1. 서 론
2. 연구방법
2.1 연구지역
2.2 작업일지 분석 방법
2.3 생산정보 기록 애플리케이션 설계
2.4 작업일지 작성 애플리케이션 설계
3. 연구결과
3.1 작업일지 분석 결과
3.2 생산정보 기록 애플리케이션 개발 결과
3.3 작업일지 작성 애플리케이션 개발 결과
4. 토 의
4.1 광산 현장에서의 실용적인 활용 방안
4.2 개발된 애플리케이션의 한계
5. 결 론
1. 서 론
4차산업혁명은 첨단 정보통신기술이 경제, 사회 전반에 융합되어 혁신적인 변화를 일으키는 차세대 산업혁명을 의미하는 용어로 2016년 세계경제포럼에서 처음 언급되었다(Chang, 2017). 인공지능, 사물인터넷, 빅데이터, 모바일 등 4차산업혁명 기술은 기존 산업과 서비스에 융합되거나 3D 프린팅, 로봇공학 등 여러 분야의 신기술과 융합되어 산업계 전반에 큰 변화와 혁명을 일으키고 있다. 특히 인력 감소, 고령화, 인건비 증가, 고객 요구 다양화와 같은 사회 및 경제적 문제에 직면한 제조업에서는 이러한 문제를 극복하기 위한 대안으로 4차산업혁명 기술을 적극적으로 도입하고 있다(Kim et al., 2019).
이러한 트렌드에 따라 광산업계에서도 발 빠르게 4차산업혁명 기술을 도입하기 위해 노력하고 있으며, 첨단 ICT를 광산 현장에 도입하여 스마트 마이닝을 구축함으로써 광산 작업의 효율성을 증대시키고 있다(Park and Jung, 2020). 국내에서도 사물인터넷과 스마트 센서 기술을 활용하여 광산 현장에서 데이터를 실시간으로 수집하고 이용하는 것에 대한 다양한 연구가 수행되고 있다. Jung and Choi(2017)는 지하 광산에서 광산 운반 장비의 이동시간을 측정하기 위해 블루투스 비콘을 활용하였으며, 이를 이용하여 트럭의 운송시간을 정량적으로 분석하였다. Park and Choi(2021a, 2021b)는 지하 광산의 내비게이션, 장비 근접 경고, 운반 장비의 이동시간 측정, 생산관리를 위한 시스템을 구축하기 위해 블루투스 비콘을 활용하였다. Kim et al.(2021)은 아두이노를 활용하여 제작한 스마트 헬멧과 블루투스 비콘을 이용하여 광산 현장의 중장비와 작업자 간의 충돌을 방지하기 위한 근접 경고 시스템을 개발하였다.
최근 스마트 마이닝의 요소 기술 개발에 관한 연구가 활발하게 수행되고 현장 적용 사례가 늘어나는 추세지만 아직 국내 광업의 스마트 마이닝 구축 수준은 광업 선진국과 비교하면 부족한 실정이다. 실제로 국내 광산은 낮은 수익구조로 인해 신기술에 대한 투자 여력이 부족하고, 현장 기능인력의 고령화로 인해 광산을 디지털화하는 데 어려움을 겪고 있다. 광산의 생산 작업 도중 트럭 운전기사가 작성하는 작업일지만 보더라도 국내 광산의 디지털화 수준이 낮다는 것을 확인할 수 있다. 광산 현장에서는 원석 생산 데이터를 기록하기 위한 목적으로 작업일지를 작성하고 있다. 현재 국내의 모든 광산 현장의 작업일지는 아날로그 방식인 수기로 일지를 작성하고 있으며, 이러한 일지는 장비 운행 도중 작성되기 때문에 안전사고에 대한 우려도 있다. 또한, 어두운 갱내 환경에서 작성해야 하는 어려움이 있으며 일지 작성에 대한 시간적 여유가 부족한 경우가 많다.
본 연구에서는 기존에 수기로 작성하였던 작업일지의 단점을 보완하고 실사용자의 디지털 역량을 고려하여 작업일지에 포함되는 원석 생산 데이터를 기록하고 작업일지를 자동으로 작성하기 위한 애플리케이션을 개발하고자 한다. 이를 위해 국내에서 가행 중인 4곳의 광산을 연구지역으로 설정한 다음 현장에서 사용하고 있는 작업일지를 확보하였다. 작업일지를 분석한 결과를 바탕으로 원석 생산 데이터 기록과 작업일지 작성을 위한 광산별 맞춤형 애플리케이션을 개발하였다.
