장적용성 분석을 수행하였다. 본 연구를 통해 얻은 결론은 다음과 같다.
본 연구에서는 앞서 연구된 All-in-one 어태치먼트 기반PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 프로토타입의 기능별 성능분석을 통해 최종 프로토타입의 개발을 위한 개선요구사항을 분석하고 그 결과를 반영한 설계변경을 수행하였다.
본 연구의 목적은 선행연구(Yeom, 2018)를 통해 개발된 All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 프로토타입의 세부사양 분석 및 핵심 기능별 실험을 통해 최종 프로토타입의 제작을 위한 개선요구사항 도출 및 설계변경을 수행하고, 현장 전문가 기반의 설문조사를 통해 개발된 최종 프로토타입의 기술적 타당성 및 현장 적용성을 도출하는 것이다. 본 연구를 통해 개발된 최종 프로토타입은 기술적 타당성 및 현장 적용성이 확보되어 우수한 성능을 기대할 수 있으며, 추후 최종 프로토타입의 현장 적용을 위한 기본적인 틀을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
본 장에서는 국내에서 개발 중인 All-in-one 어태치먼트기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 프로토타입의 개발 현황을 분석하고자 한다. PHC 파일 원커팅 두부정리자동화 로봇의 프로토타입은 굴삭기와 같은 건설장비에 어태치먼트(Attachment) 형태로 장착되어 PHC 파일 두부정리 작업을 수행할 수 있도록 개발되었으며, 그 기능별로 1)절단 위치 센싱부, 2) PHC 파일 절단부, 3) PHC 파일 핸들링부의 세 가지 부분으로 구분된다(Yeom, 2018).

제안 방법

선행연구(Yeom, 2018)에서는 이와 같은 문제점을 인지하고 PHC 파일 두부정리 작업의 全 과정을 노무자의 투입 없이굴삭기와 어태치먼트 형식으로 개발된 로봇만으로 수행하도록 하는 All-in-one Attachment 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇의 프로토타입을 개발한 바 있다. 개발된 프로토타입은 그 기능별로 1) PHC 파일 절단 위치센싱부, 2) PHC 파일 절단부, 3) PHC 파일 핸들링부의 세 부분으로 구분되어 제작되었으며, 선행연구에서는 세 가지 기능별 실험실 실험을 통해 개발된 프로토타입의 성능 검증을수행하였다.
, 4) 작업 편의성의 네 가지 측면에 대한 개선 정도, 최종 프로토타입의 현장 적용 가능성 및 현장 도입 의사를 5점 척도로 평가하는 방식으로 수행되었다.
다이아몬드 그라인더 날이 적용된 PHC 파일 절단부에 대한 구조 성능을 확인하기 위해 PHC 파일 절단 작업 시 구조적으로 가장 큰 응력을 받을 것으로 예상되는 유압모터 브라켓에 대한 구조해석을 수행하였다[Fig. 7]. 구조해석 결과, 유압모터 브라켓에 작용하는 최대 응력은 126㎫로 유압모터 브라켓 부재의 항복강도(255㎫) 대비 49% 수준으로 안정적인 것으로 분석되었다.
다이아몬드 와이어 쏘 방식은 단순한 기구적 매커니즘을 지니고 있고 타 절단 기술 대비 경제성 확보가 가능하다는 장점을 지닌 것으로 조사되었다(Yeom, 2017). 다이아몬드 와이어 쏘 방식이 적용된 PHC 파일 절단부는 유압모터에 의해 회전하는 다이아몬드 와이어 쏘와 기어모터에 의해 전진하는 절단부 프레임의 구동을 통해 PHC 파일(외경 600㎜, 두께 100㎜)의 완전 절단을 수행할 수 있도록 제작되었다. 개발된 PHC 파일 절단부에는 아래 [Table 2]와 같이 다이아몬드 와이어 쏘, 유압모터, 기어모터가 적용되었으며, 아래 [Fig.
또한, 개발된 최종 프로토타입의 성능을 분석하기 위해 현장 환경을 구성하고, 기능별 성능 실험을 수행하였다.
본 연구에서는 3.1절을 통해 도출된 프로토타입의 개선요구사항 및 설계변경(안)을 토대로, All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇의 최종 프로토타입 개발을 아래 [Fig. 9]와 같이 수행하였다.
