전 세계적으로 지속가능한 발전을 위한 그린 경영에 관심이 집중되고 있다. 국내에서는 정부의 저탄소 녹색성장 정책의 지원에 따라 항만분야에서도 탄소배출량의 감소와 운영 비용의 절감을 목적으로 운영을 위해 필수적으로 사용되는 Crane의 주 동력원을 화석연료에서 전기로 전환하기 위한 노력을 기울이고 있다. 그 중에서도 e-RTGC는 이미 연구를 통해 그 우수성이 검증되고 필요성 또한 높은 것으로 평가되었으나, 실제 터미널에 도입하였을 때 e-RTGC의 효과에 대한 실증분석 연구는 전무하여 그 효과가 입증되지 못한 실정이다. 이러한 가운데 최근 국내 여러 터미널에 e-RTGC가 실제로 도입되고 운영을 하게 됨으로써, 그 동안 부족했던 자료의 충족과 새로운 연구를 위한 활로의 개척이 이루어졌다고 할 수 있다. 이에 본 논문에서는 e-RTGC를 도입한 D터미널을 대상으로 실증분석연구를 진행하여, 컨테이너터미널의 e-RTGC 도입 시 고려되어야 하는 제약 요인과 실제 운영을 통해 얻은 효과와 문제점을 조사 및 분석하고자 한다. 이 연구를 통해 얻을 수 있는 기대효과로는 e-RTGC로 전환하고자 하는 터미널에 중요하게 고려되어야 하는 요인과 실증분석자료를 제공할 수 있을 것이라는 것과, 향후 e-RTGC의 발전 방향에 대한 참고자료로 활용될 수 있다는 점이다.
The handling ability of containers at the terminal strongly depends on the performance of the cargo handling system such as RTGC(Rubber Tired Gantry Crane). This paper introduces a new guide line position measurement method using a camera for the RTGC which plays a important role in the harbor area. Because the line tracking is the basic technique for control system design of RTGC, it is necessary to develop a useful and reliable measurement system. If the displacement and angle of the RTGC relative to a guide line as trajectory to follow is obtained, the position of RTGC is calculated. Therefore, in this paper, a camera-based measurement system is introduced. The proposed measurement system is robust against light fluctuation and cracks of the guideline. This system consists of a camera and a PC which are installed at the lower side of the RTGC. Two edges of the guide line are detected from an input image taken by the camera, and these positions are determined in a Hough parameter space by using the Hough transformation method. From the experimental results, high accurate standard deviations were found as 0.98 pixel of the displacement and 0.24 degree of the angle, including robustness against lighting fluctuation and cracks of the guide line also.
본 논문은 갠트리 크레인의 설계를 위해 컨테이너 하역작업 시 특정하중 조건하의 RTGC(Rubber Tired Gantry Crane)의 동적거동과 그에 따른 윤하중을 분석한 내용을 기술하고 있다. 먼저 RTGC의 동적거동을 살펴보기 위해 거대 구조물인 크레인의 유한요소 모델을 개발하고 고유진동수와 고유모드의 모달시험결과를 이용하여 유한요소모델을 검증하였다. RTGC의 기타 부속품은 3차원 CAD모델링을 통해 다물체 동역학해석 소프트웨어인 ADAMS에서 강체로 모델링하였다. 본 연구에서 하중 조건은 일반적인 컨테이너의 이송조건(OP1)과 외부부하조건 없이 단순히 트롤리를 이용하여 컨테이너를 하역하는 2가지 경우로 고려하였다. 해석 결과 RTGC의 컨테이너 작업 시 발생하는 크레인의 진동은 거대 구조물의 강성과 변형에 주로 기인함을 확인하였으며 이러한 크레인의 진동은 RTGC의 움직임을 발생시켜 컨테이너 하역작업 불능 등의 거동을 발생시킬 수 있음을 분석할 수 있었다.
This paper describes a camera-based position measurement system for automatic tracking control of a rubber Tired Gantry Crane (RTGC). An automatic tracking control of RTGC depends on the ability to measure its displacement and angle from a guide line that the RTGC has to follow. The measurement system proposed in this paper is composed of a camera and a PC that are mounted on the right upper between front and rear tires of the RTGC's side. The measurement accuracy of the system is affected by disturbances such as cracks and stains of the guide line, shadows, and halation from the light fluctuation. To overcome the disturbances, both side edges of the guide line are detected as two straight lines from an input image taken by the camera, and parameters of the straight lines are determined by using Hough transform. The displacement and angle of the RTGC from the guide line can be obtained from these parameters with the robustness against the disturbances. From the experiments with the disturbances, we found the accurate displacement and the angle from the guide line that have the standard deviations of 0.95 pixels and 0.22 degrees, respectively.
