장거리 주행이 가능한 소구경 검사로봇 기술 2015. 12.
요약 기술명 기술분야 (6T) 기 술 개 요 IT 분야 기술 요약 기술의 효과 기술의 응용분야 기술 키워드 장거리 주행이 가능한 소구경 검사로봇 기술 산업기술 분류코드 대분류 중분류 소분류 코드번호 기타 산업/일반기계 기계/소재 산업/일반기계 100610 관련기술 소구경 배관 내에서 장거리 주행이 가능한 검사 로봇에 관한 기술로, 아이들링 기 어를 통해 동력이 전달되고, 자기력 형성 물질 및 고무 재질로 이루어져 접지력이 향상된 구동 휠이 배관 내부를 Screw-drip 방식으로 주행하며, 장거리 주행을 통해 10cm 미만의 소구경 배관 내부 검사를 쉽게 수행할 수 있는 기술임 소구경 배관 내부의 장거리 주행이 가능하고 카메라를 통한 실시간 육안검사가 가 능하며, 이물질 탐지 및 1mm 미만의 배관 내부 결함 뿐 아니라 배관의 감육 상태 까지 검사가 가능함 건설, 토목, 선박 및 해양플랜트, 극지탐사, 비행기, 우주정거장 등의 배관, 교량하 부 검사, 상하수도 유지 보수, 하수관 유지 보수, 원전 유지 보수 로봇 등에 적용 가능함 국문 : 배관, 소구경, 로봇, 장거리, 검사 영문 : Pipe, Small diameter pipe, Robot, Long distance, Examination, Inspection 환 경 분 석 기술 완성도 (TRL) 기술사업화 성공 가능성 시장 동향 업체 동향 기초 연구 단계 실험 단계 시작품 단계 제품화 단계 사업화 기능 및 파일럿현 기본원리 기본개념 연구실환경 유사환경 상용모델 실제 환경 개념 장 파악 정립 테스트 테스트 개발 최종테스트 상용운영 검증 테스트 A (매우 높음) 수작업으로 대응하기 어렵고, 작업자가 접근하기 어려운 환경을 극복하여 작업조건 을 개선하거나 효율을 높이고자 활용하며, 최근 극한업무 작업에 대한 사람들의 안 전문제와 기피현상이 대두되어 이를 대신할 검사 및 유지 보수 로봇의 수요가 증 가하고 있음. 국내시장 규모는 2012년 13억 원 규모로 추산되며, 2017년까지 연평 균 1.51% 성장하여 28억 원의 시장을 형성할 전망임 국내 로봇업체는 현재 중소기업이 차지하는 비중이 94.2%이며 64.5%가 소기업에 해당되고 로봇매출액 변화 추이를 살펴볼 때 중기업의 매출액 규모가 점점 신장되 고 있어 매년 신규기업의 유입이 꾸준히 발생하고 있음 사 업 화 전 략 기술사업화 방안 종 류 형 태 권 장 기술거래 기반기술을 토대로 사업화 가능기업에 기술실시권 부여 Joint Venture 연구원과 기업의 공동투자를 통한 시장 개척 진입 Venture 연구원 주도의 창업보육 및 기업성장 후 기술이전 R&BD 기술이전을 전제로 한 공동 연구개발 - 1 -
Ⅰ. 기술성 분석 1. 기술의 개요 및 특징 1) 기술의 간략한 설명 본 기술은 소구경 배관 내에서 장거리 주행이 가능한 검사 로봇에 관한 것으로 아이들링 기어 를 통해 동력이 전달되고 자기력 형성 물질 및 고무 재질로 이루어져 접지력이 향상된 구동 휠이 배관 내부를 Screw-drip 방식으로 주행하며 장거리 주행을 통해 10cm 미만의 소구경 배 관 내부 검사를 쉽게 수행할 수 있는 기술임 <표> 장거리 주행이 가능한 소구경 검사로봇 기술의 특징 기술 구동방식 동력전달 접촉력 Screw-drip 방식 아이들링 기어 마그네틱과 4개의 고무 사용 특징 측정부 레이저 스캐너로 배관의 직경 및 감육 파악 가능하며 1mm미만의 내부 결함 및 이물질을 찾아냄 카메라로 실시간 육안검사 가능 2) 대표도면 본 기술의 배관 검사로봇 단면도 <그림> 등록특허 제1494784호 대표도면 - 2 -