다수의 성능 실험을 통해 개발된 PHC 파일 절단위치 센싱부에 대한 개선요구사항을 분석한 결과, 첫째, 굴삭기 운전원이 캐빈(Cabin) 내에서 개발 로봇의 정확한 기울기를 파악하기 어려워 절단면 수평을 맞추기 어려우며, 둘째, 건설현장 내에서 발생하는 소음 등으로 인해 비프음의 간격을 통해 절단 위치를 인식하는 방법만으로는 절단 위치의 효과적인 판단이 어렵다는 한계점이 있는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 이와 같은 한계점을 개선하기 위해 PHC 파일절단 위치 센싱부 하드웨어에 개발 로봇의 기울기를 측정할 수 있도록 하는 2축 기울기 센서를 추가 적용하였으며, 절단 위치의 인식을 용이하게 수행할 수 있도록 소형 LCD디스플레이를 굴삭기 캐빈 내부에 적용하여 굴삭기 운전원이PHC 파일 두부정리 작업 전반을 인디케이터를 활용하여모니터링 할 수 있도록 개선하였다[Fig. 4].
본 연구에서는 이와 같은 한계점을 개선하기 위해 기존클루의 접점 부위에 금속 재질에 비해 마찰계수가 높은 팁(Tip)을 적용하여 설령 PHC 파일에 대한 마찰 접점이 부족한 경우가 발생하더라도 충분한 고정성능을 확보할 수 있도록 PHC 파일 핸들링부의 설계변경을 수행하였다[Fig. 8].
상기의 한계점은 다이아몬드 와이어 쏘를 활용해서는 개선이 어렵다고 판단하여, 선행연구(Yeom, 2017)를 통해PHC 파일 절단부의 핵심 요소기술 중 다이아몬드 와이어쏘 다음으로 우수하게 평가된 다이아몬드 휠 쏘를 적용하여 설계변경을 수행하였다. 설계변경된 PHC 파일 절단부는 유압모터에 의해 구동되는 2개의 그라인더 날이 기어모터에 의해 전진 및 회전하며 PHC 파일의 완전 절단을 수행하는 구동 메커니즘을 지니며, 아래 [Fig.

대상 데이터

본 연구는 선행연구(Yeom, 2018)를 통해 개발된 All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 프로토타입의 개발 현황 분석 및 성능 실험을 통해 개선요구사항을 도출하고, 이를 통해 최종 프로토타입의 개발을 수행하며, 최종적으로는 설문조사를 기반으로 개발된 최종프로토타입의 기술적 타당성 및 현장 적용성을 분석하는 것으로 연구의 범위를 한정한다. 본 연구를 위한 방법은 아래와 같다.

성능/효과

1)선행연구(Yeom, 2017)를 통해 개발된 All-in-one 어태치먼트 기반 원커팅 두부정리 자동화 로봇 프로토타입에 대한 기능별 개선요구사항 분석 결과, 절단위치 센싱부는 굴삭기 운전원이 개발 로봇의 기울기를 파악하고, 절단 위치를 가시적으로 파악할 수 있도록 개선이 필요한 것으로 분석되었으며, PHC 파일 절단부는 내구성 측면의 개선을 위해 핵심 요소기술을 다이아몬드 와이어 쏘에서 다이아몬드휠 쏘로 변경해야 하는 것으로 분석되었다. 또한, PHC 파일핸들링부는 PHC 파일의 고정성능 향상을 위해 기존 클루의 PHC 파일 접점 부위에 마찰계수를 향상을 위한 팁(Tip)을 설치해야 하는 것으로 분석되었다.
2)All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇의 최종 프로토타입에 대한 기능별 성능 분석 결과, PHC 파일 절단 위치 센싱부는 기존 절단면 인식 정확도는 유지하면서 굴삭기 운전원이 개발 로봇의 수평을 만드는데 걸리는 시간을 단축시키고, PHC 파일의 절단 위치인식의 용이성을 향상시킬 수 있는 것으로 분석되었다. 또한, PHC 파일 절단부는 0.
3)All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입의 기술적 타당성 분석 결과, PHC 파일 절단 위치 센싱부에 대해서는 평균 89.9%의 응답자가, PHC 파일 절단부에 대해서는 평균 74.2%의 응답자가, PHC 파일 핸들링부에 대해서는 평균 82.8%의 응답자가기술적 타당성에 대해 높게 평가함에 따라 그 기술의 실효성 및 실용화 가능성이 높은 것으로 분석되었다. 4)All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입의 현장 적용성 분석 결과, 작업 안전성 측면에서는 81.
