사업개요
- 자율주행 관제시스템
- 항만 내 여러 시스템과 연계하여 자율협력주행 화물이송장비의 최적 운행을 지원하고 관리하는 운영통제시스템 개발
- 자율협력주행 센서융합 및 제어시스템 기술 개발
- 주변 사물을 인식하고 운행 안정성을 확보 하기 위한 센서 시스템 구축 및 인지 판단 제어 기술 개발
- 자율협력주행 화물이송장비 개발
- 항만 내부에서 다른 장비 및 시스템과 연계하여 컨테이너 화물을 무인 자율로 운반하는 전기 야드 트럭 개발
- 스마트 항만 디지털 인프라 기술 개발
- 자율협력주행 화물이송장비의 안전한 운행을 지원하기 위한 디지털 인프라 개발
- 항만 시설 운영정책 및 실증 테스트
- 항만 환경에 기반하여 화물이송장비의 안전평가 절차 및 차량 성능 평가 개발하고 2차 실증 테스트베드 지원과 모의 검증 평가 지원
- CAYT 안전평가 기술
- 항만 환경에 기반하여 화물이송장비의 안전평가 절차 및 차량 성능 평가 개발하고 2차 실증 테스트베드 지원과 모의 검증 평가 지원
- CAYT-스마트항만 연계 로드맵 수립
- CAYT와 인천항 사이의 스마트 항만 연계 로드맵을 수립하여 운영 방안 연구
- 자율협력주행 차량 제어 알고리즘 개발
- 항만 내 정밀 주행을 위해 항만·야드 트럭의 동적 특성을 반영한 제어 알고리즘 개발
- 자율협력주행 기반
화물운송시스템이란 - 항만 내부에서 다른 설비 및 시스템과 연계하여 항만 내 컨테이너 화물을 무인 자율로 운반하는
'자율협력주행 화물이송장비 야드 트럭 (Connected and Autonomous Yard Tractor, 약칭 CAYT)' 및 '통합 운영 시스템'
- 사업명
- 자율협력주행기반 화물운송시스템 개발 및 실증
- 연구기간
- 2022.04.01 ~ 2024.12.31 (2년 9개월)
- 최종목표
- 국내 항만의 '한국형 자율협력주행 화물이송장비(*Level 4 수준)' 및 '통합 운영시스템' 구축을 통해 화물 이송 효율화와 국내 항만 경쟁력 강화
- 세부목표
-
- 항만 특화형 자율혁력주행 및 운영 기술 개발
자율협력주행 Lv.4화물이송장비 8대(신조/개조)
- 자동화 항만 구축을 위한 관제시스템 및 디지털 인프라 기술 개발
차량동시 관제 대수 100대, 컨테이너 이송 효율 30% 향상
- 자율협력주행 기반 물류 이송 실증 기술개발
성능검증(새만금주행시험장), 실증검증(서울대학교 시흥캠퍼스, 에스엠상선경인터미널((주)) - 1만hr 및 8만km 항만 내 주행기록 확보
- 항만 특화형 자율혁력주행 및 운영 기술 개발
- 중앙행정기관
- 전문기관
비전 및 목표
비전Vision
독자적 기술
브랜드 생성
국제 표준 &
글로벌 시장 선도
국내 표준화
& 파생기술 전파
국내 항만에 관련
시스템보급
현장 안전사고 절감
항만작업자의
근로의 질 개선
목표Goal
자율주행
정밀도(오차)
정밀도(오차)
±75mm이내
관제시스템의
차량 동시
관제 대수
차량 동시
관제 대수
100대
하드웨어/
소프트웨어 측면
소프트웨어 측면
이중화 기술
이송효율 향상
이송효율 향상
컨테이너
이송 효율
이송 효율
30%이상향상
항만 특화형 자율협력주행
화물이송장비
화물이송장비
Lv.4
추진방향Direction
현재상황
- 유인야드트럭 역할 위주 비효율적 체계
- 열악한 인프라 비 디지털 환경
- 항만 내 표준미비 비 표준
- 비효율적 운송체계 사람 중심 운송 체계
- 열악한 근무환경 항만 사고 다수 발생