컨테이너의 신속한 이송 및 처리는 작업시간 단축에 의한 비용절감을 의미하므로 항만에서는 가능한 작업효율을 향상시키기 위해 다양한 노력이 추진되고 있다. 1990년대 중반부터 RMGC 및 RTGC 등의 크레인이 개발되어 컨테이너 이송 및 적재를 위한 필수장비로 널리 이용되고 있다. 특히 RTGC는 타이어 구동방식이므로 주행환경에 크게 제약을 받지 않는 장점도 있으나, 타이어 슬립, 타이어에 의한 샤시의 기울어짐 등 설정된 경로를 고정도로 주행해야 하는 목적달성에 장애가 되는 요인도 많아 레일 위를 주행하는 RMGC에 비해 자동화가 용이하지 않다. 이것은 무인 RTGC 시스템 구축을 어렵게 하는 가장 큰 요인이 되어 이와 관련한 기술개발 또한 미비한 수준에 이르고 있다. 따라서 본 논문에서 RTGC의 무인자동화에 있어서 가장 기초단계라고 볼 수 있는 수학적 모델링을 기반으로 한 고정도 주행제어기를 설계하고자 한다. 먼저 제어대상인 RTGC의 주행에 따른 운동특성을 분석하여 모델링을 수행한다. 기본적인 주행성능을 달성하기 위한 주행제어기를 설계하고 시뮬레이션을 통해 설계된 제어기의 유용성을 확인하도록 한다.
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.
This paper presents a development of voltage compensation dc/dc converter to decrease fuel consumption of RTGC system. We used 3-phase interleaved converter, which has the same structure as the commercially available three-phase inverter, is used. RTGC system is supplied the power from diesel-engine generator. According to power demand, engine speed is varying 20~60Hz, and voltage is varying 210Vac ~ 480Vac. When idle mode or low power operation dc/dc converter operates by constant output voltage control. The perpormance of converter is evaluated through several experiments with a real RTGC. Proposed system can cut down fuel consumption by 36% at idle mode operation.
The handling ability of containers at the terminal strongly depends on the performance of the cargo handling system such as RTGC(Rubber Tired Gantry Crane) and RMGC(Rail Mounted Gantry Crane). This paper introduces a guide line measurement system on the operating condition, in which two camera are installed to detect the guide line. Because the line tracking is the basic technique for control system design of RTGC, it is necessary to develop a useful and reliable measurement system. If the displacement and angle of the RTGC relative to a guide line as the trajectory to follow is obtained, the position of RTGC is automatically calculated. Therefore, in this paper, a camera-based measurement system is introduced. The proposed measurement system is robust against light fluctuation and cracks of the guide line. This system consists of two camera and a PC which are installed at the lower side of the RTGC. Two edges of the guide line are detected from an input image taken by the cameras in the moving state, and these positions are determined in a Hough parameter space by using the Hough transformation method. From the experimental results, the accuracy and usefulness of the proposed system is evaluated by comparing other instruments.
본 논문은 RTGC 시스템의 에너지 절감을 위한 에너지 저장 시스템에 대해 다룬다. 에너지 저장 시스템으로는 배터리, 슈퍼캐패시터 그리고 플라이휠의 장정과 단점이 조사되었다. 이들 에너지 저장 시스템들 중 플라이휠 에너지 저장시스템은 현재 해결되어야 할 기술 및 가격적인 측면에도 불구하고 향후 기술의 발전을 전제를 뒀을 때 매우 촉망받는 에너지 저장시스템임이 조사되었다. 또한, 컨테이너 이송에 사용되는 RTGC에서 베터리와 플라이휠 에너지 저장 시스템이 각각 사용된 경우에 대해 에너지 절감에 대한 결과가 정량적으로 조사되었다.
컨테이너 터미널의 장치장은 선박의 입출항과 관련된 작업과 외부트럭의 반출입과 관련된 작업이 만나는 접점으로 높은 불확실성을 가진다. 장치장의 레이아웃과 장비의 운영방식, 작업 순서에 따라 작업의 지연과 원활함이 결정되므로 높은 작업의 효율을 위해 많은 연구가 이루어져 왔다. 터미널 운영사인 H사는 높은 작업 부하가 한 곳에 집중되는 것을 방지하기 위해 작업을 여러 군데 분산시키고자 WDI라는 지표를 개발하여 활용하고 있다. WDI는 각 RTGC에 동등하게 작업을 배분하여 한 곳에 정체가 발생하지 않도록 하고자 H사에서 사용되는 지표로서 본 논문은 WDI도입의 효과를 분석하고 WDI도입 효과의 원인과 결과를 정량적 측면과 정성적 측면으로 파악한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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