8%의 응답자가기술적 타당성에 대해 높게 평가함에 따라 그 기술의 실효성 및 실용화 가능성이 높은 것으로 분석되었다. 4)All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입의 현장 적용성 분석 결과, 작업 안전성 측면에서는 81.8%, 작업 생산성 측면에서는 66.6%, 작업 편의성 측면에서는 90.9%, 절단면 품질 측면에서는 72.7%의 응답자가 개발 로봇을 도입할 경우 재래식방식 대비 해당 측면의 향상 효과를 얻을 수 있을 것이라 응답하였다. 또한, 개발 로봇의 현장 적용 가능성에 대해서는 66.
All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입의 도입에 따른 재래식 방식 대비 작업 생산성 측면의 향상 효과 분석 결과, 매우 낮다(0%), 낮다(6.1%), 보통이다(27.3%), 높다(54.5%), 매우 높다(12.1%)의 응답을 얻었다[Fig. 17]. 즉, 66.
All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입의 도입에 따른 재래식 방식 대비 작업 안전성 측면의 향상 효과 분석 결과, 매우 낮다(0%), 낮다(0%), 보통이다(18.2%), 높다(36.4%), 매우 높다(45.5%)의 응답을 얻었다[Fig. 16]. 즉, 81.
All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입의 도입에 따른 재래식 방식 대비 작업 편의성 측면의 향상 효과 분석 결과, 매우 낮다(0%), 낮다(0%), 보통이다(9.1%), 높다(57.6%), 매우 높다(33.3%)의 응답을 얻었다[Fig. 18]. 즉, 작업 편의성 측면에서 90.
All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입의 도입에 따른 재래식 방식 대비 절단면 품질 측면의 향상 효과 분석 결과, 매우 낮다(0%), 낮다(6.1%), 보통이다(27.3%), 높다(42.4%), 매우 높다(30.3%)의 응답을 얻었다[Fig. 19]. 즉 72.
All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리 자동화 로봇 최종 프로토타입의 현장 적용 가능성 분석결과, 매우 낮다(0%), 낮다(6.1%), 보통이다(27.3%), 높다(48.5%), 매우 높다(18.2%)의 응답을 얻었다[Fig. 20]. 즉, 66.
All-in-one 어태치먼트 기반 PHC 파일 원커팅 두부정리자동화 로봇 최종 프로토타입의 현장 도입 의사에 대한 분석 결과, 매우 낮다(3.0%), 낮다(6.1%), 보통이다(36.4%), 높다(45.5%), 매우 높다(9.1%)의 응답을 얻었다[Fig. 21]. 즉, 54.
PHC 파일 절단 위치 센싱부에 대한 기술적 타당성 분석결과, ① 정보 전달 측면에서는 매우 타당하지 않다(0.0%), 타당하지 않다(3.0%), 보통이다(12.1%), 타당하다(33.3%), 매우 타당하다(51.5%)로 응답하였으며, ② 기울기 측정 기술에 대해서는 매우 타당하지 않다(0.0%), 타당하지 않다(0.0%), 보통이다(9.1%), 타당하다(45.5%), 매우 타당하다(45.5%)로 응답하였다. 또한, ③ 절단 위치 인식 측면에서는 매우 타당하지 않다(0.
PHC 파일 절단부에 대한 기술적 타당성 분석 결과, ① 절단면 품질 측면에서는 매우 타당하지 않다(0.0%), 타당하지않다(0.0%), 보통이다(15.2%), 타당하다(48.5%), 매우 타당하다(36.4%)로 응답하였으며, ② 절단 시간 측면에서는 매우 타당하지 않다(0.0%), 타당하지 않다(12.1%), 보통이다(24.2%), 타당하다(42.4%), 매우 타당하다(21.2%)로 응답하였다[Fig. 14]. 즉, 평균 74.
PHC 파일 핸들링부에 대한 기술적 타당성 분석 결과, ①작업 생산성 향상 측면에서는 매우 타당하지 않다(0.0%), 타당하지 않다(0.0%), 보통이다(18.2%,), 타당하다(33.3%), 매우 타당하다(48.4%)로 응답하였으며, ② 다양한 PHC 파일규격 대응 측면에서는 매우 타당하지 않다(0.0%), 타당하지않다(3.0%), 보통이다(9.1%,), 타당하다(51.5%), 매우 타당하다(36.4%)로 응답하였다. 또한, ③ 장비 호환성 측면에서는 매우 타당하지 않다(3.
