교량안전점검 무인비행기가 나선다

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교량안전점검 무인비행기가 나선다NEXCO동일본, 내년부터 '스마트 유지보수 하이웨이' 구상

승인 2013.11.20 19:53:09

동일본지역 고속도로를 관할하는 NEXCO동일본이 지난 19일 무인로봇 항공기(UAV)를 이용한 고속도로 교량안전 점검 실증 실험을 실시했다. 투입된 UVA기종은 캐나다 애리온(Aeryon)의 정찰비행로봇(Spycopter) ‘스카우트’이다. 자동차전용도로 위의 교량을 로봇으로 안전 진단하겠다는 계획은 일본뿐 아니라 세계적으로 처음 있는 일이다. IT전문사이트 임프레스 워치가 이번 NEXCO동일본의 실증실험과 ‘스카우트’에 대해 자세하게 다루었다.

차선통제 없고 작업시간단축 가능
이번 실증 실험은 군마현에 있는 칸에츠(関越)고속도로 도네가와교(橋)에서 진행됐다. 고속도로 교량안전점검은 사람이 육안으로 점검할 경우 차량 통제에 대한 규정이 있어 하루 작업량은 300m 정도에 불과하다. 따라서 길이 500m의 도네가와교를 점검하려면 이틀동안 차선을 통제할 수 밖에 없다. UAV를 이용한 실증 실험은 차선 통제 없이 이루어졌고 시간도 대폭 단축할 수 있었다.

이번 실험은 NEXCO동일본의 ‘스마트 유지 보수 하이웨이’(SMH) 구상의 일환으로 추진됐다. SMH는 지난해 12월 요코하마 인근에서 발생한 사사고터널 붕괴사고를 계기로 마련됐다. ICT 기술과 로봇을 이용, 고속도로 노후화에 대비해 각종 도로 인프라를 점검하고 보수하는 프로젝트이다. NEXCO는 SMH 구상을 통해 오는 2020년부터 도로교통관제센터와 연동하여 '인프라관리센터’(가칭)를 운영할 계획이다. 관할지역 고속도로 상황을 데이터베이스화하여 일괄 관리한다는 것이다.

모든 지시는 태블릿PC로
도네가와교 실증 실험에 투입된 ‘스카우트’ 기종은 4개의 로터(회전자)가 달린 수직 이착륙(VTOL)형 UVA이다. 본체 크기는 80×80×20cm, 탐사시 중량은 약 1.2kg이다. 당초 군사용으로 개발됐지만 동일본 대지진 당시 도로가 파손과 산사태 발생 위치 등을 확인하기 위해 투입된 바 있다. 이번 실험은 ‘스카우터’를 일상적인 교량 점검용 등으로 활용할 수 있는지의 여부를 검증하기 위한 것이다.

도네가와교 실험 현장에서 ‘스카우트’는 태블릿 PC의 지시를 받아 자동으로 이륙했다. ‘스카우트’가 촬영한 교량 상태에 관한 동영상이나 정지 화면은 지도제작에 사용된다. 지도 제작 위치를 지정해주면 스카우트가 알아서 해당 위치를 정해 촬영을 시작한다. 촬영시 위치 정보도 저장되므로 사진 측량에도 응용할 수있다.

반자동 로봇...1000만엔 고가
UAV는 일반적으로 사람이 직접 조종간을 잡고 조작하는 기종인 경우 몇 만엔 정도로 구입할 수 있다. 그러나 반자동으로 제어되는 ‘스카우트’는 약 1000만엔 정도로 고가이다. ‘스카우트’는 전용 태블릿PC에서 모든 작업지시를 내린다. 태블릿 단말에서 이동 지점이나 카메라의 방향 등을 지시하면 구체적인 비행 등은 스스로 알아서 처리한다. 이를테면 로봇으로서 역할 수행하는 것이다.

공중에서 강한 바람으로 기체가 흔들릴 경우에는 지시한 지점을 자동으로 찾아 촬영할 수 있다. 지상에서 보면 ‘스카우트’는 정지하고 있는 것처럼 보이지만 실제로는 난류를 거슬러 자세를 유지하면서 비행중이다. 견딜 수 있는 풍속은 초당 13.8m/s이다. 돌풍이 불 때는 22.2m /s까지 버틸 수 있다. 풍속이 허용 범위를 초과하면 자동으로 귀환한다. 배터리 구동 시간은 20 분 정도이고 최고 고도는 약 500m이다. 무선통신은 IEEE 80.211b/g 규격을 지원한다.

카메라 기능 개선, 2014년부터 실제 투입
카메라 기능은 이번 실험에서 나타난 문제점 등을 토대로 개선할 예정이다. 예컨대 이번에 투입된 ‘스카우트’ 기종은 카메라가 기체 아래에 부착돼 있다. 이에따라 NEXCO동일본은 기체 위에도 카메라를 설치하여 교량 밑바닥을 점검할 수 있도록 애리온 측과 협의 중이다. 교량 밑으로 날아갈 때 GPS의 정확도가 낮아지는데 따른 대응방안도 연구중이다. 이 경우 지상에서 지시를 내리는 방법이 검토되고 있다. 또한 현재는 동영상용 카메라와 정지화면 카메라가 분리돼있지만 앞으로는 두 기능이 통합되도록 개선할 계획이다.

NEXCO동일본은 2014년부터 UAV의 교량 검사를 순차적으로 진행할 예정이다.

아래는 도네가와교에서 진행된 '스카우트'를 이용한 실증실험 과정이다.

▲ 교량안전점검 실증실험이 진행된 칸에츠고속도로 도네가와교. 길이가 500m나 된다.

▲ 실증실험에 투입된 애리온의 정찰비행로봇 '스카우트'

▲ 기체 상단에 배터리와 무선통신시스템 등을 탑재했다.

▲ 하단에는 4K해상도 촬영이 가능한 HD카메라와 GIS용 10배줌 광학 카메라를 장착했다.

▲ 기체가 기울어도 카메라의 무게중심은 유지된다.

▲ 비행중인 '스카우트'. 실험에서는 15~25m의 고도를 유지했다.

▲ 베이스스테이션. 이곳을 통해 명령이 전달된다. '스카우트'의 귀환장소도 이곳이다.

▲ 모든 작업 지시는 전용 태블릿PC에서 이루어진다.