3) 기술의 특징 및 우수성 기존에 대구경 배관 내부를 검사하기 위한 로봇에 대한 기술은 다량 개발되어 왔으나, 소구경 배관의 경우에는 공간의 협소 등 여러 가지 제약조건 때문에 자체 구동력을 확보하기 어려워 주로 내시경 등을 이용해 내부 상태를 검사하거나 검사하고자 하는 부분을 절단하여 배관의 내부를 검사하고 있음 내시경 방식의 경우 자체 구동력이 없기 때문에 검사 가능한 길이에 한계가 있으며, 다른 방식 의 경우 검사의 신뢰성이 낮고 배관의 손상 위험이 있음 본 기술은 종래 소구경 배관 내 구동력 확보 문제를 해결하기 위해 검사 시 모터로부터 회전 력을 전달받아 배관의 내벽을 나선형으로 회전하며 이동하는 Screw-drip방식으로 구현하였으 며 이를 통해 소구경의 배관 검사를 효과적으로 수행 할 수 있음 해결 과제 파워 및 신호 케이블의 마찰 해결 수단 줄에 연결된 소재인 테플론을 개발 곡관부 주행 시, 배관의 마찰이 증가함 슬립링 적용 시 접촉 저항 증가로 인한 노이즈 발생 구동 휠의 접촉력이 떨어져 슬립이 발생 마찰 증가를 극복할 수 있는 구조 및 소재 개발 슬립링 대신 아이들링 기어를 사용하여 회전부를 관통하는 형태로 노이즈 발생 감소 구동 휠에 자기력 형성 물질을 포함하고, 고무 재질로 구성하여 접촉력 증대 4) 기술의 효과 장거리 주행이 가능한 소구경 검사 로봇 기술은 배관의 상태를 더욱 정확하게 점검할 수 있고, 얻어진 데이터로 지속적인 정비가 가능하여 발전소에 적용된다면 안전하게 운용할 수 있으며, 중간 정지를 막아주어 경제성이 높음 5) 기술의 완성도 본 기술은 시작품의 성능 평가가 모두 완료되어 목표 성능이 모두 만족된 기술로 핵심요소기 술의 기술적 성숙도에 대한 일관성 있는 객관적인 지표를 말하는 TRL에 따라 본 기술은 6단 계인 시작품이 완성된 상용모델 개발 단계로 정의되며 향후 제품 사업화를 위한 준비가 필요함 - 3 -
6) 기술 키워드 국문 : 배관, 소구경, 로봇, 장거리, 검사 영문 : Pipe, Small diameter pipe, Robot, Long distance, Examination, Inspection 2. 기술의 적용분야 및 경쟁력 본 기술은 레이저 스캐너를 이용하여 배관 내부의 모습을 3차원으로 복원하여 고화질로 전송 함으로써 1mm 이하 크기의 미세 결함을 정확하게 탐지할 수 있으며 이동시 0.1mm 간격으로 레이저를 발사하여 이동 거리를 측정함으로써 로봇의 위치 좌표와 결함의 발생 위치를 정확히 알아낼 수 있기 때문에 배관의 파손 및 폭발 가능성을 사전에 탐지할 수 있어 발전소의 비 가 동 기간에 투입되어 안전성 검사 활용 시에 매우 효과가 높음 또한, 건설, 토목, 선박 및 해양플랜트, 극지탐사, 비행기, 우주정거장 지하 배관, 교량하부 검 사, 상하수도 유지 보수, 하수관 유지 보수, 원전 유지 보수 로봇 등에도 적용이 가능함 3. 기술실시를 위한 기업에서의 구비조건 시장규모가 작고 대량생산이 어려운 반면 창출 서비스의 가치가 매우 높아 제품의 단가가 높 은 고부가 가치 산업으로 기술 시장을 선점하기 위해 기술의 고도화가 필요하며, 특히 기계기 술, 전기, 전자 응용회로 및 IT분야 등과의 유기적인 융합 연계가 필요함 4. 