개발된 최종 프로토타입의 PHC 파일 절단 위치 센싱부에 대한 성능 평가 결과, 센싱부에 적용된 레이저 레벨기 및 수광기 하드웨어는 프로토타입의 것과 동일하므로 절단면 인식 정확도 측면에서는 동일한 성능을 보이는 것으로 분석되었다. 또한, 최종 프로토타입에 새롭게 적용된 2축 기울기센서를 활용하여 굴삭기 운전원이 개발 로봇의 수평을 만드는데 걸리는 시간이 크게 단축되었으며, 굴삭기 캐빈 내부에 설치된 LCD 디스플레이를 활용함에 따라 PHC 파일의 절단 위치 인식의 용이성이 향상되었다[Fig.
개발된 최종 프로토타입의 PHC 파일 절단부에 대한 성능 평가 결과, PHC 파일 절단부는 0.036㎡/min의 속도로 직경 600㎜, 두께 100㎜ PHC 파일을 4분 이내에 완전 절단 할수 있을 뿐만 아니라 우수한 절단면 품질 확보까지도 가능한 것으로 분석되었으며[Fig. 11], 다이아몬드 휠 쏘의 절단 날이 다이아몬드 와이어 쏘의 두께보다 얇아 절단 위치의 정확도는 기존 프로토타입 대비 우수한 것으로 분석되었다. 또한, 최종 프로토타입의 PHC 파일 절단부는 반복되는 PHC 파일 절단 실험 동안 지속적으로 절단 성능을 유지할수 있는 것이 확인되어 충분한 내구성 확보가 가능한 것으로 분석되었다.
개발된 최종 프로토타입의 PHC 파일 핸들링부에 대한 성능 평가 결과, PHC 파일 핸들링부의 마찰력 향상을 위해 추가적용된 팁(Tip)에 의해 PHC 파일의 핸들링 과정에서 간헐적으로 발생하던 슬립 현상을 원천적으로 차단할 수 있으며, 다양한 규격의 PHC 파일에 대해서도 안정적인 고정 및회전 성능을 보이는 것으로 분석되었다[Fig. 12].
7]. 구조해석 결과, 유압모터 브라켓에 작용하는 최대 응력은 126㎫로 유압모터 브라켓 부재의 항복강도(255㎫) 대비 49% 수준으로 안정적인 것으로 분석되었다.
그러나 다수의 성능 실험을 통해PHC 파일 핸들링부에 대한 개선요구사항을 분석한 결과, PHC 파일의 고정 방식에 따라 PHC 파일의 접점 수가 변화하는 문제점이 발생하였으며, 클램프 및 클루의 재질 특성으로 인해 충분한 마찰력이 확보되지 않아 슬립 현상이 발생하는 등의 한계점이 있는 것으로 분석되었다.
그러나 다수의 성능실험을 통해 PHC 파일 절단부에 대한 개선요구사항을 분석한 결과, PHC 파일 절단부 크기의 제한으로 인해 적용되는 다이아몬드 와이어 쏘의 길이에 한계가 있으며, 이에 따라 다이아몬드 와이어 쏘의 냉각이 원활히 이뤄지지 않아 상대적으로 강성이 약한 슬리브(Sleeve) 부근에서 지속적으로 파단이 발생하는 내구성 측면의 한계점이 있는 것으로 분석되었다[Fig. 5].
또한, PHC 파일 절단부는 0.036㎡/min의 속도로 직경 600㎜, 두께 100㎜ PHC 파일을 4분 이내에 완전 절단 할 수 있을 뿐만 아니라 다이아몬드 와이어 쏘 대비 절단부의 내구성확보도 가능한 것으로 분석되었다. 마지막으로 PHC 파일 핸들링부는 PHC 파일의 핸들링 과정에서 간헐적으로 발생하던 슬립 현상을 방지할 수 있으며, 다양한 규격의 PHC 파일에 대한 안정적인 고정 및 회전 성능 확보가 가능한 것으로 분석되었다.
또한, PHC 파일핸들링부는 PHC 파일의 고정성능 향상을 위해 기존 클루의 PHC 파일 접점 부위에 마찰계수를 향상을 위한 팁(Tip)을 설치해야 하는 것으로 분석되었다.