추진방향
- 자율협력주행 기반 화물이송장비
- 차량사물통신(V2X) 디지털 인프라
- 국내 표준 수립
- 시스템 중심의 연속적 운송 체계
- 안전사고 예방 체계 구축
추진 전략Strategy
+ 중점 분야 Focus Area
- 글로벌 표준, 인증,지식재산권 확보 및 상용 제품 개발 전략
- 항만 특화형 자율협력주행 화물이송장비 및 운영기술
- 항만 안전 사고 예방,디지털 인프라 구축 및 테스트베드 활용 전략
- 자동화 항만 구축을 위한 디지털 인프라 기술
- 컨테이너 이송 효율 및 하역 생산성 향상,글로벌 시장 선도 전략
- 자동화 항만 구축을 위한 관제 시스템 기술
연구개발 계획
01자율협력주행 화물이송장비 개발
항만 내부에서 다른 장비 및 시스템과 연계하여 컨테이너 화물을 무인 자율로 운반하는 전기 야드 트럭 개발
항만 내부에서 다른 장비 및 시스템과 연계하여 컨테이너 화물을 무인 자율로 운반하는 전기 야드 트럭 개발
- 전기 배터리
- 산화물로 구성되어 안전성이 높고 짧은 시간 안에 큰 출력을 내야 하는 산업에 적합한 전기 배터리로 최대 –35℃ 환경에서 충전 성능 저하 및 방전이 없음
- 전기구동 모터
- 전기구동 시스템을 적용한 파워 팩
- 샤시&5th wheel lifting system
- 후륜 구동 엑슬 & 5th Wheel 독립 멀티현가장치 구성으로 작업 시 진동을 최소화한 샤시
- Autonomous sub controller
- 자율협력주행 상위 제어기의 인지 판단에 따른 화물이송장비 가감속/조향 장치 제어
- BCU(Brake Control Unit)
- 기존 브레이크 시스템에 레버구조 또는 체인기구를 적용하여 최적으로 제어
- ACU(Accelerator control unit)
- Accelerator Position Sensor 센서의 신호를 이용하여 신호의 강도 또는 출력을 제어
- ESCU(Electric steering control unit)
- 전기 모터를 이용하여 조향 휠의 움직임을 정밀하게 제어
02자율협력주행 센서융합 및 제어시스템 기술 개발
주변 사물을 인식하고 운행 안정성을 확보 하기 위한 센서 시스템 구축 및 인지 판단 제어 기술 개발
주변 사물을 인식하고 운행 안정성을 확보 하기 위한 센서 시스템 구축 및 인지 판단 제어 기술 개발
03자율협력주행 차량 제어 알고리즘 개발
항만 내 정밀 주행을 위해 항만 · 야드 트럭의 동적 특성을 반영한 제어 알고리즘 개발
항만 내 정밀 주행을 위해 항만 · 야드 트럭의 동적 특성을 반영한 제어 알고리즘 개발
<야드 트럭 제어 모델 생성 및 인지 처리를 위한 알고리즘 연구개발>
04스마트 항만 디지털 인프라 기술 개발
자율협력주행 화물이송장비의 안전한 운행을 지원하기 위한 디지털 인프라 개발
자율협력주행 화물이송장비의 안전한 운행을 지원하기 위한 디지털 인프라 개발
05자율협력주행 관제시스템
항만 내 여러 시스템과 연계하여 자율협력주행 화물이송장비의 최적 운행을 지원하고 관리하는 운영통제시스템 개발
항만 내 여러 시스템과 연계하여 자율협력주행 화물이송장비의 최적 운행을 지원하고 관리하는 운영통제시스템 개발
06CAYT 안전평가 기술
항만 환경에 기반하여 화물이송장비의 안전평가 절차 및 차량 성능 평가 개발하고 2차 실증 테스트베드 지원과 모의 검증 평가 지원