기술실시에 따른 기업에서의 이점 사회적 안전도의 고도화 요구가 높아지는 반면 대상 작업 환경의 위험도가 증가하여 작업난이 도가 높고 위험한 시설의 검사 및 유지 보수를 위해 로봇이 현장에 투입되고 있는 추세로, 기 술 발달에 따른 고도화된 서비스와 정보 수집이 가능하고, 작업 대상물의 상태예측 및 안전도 분석이 가능해져 더욱 고도화된 양질의 서비스 제공이 가능함 생활수준 향상으로 지하 상하수도, 건물 배관 등의 각종 활선 규모가 증가하여 탱크, 상하수도 등 각종 배관 내 검사 및 유지보수 로봇의 수요가 증가하고 있으며 고도화된 로봇 기술을 바 탕으로 정보수집, 모니터링 및 관리를 통한 손실을 최소화함 극지, 방사능지역, 우주, 심해저 등 탐사기술 고도화 및 자원의 고갈로 인한 극한 환경에서의 작업 요구가 증가 되면서 인간을 대신할 로봇에 대한 관심이 집중되어 극지 탐사 및 환경 모 니터링, 해양플랜트 검사 및 유지 보수 등에 적용이 가능함 - 4 -
Ⅱ. 시장성 분석 1. 시장의 정의 검사 및 유지 보수 로봇이란 수작업에 의한 작업성, 위험도, 접근성 등을 개선하고자 제품, 시 설 및 장비에 대해 생산 혹은 설치 전후 검사 및 유지보수를 위해 투입되는 로봇을 의미하며, 특히, 배관, 건물, 교량, 터널, 수중 등 고위험 환경에 적용함 <표> 검사 및 유지 보수 로봇의 주요제품 분류 정의 주요제품 원격제어 기반 검사 및 유지보수 로봇 유선 혹은 무선으로 작업 명령을 로봇에 전달하거나 실시간으로 로 봇을 조종 원격제어 형 배관 검사로봇, 교량 하부 검 사 로봇, 해양 탐사 및 작업을 위한 ROV 등 자율지능 기반 검사 및 유지보수 로봇 시설 검사 및 유지보수 로봇 특정 과제 수행을 위한 판단 지능 과 자기 위치인식 및 환경인식 기 능을 토대로 과제 수행 완료까지 자율적인 판단에 따라 스스로 동 작함 장치의 이상 유무검사, 상태 모니 터링 등 소극적 정보를 수집하는 능동형 로봇 등을 포함함 Unpiggable 배관 검사 및 유지보수 로봇 교량하부 검사용 로봇, 빌딩 외벽 검사 및 청소로봇 탱크/관/하수구 등 배관 내 검사 및 유지보수 로봇 극한 환경에서의 검사 및 유지보수 로봇 배관 내 검사를 목적으로 일반 로 봇과 다른 구동특성을 가짐 해양, 우주, 원자력발전소 등 극한 환경에서 시설 및 장치의 검사가 가능하여 적용환경에 따라 요구되 는 특성이 상이함 배관 검사 및 유지보수로봇, 탱크 청소로 봇, 하수구 관리 및 유지보수 로봇 해양 탐사 및 모니터링 로봇(ROV, AUV), 우주 탐사용 로봇, 원전 유지 보수로봇 다품종 소량 생산에서 생산성 향상을 위한 검사 로봇의 경우 작업 대상 평가와 이에 따른 다 양한 검사 방법의 대응에 활용도가 우수하고 작업성과 접근성이 좋지 않은 고위험 환경에서 작업자를 대신하여 검사 및 유지 보수를 하는 경우 많이 이용됨 - 5 -
검사 및 유지 보수 로봇은 수작업으로 대응하기 어렵고 작업자가 접근하기 어려운 환경을 극 복하고 작업조건을 개선하거나 효율을 높이고자 활용하며 최근 극한업무 작업에 대한 사람들 의 안전문제와 기피현상이 대두되어 이를 대신할 검사 및 유지 보수 로봇의 수요가 증가하고 있음 <그림> 지능화수준 및 적용환경에 따른 검사 및 유지보수 로봇 2. 시장 동향 및 규모 안전의식 및 인명 재해에 대한 관심이 증가하며, 전문 서비스용 로봇의 필요성과 시장성이 확 대될 것으로 전망되어 검사 및 유지 보수 로봇 또한 시장규모가 그 비중을 점차 확대할 것으 로 예측됨 검사 및 유지 보수 로봇 분야의 세계시장 규모는 2012년 1,087백만 달러 규모로 추산되며 2017 년까지 연평균 1.50% 성장하여 1,173백만 달러의 시장을 형성할 것으로 전망됨 검사 및 유지 보수 로봇 분야의 국내시장 규모는 2012년 13억 원 규모로 추산되며 2017년까지 연평균 1.51% 성장하여 28억 원의 시장을 형성할 전망임 <표> 검사 및 유지보수 로봇 분야 규모 및 전망 (단위: 백만 달러, 억 원) 구분 (연도) 2009 2010 2011 2012 증감 규모 8,030 9,720 12,590 13,320 1,220 전망 (연도) 2015 2020 증감 전망 제조용 9,721 12,881 8.2% 서비스용 6,403 10,096 29.1% - 6 -
