Hot Tech - CCTV 카메라 유지보수를 위한 오토리프트 시스템
Hot Tech는 기술을 선도하는 혁신기업으로부터 듣는 최신 기술동향입니다.
▲ 송무상 대표 (주)오티에스
기술개발의 배경
CCTV(Closed Circuit Television)는 최근 유선이나 무선 전송로를 이용해 화상을 전송하는 CCTV 카메라를 지칭하며, 산업현장의 공정 감시뿐만 아니라 교통, 방범, 방재, 교육, 의료 등 다양한 용도로 사용되고 있다.
CCTV 카메라는 촬영 화각의 범위를 넓히기 위해 감시지역의 고소에 설치되는 것이 일반적이다.
이로인해 설치 및 유지보수 직업 관련 추락재해의 위험성이 내포되어 있으며, 실제 고용노동부의 통계에 의하면 산업재해 92,265건 중 추락재해는 14,228건으로 전체 재해 중 15%, 사망이 955건으로 위험성이 매우 중대하다.
또한, 국토교통부 e-나라지표에서 공개한 공공기관 CCTV 설치현황에 따르면 2015년 7월 기준 65만여 대가 설치되었으며, 사회질서 유지의 필요에 따라 설치 대수가 날로 증가하고 있다.
이에 반해 설치대수와 비례하여 증가하게 될 유지보수 소요에 대한 대책은 미흡한 현실이다.
특히 수직 사다리나 안전발판이 없는 고소지역의 유지보수를 위해서는 반드시 고소 차량의 사용 비용이 발생하게 되며, 이 경우 유지보수 비용이 증가하게 되어 사용자의 재정적 부담으로 이어질 수 있다.
이러한 문제점을 해소하고 변화하는 CCTV 시장 흐름에 빠르게 대응하기 위해서는 안전하고 경제적인 유지보수 솔루션이 반드시 마련되어야 한다.
CCTV 카메라 오토리프트 시스템은 이러한 유지보수 현장에서 발생할 수 있는 문제점을 극복하기 위해 창의적인 아이디어를 현실화한 제품으로 3건의 등록특허를 보유하고 있으며(제10-1037658호 전기시설물, 제10-1299121호 CCTV 카메라 A/S용 오토리프트 장치, 제10-1479697호 CCTV 카메라 유지보수용 오토리프트 장치), 중소기업청 성능인증(제27-341호)과 조달 우수제품(2015024호)으로 지정되어 있다.
CCTV 카메라 오토리프트 시스템은 모터로 구동되는 릴에 감긴 벨트와 벨트의 종단에 고정되는 소켓에 CCTV 카메라를 장착하여 10~30m 높이의 고소에 설치하게 되며, CCTV 카메라를 자동으로 승·하강함으로써 지상에서 안전하고 경제적으로 작업할 수 있는 환경을 제공한다.
핵심기술 내용
(1) 소켓중계시스템
CCTV 카메라 오토리프트 시스템은 구성상 CCTV
카메라와 외부배선 연결점 사이에 위치한다.
특수하게 설계된 10~16개의 상·하부 소켓 핀과 이를 내장하는 상·하부 소켓 하우징, 벨트가 갖춰지며, 접속시 전원, 영상신호, 제어 신호를 중계한다.
(2) 리프트와 제어시스템
10~30M 고소위치로 10kg 하중을 리프팅할 시 전력
소모 최소화를 위한 저 전력 웜기어 모터와 토크 개선을 위한 기어, 이를 제어하기 위한 제어 보드와 센서가 내장되며, 외부에서 작동을 제어할 수 있도록 유선 스위치와 무선리모컨이 갖춰진다.
또한, RS-422/485 프로토콜을 활용한 원격제어 및 모니터링을 할 수 있다.
기술개발 과정
CCTV 카메라 유지보수를 위한 리프트 기술은 2006년부터 구상되었으나 산업재산권으로 인정받은 선행기술은 ‘특허 제10-1037658호 전기시설물’로 부터 기인한다.
이 기술의 경우 전주의 상단에 뻗어 나오는 구조물에 CCTV 카메라가 위치하며, 전주 하단부에 있는 도르래에 감긴 스틸 와이어가 전주 내부를 통해 상단의 CCTV 카메라와 연결되도록 구성되어 있다.
이를 통해 전주 하단에 있는 도르래를 인력으로 동작시키게 되면 와이어가 풀어지거나 감기게 되어 CCTV 카메라를 리프팅 하는 일종의 수동 리프트 기술이라 할 수 있으며, 해외 제품의 경우 이 기술을 주로 적용하고 있다.
또한, CCTV 카메라의 전원을 중계하는 2개의 단자가 갖춰져 있어, 접속 시 CCTV 카메라 ON, OFF 할 수 있는 기능이 구현되었으나, 영상이나 제어 신호 중계는 고려되지 않아 이를 보강하는 기술을 개발하기 시작하였다.
‘특허 제10-1299121호 CCTV 카메라 A/S용 오토리프트 장치’와 ‘특허 제10-1479697호 CCTV 카메라 유지보수용 오토리프트 장치’는 기존의 특허를 보완하여 현재의 제품형태를 나타낸 기술이다.
도르래 구동방식을 모터구동 방식으로 변경하고 MCU 제어 보드와 리프트 작동 제어용 무선리모컨 제어부를 추가, 기존의 수동제어에서 탈피하여 자동화하였으며, 유연한 설치 지원을 위해 제어 보드의 슬롯화와 분리형 제어보드가 구현되어 고장 시 쉽고 빠른 정비가 가능하도록 하였다.