항만 환경에 기반하여 화물이송장비의 안전평가 절차 및 차량 성능 평가 개발하고 2차 실증 테스트베드 지원과 모의 검증 평가 지원
1. 화물이송장비의 안전평가 절차 개발 및 차량 성능 평가 진행
- [안전평가 절차]
-
- 01
시스템 사양 분석 / 정의
- 02
평가 시나리오 개발
- 03
시험 절차서 개발
- 01
- [성능평가 항목]
-
- 제원: 차량 총 중량, 차량크기, 최고속도, 제동거리 등
- 에너지 소비효율 : 주행저항 측정 및 일회충전 주행거리 측정을 통한 배터리 에너지 소비효율 비교 평가
- 전자기적합성 : 실차 기반의 EMI 경향성 파악 및 방사/내성 등 전자기적합성(EMC) 시험과 디버깅 지원
2. 2차 실증테스트 지원(새만금주행시험장)과 화물이송장비의 제어성능 정밀도 평가 지원
- 항만운행과 작업환경을 모사하여 화물이송장비의 2차 실증테스트 지원
- 실증테스트를 지원하기 위한 주행시험장 HD Map 이미지 추가
-
새만금주행시험장 (SMPG)
-
새만금주행시험장 HD Map
07CAYT-스마트항만 연계 로드맵 수립
CAYT와 인천항 사이의 스마트 항만 연계 로드맵을 수립하여 운영 방안 연구
CAYT와 인천항 사이의 스마트 항만 연계 로드맵을 수립하여 운영 방안 연구
연구개발 계획 및 목표치
- 1차년도
-
글로벌 항만 경쟁력 확보
- 스마트항만 – CAYT 연계 운영 방안 연구
- 관련 국내외 법·제도 및 해외 사례 조사
- 운영 매뉴얼(일반) 수립
- 2차년도
-
CAYT-인천항 경제·환경 편익 분석
- CAYT 운영으로 인한 인천항 물동량 상승시뮬레이션
- 인천항 탄소 감축량 분석
- 3차년도
-
CAYT 운영 매뉴얼 수립
- 기존 항만인력 재교육(4차 산업 일자리전환) 프로그램 연구-산업인력공단 연계
- 운영 매뉴얼(상세) 수립
- 목표 성과물
-
- CAYT 연계 자동화 항만 로드맵
- 인천항 물동량 상승 및 탄소 감축 분석 보고서
- CAYT 운영 매뉴얼(일반,상세)
- 4차 산업 항만인력 재교육 프로그램(초안)
CAYT-스마트항만 연계 로드맵 수립
VISION항만과 도시의 조화, 스마트 인천항 2030
추진 방향
인천항 특성을 반영한스마트화
환경과 에너지를 고려한지속가능한 스마트화
지역과 조화를 이루는상생 스마트화
3대 전략 38개 실행과제 추진전략 (12개 핵심과제)
01지능화 항만
15개 전략 실행과제
- 핵심과제
-
- 항만 자원 데이터화
- 빅데이터 플랫폼 개발
- 자동화 항만 구축
- 항만 물류흐름 최적화 실현
02친환경 항만
11개 전략 실행과제
- 핵심과제
-
- 친환경 기반기술 개발
- 친환경·에너지 플랫폼 개발
- 신재생에너지 클러스터 조성
- 친환경에너지 자립 구현
03안전한 항만
12개 전략 실행과제
- 핵심과제
-
- 안전·보안 기반기술 개발
- 안전·보안 통합 플랫폼 개발
- 스마트 안전 센터 구축
- 도시연계 안전관리 체계
08항만 시설 운영정책 및 실증 테스트
항만 환경에 기반하여 화물이송장비의 안전평가 절차 및 차량 성능 평가 개발하고
2차 실증 테스트베드 지원과 모의 검증 평가 지원
항만 환경에 기반하여 화물이송장비의 안전평가 절차 및 차량 성능 평가 개발하고
2차 실증 테스트베드 지원과 모의 검증 평가 지원
1. 테스트베드 환경 정의 및 3차 실증테스트 지원(테스트베드 안전 관리 & 유지보수)
- 1단계 테스트 : 무차선 블록 구역
- 2단계 테스트 : 야드 장치장 구역
- 3단계 테스트 : 안벽 작업 구역