국내시장 전망 해외시장 전망 (단위: 백만 달러, 억 원) 출처 : 중소기업 기술로드맵 3. 시장의 주요 참여자 1) 국내 핵심 시장 회사명 소재지 전화 이메일/홈페이지 현대중공업 울산광역시 동구 방어진 순환도로 1000 052-202-2114 www.hhi.co.kr 삼성중공업 경남 거제시 장평동 530 055-630-3114 www.samsungshi.com 대우조선해양 주식회사 포스코 경상남도 거제시 거제대로 3370 대우조선해양 경상북도 포항시 남구 동해안로 6261(포항시 남구 괴동동1) 055.735.2114 http://www.dsme.co.kr/ 054-220-0114 http://www.posco.co.kr/ 두배시스템 서울특별시 강동구 성내동 518-1 02-521-9192 www.doobae.co.kr 탑전자산업(주) 경기도 성남시 분당구 야탑동 145 031-702-7228 www.tap.co.kr 티에스 강원도 원주시 소초면 흥양리 1639-4 033-748-4133 http://www.ts-envi.com/ 포테닛(주) 경기도 파주시 월롱면 덕은리 673-2 031-957-3361 www.potenit.com (주)에스티엠테크놀로지 경기도 용인시 처인구 이동면 송전리 169-7 031-323-4800 stmtech.co.kr - 7 -
회사명 소재지 전화 이메일/홈페이지 (주)코인즈 전라남도 여수시 화치동 100 061-684-6862 http://koins21.co.kr/ (주)엔티리서치 서울특별시 금천구 가산동 60-73 벽산디지털밸리 5차 15층 02-843-3460 www.nt2004.net 에코랜드 주식회사 경기도 안양시 동안구 호계동 1027 031-451-3510 http://www.ecoland21.co.kr/ 출처 : 특허 검색 및 구글링을 통한 재구성 2) 국내 응용 시장 회사명 소재지 전화 이메일/홈페이지 삼성전자 경기도 수원시 영통구 삼성로 129 02-2255-0114 http://www.samsung.com/sec/ home/ (주)프로텍 인천광역시 남동구 남촌동 623-9 032-822-9171 www.protec21.co.kr 비츠로시스 서울 성동구 성덕정길 151 02-460-2000 http://www.vitzrosys.com/ 유진로봇 서울특별시 금천구 디지털로 130 남성프라자 1214호 070-4657-7000 http://www.yujinrobot.com/ (주)금창 경상북도 영천시 본촌동 447 054-338-5000 www.gumchang.co.kr/ 큐렉소(주) 서울특별시 서초구 잠원동 02-3446-0663 www.curexo.com 에버테크노(주) 충남 아산시 음봉면 산동리 139-1 041-580-6600 http://www.evertechno.co.kr/ AP시스템 경기도 화성시 동탄면 중리 605 031-379-2700 http://www.apsystems.co.kr/ (주)로보스타 경기도 안산시 상록구 수인로 700 031-400-3600 http://www.robostar.co.kr/ 두림로보틱스 경기도 화성시 무송동 470-18 031-357-0350 http://www.doolim-robotics.com/ 한울로보틱스 경기도 부천시 원미구 약대동 193 1644-9017 http://www.robotics.co.kr/ 고영테크놀러지 서울특별시 금천구 가산동 345-90 02-6670-5000 http://kohyoung.com/ (주)피앤에스미캐닉스 서울특별시 영등포구 문래동3가 82-29 02-2068-3086 http://psmecha.co.kr/ 출처 : 특허 검색 및 구글링을 통한 재구성 - 8 -
