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포스코, ‘지게차 자동 정지 기술’ 개발로 산업계 안전 지킨다

포스코 스마트 안전 기술 시리즈 ②

포스코, ‘지게차 자동 정지 기술’ 개발로 산업계 안전 지킨다

2022/05/27

포스코가 안전을 최우선의 가치로 여겨 스마트 안전 기술을 활용해 재해없는 사업장 구축에 힘쓰고 있다.
포스코 뉴스룸에서는 포스코가 직접 개발하고 현장에 적용하고 있는 <포스코 스마트 안전 기술>을 시리즈로 연재한다.
지난 1편 ‘작업현황 종합 모니터링 시스템’에 이어 2편으로 ‘지게차 자동 정지 기술’을 자세히 소개한다.


포스코가 RIST(포항산업과학연구원), 포스코홀딩스 미래기술연구원, 지역 중소기업과 협업하여 ‘지게차 자동 정지 기술’을 개발했다. ‘지게차 자동 정지 기술’은 인공지능(AI) 기반 ‘영상 인식 기술’과 ‘자동 정지 제어 기술’ 등이 접목되었으며, 이를 바탕으로 지게차 충돌에 따른 재해를 원천적으로 예방할 수 있다.

l 지게차 사고 사망자 연평균 30명 이상… 기존 안전 기술로는 사고 예방 한계 있어

산업안전보건공단에 따르면 2015년부터 2019년까지 5년간 국내에서 발생한 지게차 사고 재해자가 총 5천 8백 여 명에 달하며, 이 중 사망자는 173명으로 연평균 30명을 상회한다. 특히, 지게차와 작업자간 부딪힘에 의한 사망 비율이 30%를 넘을 정도로 충돌의 위험성이 크다.

최근 5년간 국내 발생 지게차 사고 유형별 재해자수를 원두 개의 원형 그래프로 나타낸 것으로 파란색 = 부딪침, 주황색=끼임, 초록색=떨어짐, 노란색=물체에 맞음, 보라색=깔림, 분홍색=넘어짐의 비율을 표시했다. 2015~19년 기준으로 왼쪽 그래프는 최근 5년 지게차로 인한 재해자 수를 나타냈다. 1위는 부딪힘으로 인해 3,546명, 2위 끼임 사고 1747명 3위 떨어짐 사고 670명 4위 물체에 맞음 510명 5위 깔림 및 뒤집힘으로 296명 6위는 넘어짐으로 147명 기타 142명의 재해자수가 발생한 것을 알 수 있다. 오른쪽은 최근 5년 지게차로 인한 사망자수로, 1위는 부딪힘으로 인해 56명, 2위 깔림 및 뒤집힘 39명 3위 끼임 27명 4위 떨어짐 25명 5위 물체에 맞음 21명 기타 5명의 사망자수가 발생했다. 출처는 고용노동부, 안전보건공단이다.

이에 국내 산업계에서는 지게차 부딪힘 재해 예방을 위한 노력을 기울이고 있지만, 일반적으로 지게차에 적용된 안전 기술은 충돌 위험시 운전자에게 경고 알림을 보내는 정도에 그친다. 일부 업체에서는 지게차를 자동으로 제어하기 위한 기술을 보유하고 있으나, 지게차와 사람간의 정확한 거리 측정이 어렵고 별도의 태그(Tag)를 부착한 작업자만을 감지하는 등 기술적 한계가 있다. 또한 작업자를 감지하더라도 지게차 기어를 중립으로 전환해 정지시키는 방식으로 관성에 의한 정지거리 불균일, 경사로에서의 밀림 등으로 2차 사고 위험성이 존재한다.

l 지역 중소기업과 함께 포스코그룹이 협력해 ‘지게차 자동 정지 기술’ 개발

포스코는 이와 같은 지게차 사고의 심각성 및 기존 안전 기술의 한계를 인식하고, 이를 해결하기 위해 RIST, 포스코홀딩스 미래기술연구원,  지역 중소기업과 함께 태스크포스(TF)를 구성하여 지난해 11월부터 ‘지게차 자동 정지 기술’ 개발에 착수했다.

이에 RIST와 포스코홀딩스 미래기술연구원은 AI·딥러닝을 활용한 ‘영상 인식 기술’과 ‘자동 정지 제어 기술’을 개발했다.

‘영상 인식 기술’은 AI·딥러닝 기술이 적용된 영상을 통해 사람과 사물을 구분하여 인식할 수 있다. 지게차에 설치된 광각렌즈로 촬영한 영상을 좌표계로 변환해 지게차와 사람간의 정확한 거리 값을 제공한다. 이에 따라 기존 기술과는 달리 지게차와 작업자에 별도의 태그 부착 없이도 충돌의 위험을 손쉽게 인지할 수 있다.

왼쪽에는 지게차와 지게차에 달린 센서의 영상을 오른쪽에 세 화면으로 보여주는 표이다.기본상태의 카메라는 사람 감지시 왼쪽 센서의 화면 안에 사람 부분만 빨간테두리가 생긴다. 센서그림 아래에 사람 주위의 붉은 색 테두리가 쓰여있다. 우측에는 사람 부분의 테두리 뿐만 아니라 화면 전체가 빨갛고 이미지 아래에 LED/LCD 점멸하여 경고음 발생이라고 쓰여있다.

‘자동 정지 제어’는 사람이 지게차에 근접시 운전자가 브레이크를 밟지 않아도 자동으로 지게차가 정지되는 기술이다. 충돌 위험 거리가 6미터 이내일 경우 알람이 울리고(1단계), 4미터 지점에서는 감속이 시작되며(2단계), 2미터 이내로 작업자가 근접하면 지게차가 자동 정지한다(3단계). 전동식 지게차의 경우 개발된 안전시스템이 위험상황을 인식하고, 이 상황을 지게차 중앙 제어장치(ECU)와 통신하여 자동 정지 기능을 수행한다. 또한, 엔진식 지게차의 경우 별도 제작된 제동용 기계 장치를 활용해 위험상황별 감속 혹은 제동 정도를 조정하여 지게차를 효과적으로 정지시킨다.

