일반기술

3차원 레이저 스캐너를 이용한 코크스 야드의 재고량 측정방법

본 기술은 이동기기에 의해 야적과 불출 작업이 자동으로 이루어지는 제철소의 코크스 야적장에서 해당 야적장이 보유하고 있는 코크스의 양을 3차원 레이저 스캐너를 이용하여 간편하고, 정확하게 측정해내는 방법에 관한 것으로 코크스 파일의 3차원 형상을 측정하기 위해 원료 이동기기에 설치한 3차원 레이저 스캐너에서 측정한 파일의 형상 정보를 활용하는 것이다.<기술성>본 기술은 코크스 파일의 3차원 형상을 측정하기 위해 원료 이동기기에 설치한 3차원 레이저 스캐너에서 측정한 파일의 형상 정보를 활용하는 것이다. 본 기술이 활용하는 3차원 레이저 스캐너는 코크스 파일의 전면 형상을 검출하여 이동기기가 수행해야 하는 최초의 작업지점을 추출하도록 설계되어 있다.그런데 코크스 파일의 전체적인 체적을 구하기 위해서는 파일 후면을 포함한 전체적인 형상이 필요하므로 본 발명에서는 이 문제를 해결하기 위한 방안으로서 형상이 고정적인 파일 후면 형상을 모델링하여 야적 용량을 완전히 다 채운 상태의 가상적인 파일 모델을 도입하였다.이 가상적인 파일 모델을 만들기 위해서는 야적 작업에 의해 형성될 수 있는 야적 경사각, 야적장의 전체적인 치수 정보가 활용되었다. 야적 파일의 모양을 결정하는 야적파일의 높이는 이미 규정되어 있으므로 파일의 경사각을 정하고 파일 모양이 형성되는데 영향을 주는 경계조건을 적용하면 실제의 파일 형상과 근사한 파일 모델이 만들어진다.이와 같이 만들어진 파일 모델에서 3차원 레이저 스캐너에서 검출한 코크스 파일의 전면 형상을 추가하면 코크스 파일의 전체적인 파일 형상이 만들어진다. 파일 형상 모델은 가로 세로 일정한 간격으로 격자를 형성한 표면의 격자 점에 그 지점의 파일 높이를 표시한 것으로서 각 격자의 넓이에 격자 점의 높이를 곱하면 한 격자 점의 체적이 나오고, 전체의 격자에 대하여 체적을 구하고 이를 합산하면 1개의 파일에 대한 체적이 계산된다. 이 체적에 다시 코크스의 비중을 곱하면 코크스 파일의 무게로 표시되는 재고가 계산된다. <기술동향>제철소의 원료 야드나 코크스 야드에서 야적된 원료 또는 코크스 파일의 재고량을 파악하는 방법으로서 이미 사용하고 있는 것은 대략 세가지 정도로 요약되는데 그것은 항공촬영에 의한 사진 분석, 원료 이동기기에 부착된 하중계의 적산연산에 의한 누계 산출법, 수작업과 목측이 조합된 직접 산출법 등이다.우선 항공촬영에 의한 재고 측정 방법은 제철소에서 정기적으로 이루지는 것으로서 정기적인 재고 상황을 파악하는데 활용되는 방법으로서 적시에 야적장의 재고를 파악하기 위한 방법으로서는 비용, 시간 등의 측면에서 부적합하다. 또한 원료 이동기기의 boom에 설치된 하중계(weighing scale)를 이용하는 누계산출법은 하중계의 측정정도, 빈번한 고장 등으로 인하여 그 신뢰성 측면에서 개선의 여지가 있다.그리고 원료 야적장의 재고를 파악해야 할 필요가 있을 때 작업자가 직접 야적장으로 나가 줄자를 이용하여 코크스 파일의 크기를 측정하여 재고량을 어림으로 산출하는 것으로서 그 측정 정도나 편의성의 측면에서 개선의 여지가 있다.최근의 기술 동향은 레이저 스캐너를 이용한 철광석, 석탄의 야적 야드의 재고 통합관리인데 이것은 레이저 스캐너 기술의 발전으로 말미암은 것으로서 본 기술과 같은 유형의 것들이 향후 많이 활용 될 수 있음을 보여 준다.<사업성>철강 산업, 시멘트 산업, 화력발전 산업 등의 설비 산업 분야에서 시장이 형성될 전망이며 현재는 여건이 성숙되지 않아 국내에서는 이러한 설비를 도입하는 곳이 없는 실정이며 해외에서는 2건 정도의 개소에서 유사 기술을 응용하는 사례를 발표하고 있으므로 향후 이 기술 분야의 성장 가능성이 크다고 본다.