3) 해외 시장 회사명 소재지 전화 이메일/홈페이지 CRTS Mitsubishi Heavy Industries Ishikawa Tekkosho YASKAWA ELECTRIC HITACHI Force-Instituttet Redzone Robotics, Inc. Japan Atomic Power Company 135 Turner Drive Durango, CO 81303 16-5 Konan 2-chome, Minato-ku, Tokyo, 108-8215, Japan 1-10, Tomoecho, Mochimune, Suruga-Ku Shizuoka, 421-0126 Japan 2-1 Kurosakishiroishi, Yahatanishi-ku, Kitakyushu 806-0004 Japan 6-6, Marunouchi 1-chome, Chiyoda-ku, Tokyo, 100-8280 Japan Andersens Boulevard 33, DK-1553 Copenhagen V Denmark 91 43rd. Street, Suite 250 Pittsburgh, PA 15201 1-1 Kanda-Mitoshiro-cho Chiyoda-ku Tokyo, 101-0053 Japan 970-259-0354 http://www.coatingrobotics.com/ 81-3-6716-3111 http://www.mhi-global.com 81-542594472 http://www.ishikawa-tekkosho.co.jp +81-93-645-8801 http://www.yaskawa.co.jp/en/ +81-3-3258-1111 http://www.hitachi.com/ +45 43 26 7000 http://forcetechnology.com/ +1 (412) 476-8980 http://www.redzone.com/ 81 3 6371 7400 http://www.japc.co.jp/english/ 출처 : 특허 검색 및 구글링을 통한 재구성 4. 시장 진입 가능성 대구경에 삽입되는 검사로봇은 많이 상용화되어 있는 기술이나 소구경에 삽입되는 검사로봇은 아직 시장의 진입 장벽도가 크지 않아 경쟁이 치열하지 않으며 분야별 로봇 기술개발이 추진 중인 상태임 대기업에서 고도화된 검사 및 유지 보수 로봇을 개발하고자 힘쓰고 있으나 시장 수요가 적어 자체 적용기술로 활용하기 때문에 타 분야에 비해 중소기업의 공급량이 높아 현재로써는 대기 업보다 중소기업에서 관련 핵심 기술 및 제품 상용화가 활발할 것으로 보여 향후 유망기술이 될 것으로 전망됨 - 9 -
Ⅲ. 원자력(연) 보유 특허 및 연락처 원자력(연) 보유 특허 구분 발명의 명칭 1 소구경 배관 내부 검사로봇 출원번호 (출원일) 10-2014-0013237 (2014.02.05.) 등록번호 (등록일) 제1494784호 (2015.02.12.) 출원 국가 한국 담당자 연락처 구분 성명 전화 이메일 비고 기술이전 담당 유재복 042-868-2236 jbyoo@kaeri.re.kr - 함형욱 042-868-4538 ham@kaeri.re.kr - 발명자 김승호 042-868-2928 ROBOTkim@kaeri.re.kr - - 10 -