백합나무 임분에서 텔레오퍼레이션 기술을 활용한 벌도 및 조재 작업 생산성 분석

김균형1*, 오재헌1, 문호성1, 이현승1, 주홍식1, 정다운1

(1국립산림과학원 산림기술경영연구소)

Productivity Analysis of Teleoperated Felling and Bucking Operations in a Liriodendron tulipifera Stand

Gyun-Hyung Kim1*, Jae-Heun Oh1, Ho-Seong Mun1, Hyeon-Seung Lee1, Hong-Sik Ju1, Da-Wun Jeong1

(1Forest Technology and Management Research Center, National Institute of Forest Science)

요약: 국내에서 최근 3년간 산림작업에서 발생하는 재해자 수는 증가하는 추세를 보이고 있으며, 이를 감소시키기 위한 다양한 연구가 지속적으로 수행되고 있다. 특히 임업기계를 활용한 목재수확 작업의 경우 경사지나 장애물이 많은 작업 환경에서 이루어지는 특성상, 전도·전복과 같은 사고 발생 위험을 고려해 볼 수 있다. 국외에서는 이와 같은 문제를 해결하기 위해 직접적으로 인간이 위험한 장소에 개입하지 않도록 기계의 로봇화, 텔레오퍼레이션(teleoperation) 등의 기술을 도입하고, 이에 대한 실증 연구를 수행하고 있다. 국내에서도 임업기계의 전도·전복 사고를 예방하기 위해 텔레오퍼레이션 기술 개발 연구를 수행하고 있으나, 이에 대한 실증 연구가 부족한 실정이다. 따라서 본 연구는 국내에서 개발한 임업기계 텔레오퍼레이션 기술을 백합나무 임분에 적용하여, 벌도 및 조재 작업에서의 생산성을 분석하기 위해 수행되었다. 이를 위해 20년 이상의 임업기계 조종 경력이 있는 오퍼레이터 1인을 대상으로, 직접 기계에 탑승하여 벌도 및 조재 작업을 수행할 때와 텔레오퍼레이션으로 벌도 및 조재 작업을 수행할 때의 생산성을 비교하였다. 오퍼레이터가 기계에 탑승하여 작업할 때 벌도 및 조재 작업 생산성은 각각 27.22 m3/SMH, 11.97 m3/SMH가 산출되었으며, 텔레오퍼레이션으로 작업할 때 벌도 및 조재 작업 생산성은 각각 10.63 m3/SMH, 6.61 m3/SMH가 산출되었다. 이와 같은 차이는 모니터 화면을 통한 원근감의 제약과 더불어 비디오 프리즈(video freeze) 현상이 원인이 될 수 있다. 향후 모니터 원근감의 제약을 해소할 수 있는 보조 제어 시스템 그리고 비디오 프리즈 현상을 해소할 수 있는 무선통신 시스템을 접목한다면, 임업기계 텔레오퍼레이션 기술을 고도화할 수 있을 뿐만 아니라, 생산성 향상에도 기여할 수 있을 것으로 기대된다.

Abstract: Over the past three years, the number of casualties in forestry operations has shown an increasing trend, and various studies have been continuously conducted in Korea to reduce such accidents. In particular, timber harvesting operations using forestry machinery are typically conducted in steep or obstacle-rich environments, where the risk of accidents such as rollovers and tip-overs must be taken into consideration. In other countries, technologies including robotic systems and teleoperation have been adopted to avoid direct human intervention in hazardous environments, and various experimental studies have been undertaken to verify their effectiveness. In Korea, research on the development of teleoperation technology has also been conducted to prevent rollover and tip-over accidents of forestry machinery, but empirical studies on this technology remain insufficient. Therefore, this study was conducted to analysis the productivity of felling and bucking operations by applying domestically developed teleoperation technology for forestry machinery to a Liriodendron tulipifera stand. For this purpose, a comparative analysis was conducted using a single operator with more than 20 years of experience in forestry machinery operation, comparing productivity between performing felling and bucking operations while directly on-board the machine and performing the same operations via teleoperation. When the operator performed the tasks on-board the machine, the productivity of felling and bucking operations was 27.22 m³/SMH and 11.97 m³/SMH, respectively, whereas under teleoperation, the productivity was 10.63 m³/SMH for felling and 6.61 m³/SMH for bucking. Such differences may be attributed to limitations in depth perception through the monitor screen, as well as the occurrence of video freeze phenomena. In the future, the integration of assistive control systems capable of compensating for depth perception constraints and wireless communication systems that can resolve video freeze issues is expected not only to advance forestry machinery teleoperation technology but also to contribute to improvements in productivity.

Keywords: Teleoperation, Felling and Bucking, Productivity, Forestry machinery, Accidents

사사: 본 연구는 산림분야 재난·재해의 현안해결형 연구개발사업(2023475A00-2325-BB01)에 의해 수행되었다.