세계 최초 중부하 지능형 쉴드 TBM 커터 교환 로봇 현장 투입 성공

최근 중국 쉴드 TBM(터널 굴착기) 산업이 새로운 돌파구를 마련했다. 세계 최초의 중부하 지능형 쉴드 TBM 커터 교환 로봇이 가압 상태에서의 커터 교체 작업을 성공적으로 완료하며 본격적인 현장 투입에 들어갔다.

쉴드 TBM 커터 헤드의 절삭 공구는 마모가 빠르고 교체가 잦은 반면, 교체 작업은 오랫동안 인명 피해 위험이 높고 작업 효율이 낮다는 문제를 안고 있었다. 2008년, 중국은 6바(bar) 가압 상태의 커터 교체 기술을 처음으로 돌파했지만, 한 조의 인력이 작업할 수 있는 유효 시간은 20~40분에 불과했으며, 이후 수 시간의 감압 과정이 필요해 여전히 높은 비용이 소요되고 있다.

이러한 난제를 해결하기 위해 중국 엔지니어들은 ‘상압 커터 교환’ 기술을 지속적으로 모색해 왔다. 이는 ‘안전 격리 챔버’를 추가해 인력이 상압 상태에서 작업할 수 있도록 하는 방식이지만, 커터 헤드 공간의 한계로 인해 복잡한 지반 조건에서의 고효율 굴착 요구를 충족시키기 어려웠다.

2020년, 중국철로건설주식유한공사(CRCC) 14국은 연구개발 팀을 구성했고, 6년간의 연구 끝에 세계 최초의 중부하 지능형 쉴드 TBM 커터 교환 로봇을 개발했다. 이 로봇은 11개의 독립적 관절을 갖추고 있으며, 최대 500kg의 적재 능력을 보유해 직경 10~18미터급 초대형 쉴드 TBM 커터 헤드를 커버할 수 있다. 3D 적외선 머신 비전 위치 결정 시스템과 디지털 트윈 지능형 관제 시스템이 탑재되어 위치 정밀도는 1mm 이내에 달하며, 최적의 커터 교체 경로를 자동으로 계획할 수 있다. 단일 디스크 커터 교체 시간은 25~40분에 불과하며, 효율은 50% 이상 향상되었고, 전 과정이 캡슐 내 무인 작업으로 진행된다.

로봇의 하드웨어와 소프트웨어는 100% 국산화되었으며, 완전한 독자적 지적 재산권을 보유하고 있다. 현재 30여 건의 특허와 7건의 소프트웨어 저작권이 출원되었다.

첸치후(錢七虎) 중국공정원 원사는 이 성과가 교통공학 장비의 자주화·무인화·지능화 발전에 새로운 경로를 제시했다고 평가했다. 

원문 출처: 인민망 한국어판