- 테스트 일정은 유연하게 조정 (본선 작업일정 및 테스트베드 상황 고려)
2. 자율협력주행 화물이송장비 운영 매뉴얼 및 실증 테스트 시나리오 작성
- 자율협력주행 화물이송장비의 항만 적용 기준을 수립하는 운영 매뉴얼 작성
- 안전·주행 능력 평가 등 사업화 가능성을 검증하기 위한 실증 테스트 시나리오 작성
3. 자율협력주행 화물이송장비 전용 샤시 제작
- 주위 환경 인지를 위한 전원케이블과 브레이크시스템을 장착
- 편화중화물의 정확한 인지를 위한 휠 및 타이어 상태 등 전체적인 점검 개조
추진배경
글로벌 시장현황
- 항만 장비산업은 운영 효율성 향상 및 안전성 향상, 인건비 절감 등을 위해 자동화 관련 기술개발이 증가하고 있음
- 자율주행 기술 장비와 관련이 있는 야드트럭(Yard Truck) 및 AGV는 2018년 판매대수는 각 2,378대, 246대로 조사되었으며, 2019년부터 2025년까지 연평균 2.9% 성장하여 2025년 판매 대수는 2,854대, 427대로 예측됨
- 야드트럭 및 AGV의 시장수익은 2018년 132.2백만 달러, 34.5백만 달러에서 2025년 175.3백만 달러, 54.7달러로 각각 연평균 4.6%, 9.2% 성장이 예상됨
- 무인 자율주행차량(AGV)은 컨테이너 크레인과 장치장 사이 바닥면 센서 등에 의해 컨테이너를 무인으로 이송하는 장비로 스마트항만 장비 시장 점유율에서 가장 높은 7.8%의 성장률을 보임
화물 이송장비 글로벌 시장 판매대수 현황 및 전망
화물 이송장비 글로벌 시장 수익 현황 및 전망
출처 : Global Market Insights(2019), Port Equipment Market Report 2015
국내관점
- 부산항의 부가가치 규모는 해외 선진항만의 34~40% 수준인 약 5.8조원으로 항만의 고부가가치화가 시급하며 4차 산업혁명 기술을 통해 물류흐름 최적화 및 항만 내 서비스 경쟁력 강화 필요
- 국내 기술 개발이 전무한 “화물 이송(YT)” 부분의 자동화를 개발하고, 화물 이송 전 프로세스의 자동화 및 최적화 시스템을 구현하여 국내외 컨테이너부두에 적용함으로써 컨테이너 화물 이송효율 향상 및 비용 절감
- 레벨 4 이상의 자율주행자동차의 실현을 위해 항만 내 인프라에 기반을 둔 자율협력주행 중요성이 더욱 강조되어, 주요 기능(인지, 제어, 전력, 조향장치, 제동장치)에 대한 HW/SW 이중화(redundancy) 기술 개발 필요
- C-ITS(Cooperative-Intelligent Transport Systems)의 항만 적용을 통해, 사고 예방을 통한 안전성과 이동성 향상
- 해양수산부, 2019년 '항만물류 안전사고 예방 종합대책' 발표
- 항만재해 중 장비로 인한 재해자 비율은 35~42%로 꾸준히 발생
(장비와 장비, 사람, 화물 간의 충돌, 졸음운전, 노동피로도 증가 등) - 항만운영에 있어서 인간 개입을 최소화하고 위험 발생 시 장비 즉각 정지 및 회피 등 안전사고를 대응하기 위한 기능을 차량 자체에 적용하여 안전사고 발생의 위험요소 경감 필요성 대두
- 항만에서는 가장 많은 인력이 화물을 이송하는 야드 트럭 운전에 투입되지만 24시간 운영에 따른 노동강도로 인해 젊은 노동인력이 기피하며 인력 수급에 어려움 증가
- 자동화 도입을 통해 유인 야드트럭 운전자의 노동강도 개선과 업종 기피 문제 해결하여 원활한 물류 처리 필요