지게차의 자동 정지 제어 기술을 보여주는 표로, 상단에는 사람과 지게차의 거리를 2m, 4m, 6m 순으로 보여주고 있으며, 하단에는 사람과 지게차 일러스트가 그려져 있고 단계별로 지게차를 그라데이션 효과로 보여주고 있다. 가장 긴 화살표는 1 알람, 중간 길이의 화살표는 2 감속, 가장 짧은 화살표는 3 정지를 가리킨다.
‘영상 인식 기술’ 및 ‘자동 정지 제어’ 이외에도 지게차에 설치된 라이트를 활용하여 지게차 주변의 위험 구역을 시각적으로 표현하는 기술도 같이 적용되어 안전을 확보하고 있다.

지게차 주변 위험 구역 시각화 기술이란 박스 안에 지게차 주변에 사람이 다가가면 초록색으로 표시되었던 센서가 빨갛게 변하는 것을 확인할 수 있다.

지역 중소업체와의 협업은 이러한 기술을 개발하는데 있어서 결정적인 역할을 했다. 지게차 정비 수리 업체인 ‘마천중기’는 지게차 구조, 제동원리 등에 대한 전문지식을 포스코그룹에 제공하여 지게차 자동정지 기술에 대한 방향성 수립과 핵심 기술 개발에 도움을 줬다. 안전기술 개발 업체인 ‘세종시스템’은 지게차에 설치된 카메라 센서와 제동장치를 연결해 작업자와의 충돌 위험시 지게차를 정지시키는 기술을 개발하는데 큰 기여를 했다.

포스코는 기술개발 시작 6개월 만인 올 5월 지역 중소기업과 함께 인공지능(AI), 딥러닝을 활용한 영상 인식, 자동 정지 제어 등이 적용된 ‘지게차 자동 정지 기술’ 개발을 완료하고 제철소 스테인리스 공장 지게차에 처음으로 도입했다. 이후 포스코 협력사인 ‘영남산업’과 ‘대명’의 지게차 각 1대에 ‘지게차 자동 정지 기술’ 적용함으로써 협력사까지 확대했다. 향후 포스코는 ‘지게차 자동 정지 기술’을 필요로 하는 국내 기업 및 기관에도 포스코의 경험과 기술을 전파해 산업안전 기술의 저변 확대에 기여한다는 방침이다.

상단 초록색 비포 표에는 지게차의 정지 기술, 아래 파란색 애프터 표에는 사람과 지게차의 거리에 따른 자동제어를 보여주고 있다.태그(TAG) 기반 지게차 정지기술일 때는 차량태그(Vehicle Tag)를 통해 보행자 또는 차량의 주의/위험구역의 진입 여부를 감지했으며 보행자 태그(Pedestrian Tag)로 보행자가 차량의 주의/위험 구역에 진입했을 시, 알람음과 진동으로 보행자에게 위험을 알린다. 지게차에 달린 INDICATOR&TMD를 통해 접근거리 설정 및 음성 알람, LTE 및 GPS, RFID 운전자 등록, 지게차 충격감지의 기능을 사용 가능했다. 지역태그는 위험지역(고정 태그), 차량태그 감지(경광등/부저), 작업자 출입/위치 감지를 말하며 그아래 경광등 ZT, 교차로 ZT 관련 그림이 그려져 있다. 지게차 주변에는 빨간 원형 그림자로 위험구역을 나타내고, 그 외곽으로 주의구역을 나타냈다. 그림 아래에 관련내용이 쓰여져 있다. 가동범위 내의 위험을 감지하고 스피커를 활용하여 알람, 별도의 태그(Tag)를 보유한 작업자만을 감지해 정지하며, 기어 중립 전환에 의한 정지 방식으로 경사로 밀림 등 2차 사고 위험. 두번째 표인 After에는 인공지능(AI)·딥러닝 기반 지게차 자동 정지 기술에 대해 설명되어 있다. 카메라 센서로 사람 인식으로 왼쪽 지게차 기준 1단계 알람, 2단계 감속, 3단계 정지 그 옆에 사람 일러스트가 그려져 있다. 그림 아래에는 인공지능·딥러닝 기술이 적용된 영상을 통해 사람 인식 및 거리 감지, 지게차와 사람 거리에 따라 알람→감속→정지 순으로 자동 제어라고 쓰여져 있다.

이후 인공지능 및 딥러닝 기술이 적용된 영상을 통해 사람 인식 및 거리를 감지에 지게차와 사람 거리에 따라 알람, 감속, 정지 순으로 자동 제어가 가능해졌다.

▲ 지게차 자동 정지기술 시운전 영상

세종시스템 강세훈 대표의 개발 소감은 파란색 말풍선에, 영남산업 민영빈 팀장의 사용 소감은 초록색 말풍선에 담겨있다. 강세훈 대표는 '국내외에서 지게차와 작업자간의 부딪힘에 의한 안전사고가 다발하고 있어 개선의 필요성을 느끼고 있었습니다. 마침 포스코에서 기술 개발에 대한 협업 제안이 들어왔고, 기술을 개발하여 사회에 기여할 수 있는 좋은 기회라 생각하여 사명감을 가지고 임했던 것 같습니다. 포스코와의 협업을 통하여 저희 또한 포스코의 기술력, 안전에 대한 의지 등 많은 부분을 배울 수 있었고, 동반 성장할 수 있는 좋은 기회였습니다.

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