소켓중계시스템의 경우 기존의 전원 중계뿐만 아니라 제어 신호와 영상신호의 중계를 위해 개수가 증가하였으며, 이를 구조적으로 구현하기 위해 상, 하부 소켓 하우징과 소켓 핀이 개발되었다.
소켓 하우징의 경우 경도와 윤활성을 갖도록 합성수지를 사용하였으며. 열전도 방지와 절연성능을 갖추도록 하였다.
소켓 핀의 경우 신호의 감쇄 요인을 줄이고 접속부를 내구성 있게 설계하여 10년의 수명주기를 고려하도록 하였다.
제품의 신뢰성은 KOLAS 규격시험을 통해 검증하였는데, 외부 환경의 영향을 최소화하여 제품 성능에 이상이 없어야 하므로 강원지방 최저기온의 극값인 영하 39.4℃를 고려한 저온시험(-40℃)과 여름철 복사열에 의한 제품의 온도상승을 고려한 고온시험(+70℃), 습지에서의 운용 적합성을 확인하기 위한 온습도시험(Rh 95%)과 방진방수시험(IP55)을 진행하여 제품의 신뢰성에 문제가 없음을 확인하였다.
또한 제어 보드, 모터, 하네스가 내부에 내장되어 있으므로 KC 인증규격의 전파 적합성 시험을 진행하여 EMC/EMI에 관한 안전성과 내구성에 이상이 없음을 확인하였다.
이 시스템은 주로 고소에 설치되므로 바람에 의한 운용성능이 검증되어야 하며, 시험 기준을 수립하기 위해 산간지방인 미시령(연간 평균풍속은 8.4m/s, 5m/s 이상 풍속 비율은 75.6%)과 섬지방인 마라도(연간 평균풍속은 8.1m/s, 5m/s 이상 풍속 비율은 86.8%)의 기후특성을 기준으로 풍속 0~17.1m/s에서 시험을 진행하여 강풍에서의 접속유지에 문제가 없음을 확인하였다.
파급 효과 및 전망
CCTV 카메라는 생활주변이나 산업현장에서 지속해서 투자, 설치되어 재해 발생 요인을 최소화하는 감시 체계로써 활용되고 있다.
특히 재해 발생 시 골든타임 내 인명과 재산을 최우선으로 보호하는 데 필요한 수단으로, 장애 발생 요인을 최소화하여 지속적인 운용이 가능하도록 하는 유지보수의 중요성에 대한 인식의 전환이 필요한 시점이다.
앞서 언급한 바와 같이 기존의 CCTV 카메라 유지보수는 추락사고의 위험성 및 유지보수 비용 증가와 더불어 무인화로 인한 인력 감축 등의 영향으로 즉각적인 고장 처리가 어려워 감시정보 수집의 공백을 초래할 수 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해서는 새로운 유지보수 솔루션이 필요하다.
공기업의 경우 한국전력공사가 최초로 CCTV 카메라 오토리프트 시스템을 무인 변전소의 감시용 CCTV 카메라에 적용하여 최소의 인력구성으로 즉각적 고장정비 실현, 추락재해 및 이차적 감전사고를 방지할 수 있다.
한국철도공사의 경우 초기모델을 동대구역과 부산역에서 시범 운영한 후 도입하여 전철 변전소 및 KTX 도심구간 지하 차로 등에 적용하고 있다.
한국수자원공사의 경우에는 품질개선 성과공유과제를 통해 지역 관리단 두 곳에서 시범 운용하여 제품의 성능을 검증한 후 댐, 정수장 등의 보안시설에 점차 적용 범위를 확대하고 있으며, 대전광역시의 경우도 방범용, 교통단속용 CCTV 카메라에 적용하고 있다.
민간기업은 무인 자동화 공정 감시를 위해 CCTV 카메라를 운용하고 있는데 특수한 환경에 설치되어 유지보수 소요가 빈번하게 발생하는 경우가 있다.
예를 들어 원료저장시설은 분진의 영향으로 CCTV 카메라의 렌즈를 자주 세척해야 하며, 작업자가 방진복을 입고 고소에서 세척 작업을 해야 하는 어려움이 발생하는데 이 경우 작업자의 추락사고 위험뿐만 아니라 공정상 재해 발생의 요인으로 작용할 수 있다.
이러한 이유로 현대제철 당진제철소의 경우 먼저 원료저장시설에서 시범 운용하여 효용성을 확인하였으며, 2016년부터 점차 적용 범위를 확대하여 안전하고 경제적인 유지보수 환경을 구축할 예정이다.
또한, 향후에는 국방보안시설에 적용하길 기대하고 있다.
특히 전방지역과 같이 철책 후방 5~10m 높이에 설치된 CCTV 카메라 고장 시 장병이 전주에 등반하여 유지보수를 수행하는 데 있어 낮은 기온과 폭설은 전주사다리의 빙결로 이어져 낙상사고의 요인이 될 수 있고, 고소 작업 시 장병들이 적에게 노출될 수 있을 뿐만 아니라 산악지역 특성상 신속한 이동과 사다리 운반에 어려움이 발생하는 등의 여러 가지 문제들을 일소할 수 있기 때문이다.
결과적으로, 기술적 측면에 있어 해외국가에서 안전, 비용절감 목적으로 활용되는 CCTV 카메라 유지보수용 리프트의 국내 기술기반 및 지식재산권을 확보하게 되었고, 중소기업청 성능인증과 조달청 우수제품 지정으로 품질에 대한 신뢰성을 확보하게 되었으며, 해외제품 대비 경량화, 소형화하여 기술적 진일보를 이루었다.
특히 3배 이상 저렴한 가격경쟁력을 확보하여 수입대체효과뿐만 아니라 해외시장을 선도할 수 있는 제품으로 거듭날 수 있으리라 기대하고 있다.