7%의 응답자가 개발 로봇을 도입할 경우 재래식방식 대비 해당 측면의 향상 효과를 얻을 수 있을 것이라 응답하였다. 또한, 개발 로봇의 현장 적용 가능성에 대해서는 66.6%의 응답자가, 현장 도입 의사에 대해서는 54.5%의 응답자가 긍정적인 응답을 선택하였다. 추후 본 연구를 통해 개발된 All-in-one 어태치먼트 기반원커팅 두부정리 자동화 로봇의 최종 프로토타입이 실제 현장에 적용될 경우, 재래식 방식 대비 검증된 작업 안전성, 생산성, 품질 측면의 향상 효과를 토대로 성공적인 실용화가 가능할 것으로 판단되며, 현장 적용에 따른 파급효과 또한 매우 우수할 것으로 기대된다.
또한, 최종 프로토타입에 새롭게 적용된 2축 기울기센서를 활용하여 굴삭기 운전원이 개발 로봇의 수평을 만드는데 걸리는 시간이 크게 단축되었으며, 굴삭기 캐빈 내부에 설치된 LCD 디스플레이를 활용함에 따라 PHC 파일의 절단 위치 인식의 용이성이 향상되었다[Fig. 10].
11], 다이아몬드 휠 쏘의 절단 날이 다이아몬드 와이어 쏘의 두께보다 얇아 절단 위치의 정확도는 기존 프로토타입 대비 우수한 것으로 분석되었다. 또한, 최종 프로토타입의 PHC 파일 절단부는 반복되는 PHC 파일 절단 실험 동안 지속적으로 절단 성능을 유지할수 있는 것이 확인되어 충분한 내구성 확보가 가능한 것으로 분석되었다.
036㎡/min의 속도로 직경 600㎜, 두께 100㎜ PHC 파일을 4분 이내에 완전 절단 할 수 있을 뿐만 아니라 다이아몬드 와이어 쏘 대비 절단부의 내구성확보도 가능한 것으로 분석되었다. 마지막으로 PHC 파일 핸들링부는 PHC 파일의 핸들링 과정에서 간헐적으로 발생하던 슬립 현상을 방지할 수 있으며, 다양한 규격의 PHC 파일에 대한 안정적인 고정 및 회전 성능 확보가 가능한 것으로 분석되었다.
19]. 즉 72.7%의 응답자가 개발로봇의 도입에 따른 절단면 품질 향상 효과를 우수하게평가하였다.
21]. 즉, 54.5%의 응답자가 개발 로봇의 현장 도입을 긍정적으로 고려하고 있는 것으로 분석되었다.
즉, 66.6%의 응답자가 개발 로봇의 현장 적용 가능성에 대해 ‘우수하다’ 이상의 긍정적인 평가를 선택하였다.
즉, 66.6%의 응답자가 개발로봇의 도입에 따른 작업 생산성 향상 효과를 “높다” 이상으로 평가하였다.
즉, 81.8%의 응답자가 개발 로봇에 도입에 따른 작업 안전성 향상 효과를 “우수하다” 이상으로 높게 평가한 것으로 분석되었다.
18]. 즉, 작업 편의성 측면에서 90.9%의 응답자가 개발 로봇 도입에 따른 작업 편의성향상 효과를 우수하게 평가하였다.
14]. 즉, 평균 74.2%의 응답자가 PHC 파일 절단부의 기술적 타당성에 대해 높게 평가하고 있는 것으로 분석되었으며, 이에 따라 기술의 실효성 및 그 실용화 가능성이 높다고 판단할 수 있다.
15]. 즉, 평균 82.8%의 응답자가 PHC 파일 핸들링부의 기술적 타당성에 대해 높게 평가하고 있는 것으로 분석되었으며, 이에 따라 기술의 실효성 및 그 실용화 가능성이 높다고 판단할 수 있다. 추가적인 의견으로는 절단된 PHC 파일의 핸들링 시 파일의 탈락이 발생하지 않도록 작업 안정성을 검증해야 한다고 응답하였다.
13]. 즉, 평균 89.9%의 응답자가 PHC 파일 절단 위치 센싱부 기능의 기술적 타당성에 대해 높게 평가하고 있는 것으로 분석되었으며, 이에 따라 그 기술의 실효성 및 실용화 가능성이 높다고 판단할 수 있다. 추가적인 의견으로는 현장에서 장비 운전원 1인으로 실제 절단 위치의 센싱이 가능한지에 대한 실증이 필요하다고 응답하였다.

