4차 산업혁명 시대에 자동화 기술혁신이 떠오름과 동시에 컨테이너 터미널 내에서도 자동화 장비 및 시스템을 도입하기 위한 개발이 이루어지고 있다. 초대형 선박의 등장으로 세계 각 국 터미널은 보다 많은 물동량을 유치하며 신속한 서비스를 제공하기 위한 경쟁력을 키워 나가고자 자동화 기술과 접목하여 항만의 인프라를 구축하고자 한다. 첨단산업으로 떠오르고 있는 자동화 기술을 도입하기 위해 본 연구에서는 컨테이너 터미널 자동화 도입 결정을 위한 구조방정식 모델을 제안하며 실증분석을 위해 터미널 운영사에 종사하는 종사자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 결정모형을 통하여 컨테이너 터미널 자동화 도입 시 터미널 운영사에서 중요시 하는 요인을 분석 한 후 가이드라인 역할 및 방향성을 제시하고자 한다.
최근 물류의 양이 증가함에 따라 컨테이너를 사용한 해상 물동량이 급격히 증가되어 부두에서 처리하여야할 컨테이너 양이 많이 증가되었다. 이에 항만에서의 물류비용 절감을 위해 항만 자동화에 관한 관심이 증대되고 있다. 항만의 자동화는 선박에서 컨테이너를 운반할 트레일러가 통과하는 RFID를 이용한 게이트의 자동화, 정박한 선박에 실려 있는 화물을 취급하는 Quay-Side 컨테이너 크레인(QC)의 자동화, 야드에서 컨테이너를 이적하는 갠트리크레인(GC), 게이트 사이에서 컨테이너를 수송하는 컨테이너 트랜스 포터의 자동화로 크게 분류할 수 있다. 부두의 운용 효율을 증가시키기 위해서는 야드 크레인의 정확한 위치 검출이 상당히 중요한 과제이다. 본 논문에서는 UWB위치인식 시스템을 적용한 야드 크레인의 자동화에 대하여 논의하고 개발방향을 제안한다.
최근 물류의 양이 증가함에 따라 컨테이너를 사용한 해상 물동량이 급격히 증가되어 부두에서 처리하여야할 컨테이너 양이 많이 증가되었다. 이에 항만에서의 물류비용 절감을 위해 항만 자동화에 관한 관심이 증대되고 있다. 항만의 자동화는 선박에서 컨테이너를 운반할 트레일러가 통과하는 RFID를 이용한 게이트의 자동화, 정박한 선박에 설려 있는 화물을 취급하는 Quay-Side 컨테이너 크레인(QC)의 자동화, 야드에서 컨테이너를 이적하는 갠트리크레인(GC), 게이트 사이에서 컨테이너를 수송하는 컨테이너 트랜스 포터의 자동화로 크게 분류할 수 있다. 부두의 운용 효율을 증가시키기 위해서는 야드 크레인의 정확한 위치 검출이 상당히 중요한 과제이다. 본 논문에서는 UWB위치인식 시스템을 적용한 야드 크레인의 자동화에 대하여 논의하고 개발방향을 제시하고자 한다.
초대형 컨테이너선 등장에 따라 항만물류 산업에 경쟁력을 높이기 위하여 첨단 정보통신 기술을 접목시켜 새로운 물류 혁명을 가져오기 위한 연구를 활발하게 진행하고 있다. 유비쿼터스 컨테이너터미널은 기존의 컨테이너터미널의 한계를 극복하고 항만물류 전체의 새로운 혁신을 가져올 것으로 예상된다. 우리나라에서는 유비쿼터스 환경을 구현하기 위하여 각종 시범 사업을 통하여 항만물류 산업에 도입하고 있으나 현실적인 개선과제 및 기술도입전략 등에 대한 연구부족으로 많은 어려움을 겪고 있다. 본 연구에서는 유비쿼터스 컨테이너터미널을 구현하기 위하여 무정차 자동화 게이트를 제시하고자 한다. 여러 가지 신기술을 컨테이너터미널의 게이트에 도입하여 단계별 무정차 자동화게이트의 유형을 제시하였다. 향후 본 연구는 유비쿼터스 컨테이너터미널을 도입하기 위한 성공 적인 가이드라인이 될 것이라 기대된다.