후속연구

다수의 성능 실험을 통해 개발된 PHC 파일 절단위치 센싱부에 대한 개선요구사항을 분석한 결과, 첫째, 굴삭기 운전원이 캐빈(Cabin) 내에서 개발 로봇의 정확한 기울기를 파악하기 어려워 절단면 수평을 맞추기 어려우며, 둘째, 건설현장 내에서 발생하는 소음 등으로 인해 비프음의 간격을 통해 절단 위치를 인식하는 방법만으로는 절단 위치의 효과적인 판단이 어렵다는 한계점이 있는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 이와 같은 한계점을 개선하기 위해 PHC 파일절단 위치 센싱부 하드웨어에 개발 로봇의 기울기를 측정할 수 있도록 하는 2축 기울기 센서를 추가 적용하였으며, 절단 위치의 인식을 용이하게 수행할 수 있도록 소형 LCD디스플레이를 굴삭기 캐빈 내부에 적용하여 굴삭기 운전원이PHC 파일 두부정리 작업 전반을 인디케이터를 활용하여모니터링 할 수 있도록 개선하였다[Fig.
본 연구를 통해 개발된 최종 프로토타입은 기술적 타당성 및 현장 적용성이 확보되어 우수한 성능을 기대할 수 있으며, 추후 최종 프로토타입의 현장 적용을 위한 기본적인 틀을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.
5%의 응답자가 긍정적인 응답을 선택하였다. 추후 본 연구를 통해 개발된 All-in-one 어태치먼트 기반원커팅 두부정리 자동화 로봇의 최종 프로토타입이 실제 현장에 적용될 경우, 재래식 방식 대비 검증된 작업 안전성, 생산성, 품질 측면의 향상 효과를 토대로 성공적인 실용화가 가능할 것으로 판단되며, 현장 적용에 따른 파급효과 또한 매우 우수할 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	PHC 파일 두부정리 작업의 특징은 무엇인가?	PHC 파일 두부정리 작업은 관입된 PHC 파일이 상부 구조물의 하중지지 및 지반 구조물로의 하중 전달 등 기초의 역할을 적절히 수행할 수 있도록 말뚝기초의 레벨을 일정하게 절단하는 말뚝기초공사의 필수 작업이다. 이러한 PHC 파일두부정리 작업은 고강도의 파일을 노무자가 그라인더로 직접 절단해야 하고, 중량의 파일을 굴삭기 등 건설장비를활용하여 전도 및 인양하는 작업을 포함하고 있어 작업의 위험성이 매우 높다는 특징을 지닌다. 또한 최근 건설현장에서의 숙련공 부족 현상이 심화됨에 따라 PHC 파일 두부정리 작업의 생산성 및 품질 측면에서의 문제점이 지속적으로 제기되고 있다(Yeom, 2017).
	PHC 파일 두부정리 작업의 의미는?	PHC 파일 두부정리 작업은 관입된 PHC 파일이 상부 구조물의 하중지지 및 지반 구조물로의 하중 전달 등 기초의 역할을 적절히 수행할 수 있도록 말뚝기초의 레벨을 일정하게 절단하는 말뚝기초공사의 필수 작업이다. 이러한 PHC 파일두부정리 작업은 고강도의 파일을 노무자가 그라인더로 직접 절단해야 하고, 중량의 파일을 굴삭기 등 건설장비를활용하여 전도 및 인양하는 작업을 포함하고 있어 작업의 위험성이 매우 높다는 특징을 지닌다.
	개발된 PHC 파일 절단위치 센싱부에 대한 개선요구사항에 대해 연구에서 반영한 것은 무엇인가?	다수의 성능 실험을 통해 개발된 PHC 파일 절단위치 센싱부에 대한 개선요구사항을 분석한 결과, 첫째, 굴삭기 운전원이 캐빈(Cabin) 내에서 개발 로봇의 정확한 기울기를 파악하기 어려워 절단면 수평을 맞추기 어려우며, 둘째, 건설현장 내에서 발생하는 소음 등으로 인해 비프음의 간격을 통해 절단 위치를 인식하는 방법만으로는 절단 위치의 효과적인 판단이 어렵다는 한계점이 있는 것으로 분석되었다. 본 연구에서는 이와 같은 한계점을 개선하기 위해 PHC 파일절단 위치 센싱부 하드웨어에 개발 로봇의 기울기를 측정할 수 있도록 하는 2축 기울기 센서를 추가 적용하였으며, 절단 위치의 인식을 용이하게 수행할 수 있도록 소형 LCD디스플레이를 굴삭기 캐빈 내부에 적용하여 굴삭기 운전원이PHC 파일 두부정리 작업 전반을 인디케이터를 활용하여모니터링 할 수 있도록 개선하였다[Fig. 4].

저자의 다른 논문 :

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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