컨테이너의 효율적인 이송은 작업 시간이 곧 비용으로 연결되는 항만에서 가장 중요한 요소이다. 따라서 1990년대 중반부터 세계항만은 RMGC(Rail-Mounted Gantry Crane), RTGC(Rubber-Tired Gantry Crane)등의 크레인이 개발되어 야드에서 컨테이너를 적재하는데 널리 이용되어 오고 있으며, 특히 최근에는 CCD카메라, 각종 센서 둥을 이용하여 트랜스퍼 크레인의 무인화를 위해 수많은 연구가 진행되었고 실용화 된 많은 기술들이 현장에서 사용되고 있으나, 여전히 많은 부분이 연구를 필요로 한다. 특히 RTGC의 경우 RMGC에 비해 무인 자동화 연구개발은 미비한 수준이다. 따라서 본 논문에서 RTGC의 무인자동화 작업을 위한 가장 기초라고 볼 수 있는 수학적 모델링을 기반으로한 고정밀도 주행제어기를 설계하고자 한다.
부산항 신항 서컨테이너터미널은 선박 대형화와 완전 무인 자동화부두 구축이라는 설계컨셉에 따라 접안 가능한 최대선박은 3만 TEU 선박으로 결정하고 그에 따라 제반 시설들의 규격을 증대하였으며, 상부 자동화 설비들의 운영에 지장이 발생하지 않도록 대형 유수실, 월파차단벽 등의 침수 방지시설과 크레인 및 AGV구간 부등침하 방지를 위해 41.5m의 광폭케이슨과 176m의 광폭 DCM기초를 적용하고, 최신 설계기준에 의거한 내진 I 등급 구조물로 계획하는 등 안전하고 이용성이 뛰어난 컨테이너 터미널이 구축되도록 하였다.
세계 주요 항만간 물류중심 기지화 경쟁이 격화되고 있는 가운데 세계 물류중심지로 선점 또는 우위를 차지하기 위하여 타 항만보다 유리한 물류 장비의 첨단화와 자동화 시스템을 이용한 선진 항만을 구축하는데 있다. 물류 장비와 자동화 시스템을 연결 시키는 방법은 기존 컨테이너터미널에서는 컨테이너가 이동 할 때 정보 교환을 802.11 무선 규격 망을 구성하여 무지향성, 지향성 안테나를 이용하게 되는데 컨테이너 적재 높이가 높은 경우 사각지역이 발생하며, 주파수 CH(Channel)이 한정되어 있어 타 터미널 혹은 인접 지역에서 주파수 CH을 사용할 경우에 중첩문제가 발생하여 컨테이너터미널 자동화 장비 운영에 막대한 영향을 미치고 있다. 이 논문에서는 L사에서 제공한 LTE(Long Term Evolution)망을 구성하여 컨테이너터미널의 자동화 장비 운영 데이터를 L사 LTE 기지국에 구성된 LBO(Local Breakout)망을 이용하여 외부망이 아닌 직접 컨테이너터미널의 운영서버로 연결하는 네트워크 망을 구성하였다. 이를 이용하여 컨테이너터미널에서 야드 자동화 장비들이 사각지역과 중첩문제가 발생 하지 않고 끊김 없이 데이터를 효율적으로 처리하는 방안을 제시하였다. 또한, 실제 컨테이너터미널의 기존 무선랜 AP(Access Point) 구성과 신규 LTE 구성을 제시하고 실제 야드 자동화 장비에 적용하여 기존 네트워크 트래픽과 신규 LTE 구성, 네트워크 트래픽을 비교 분석 제시하였다. 무선네트워크 LTE 도입은 컨테이너터미널의 자동화 장비의 사각지역, 주파수 CH 한정과 중첩을 없애 터미널 운영을 효율적으로 관리가 가능하게 되어 업무효율성 제고 및 지속적인 서비스 질의 향상을 위한 필수불가결한 요소가 될 수가 있다.
컨테이너 크레인은 대형구조물로써 차폐물이 거의 없는 항만에 설치되므로 풍하중에 의한 영향이 매우 크다. 또한 초대형 컨테이너선의 등장과 대형선사의 등장과 함께 항만하역장비도 대형화, 고속화, 자동화됨으로써 컨테이너 크레인에 작용되는 풍하중의 영향이 더욱 증가하고 있다. 이로 인하여 컨테이너 크레인은 강풍에 의한 재난사고 발생위험이 항상 존재한다. 이러한 사고를 예방하기 위한 기상 및 하중 통합 모니터링 시스템 장치의 개발이 필요하며, 이러한 장치를 개발하게 되면, 국내외 기존 항만에 사용되고 있는 하역장비에 바로 설치할 수 있으며, 차후 개발되고 있는 자동화된 하역장비에도 적용이 가능함에 따라 관련 산업의 발전에 크게 기여할 수 있을 것이다. 본 논문에서는 이러한 하중 통합 모니터링 시스템의 가장 기본이 되는 컨테이너 크레인의 각 레그(Leg)부분에 부착되는 간접부착식 로드셀의 하중과 치수사이의 관계에 대한 연구를 제시하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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