2. 연구방법
2.1 연구지역
광산 현장의 원석 생산 데이터를 기록하고 작업일지 작성을 위한 애플리케이션을 개발하기 위해 국내에서 가행 중인 석회석 광산 3곳과 철광석을 생산하는 광산 1곳을 연구지역으로 선정하였다. 성신미네필드는 강원도 정선군에 위치한 지하 석회석 광산으로 주방식 채광법을 적용해 연간 100만 톤(2019년 기준)의 고품질 석회석을 생산하고 있다. 초유폭약(ANFO)과 에뮬라이트를 사용하여 1일 최대 6회 발파를 시행하고, 하루 3,500톤의 석회석 원석을 생산한다. 채광된 원석은 로더를 이용해 덤프트럭(25~40톤)에 적재되며 용도별로 각 선광장으로 운반되고 있다. 충무화학도 강원도 정선에 위치하고 주방식 채광법을 적용하여 석회석을 채광하고 있다. 주향 방향 N20E로 주 운반갱도를 개설한 다음 크로스 컷을 수평으로 개설하고 하부에 위치한 광체는 각 편으로 이어지는 램프를 이용해 연결하고 있다. 초유폭약, 메가마이트, 전기뇌관을 사용해 1일 평균 8회 발파하며, 하루 약 5,000톤의 석회석을 생산하고 있다. 생산된 석회석은 덤프트럭(24톤)에 적재되고 1~1.5 km 거리의 갱외에 위치한 파쇄장으로 운반된다. 우룡은 강원도 영월군에 위치한 석회석 광산으로 굴진식 채광법을 주 채광법으로 채택하고 있으며, 채광여건에 따라 주방식 채광법을 병행하여 광석을 생산한다. 하루 평균 4회 발파를 통해 약 3,000톤의 원석을 생산하고, 생산되는 원석은 로더와 트럭을 이용하여 적재 및 운반되고 있다. 삼양리소스는 경기도 포천시에 위치한 광산으로 철광석과 티탄철을 주로 생산하고 있다. 중단채광법을 적용하여 원석을 생산하고, 생산된 원석은 로더와 덤프트럭(15톤~25톤)을 이용하여 파쇄장으로 운반되고 있다.
2.2 작업일지 분석 방법
본 연구에서 연구지역으로 선정한 4곳의 광산에서는 모두 트럭과 로더를 이용하여 채광된 원석을 선광장으로 운반하고 있으며, 트럭의 운행과 일일 생산량 관리를 위해 생산 작업 시 작업일지를 작성하고 있다. 일지는 생산 작업에 투입되는 트럭 운전기사에 의해 작성이 되며, 생산작업에 투입된 차량 및 작업자 정보, 적재 및 하역지점, 적재시간과 같은 생산과 관련한 정보들을 기록하고 있다. 생산 작업이 완료되면 작성된 일지는 현장 관리자에 의해 취합되고 관리된다. 작업일지 작성에 필요한 원석 생산 데이터 기록과 작업일지 작성을 위한 프로그램을 개발하기 위해 각 연구지역에서 사용 중인 4종의 작업일지를 확보하였다. 또한, 광산별 작업일지에서 기록되는 정보를 비교 분석하였으며, 작업일지 작성 애플리케이션에 포함되어야 할 항목들을 도출하였다. Fig. 1은 연구지역에서 확보한 4종의 작업일지 샘플을 보여준다.
2.3 생산정보 기록 애플리케이션 설계
생산정보 기록 애플리케이션을 개발하기 위해 매사추세츠 공과대학교(MIT)에서 개발한 오픈소스 웹 애플리케이션인 앱 인벤터(App inventor)를 활용하였다. 앱 인벤터는 웹 브라우저 환경에서 애플리케이션의 화면 디자인과 코딩 기능을 함께 제공하는 것이 특징이다. 애플리케이션의 외형은 그래픽 유저 인터페이스(GUI) 방식을 이용하여 설계할 수 있으며, 애플리케이션의 동작은 코딩 블록을 드래그 앤 드롭 방식으로 맞춰가며 구현할 수 있다. 생산정보 기록 애플리케이션에서 원석 생산 데이터를 기록하는 방법은 2가지 형태로 구분할 수 있다. 첫 번째 방법은 광산의 주요 지점에 설치된 블루투스 비콘의 정보를 수신하여 기록하는 것이고, 두 번째는 사용자가 애플리케이션을 조작하여 직접 입력하는 것이다. 작업일지에 포함되는 항목들을 분석한 다음 운행정보 데이터의 입력 방법을 결정하였다.
블루투스 비콘은 주기적으로 사용자 정보(ID)와 수신된 신호의 세기(received signal strength indication, RSSI) 값을 블루투스 신호로 송신하는 장치이다(Jung et al., 2016). 본 연구에서는 블루투스 비콘을 광산 현장의 주요 지점에 설치하여 원석 생산과 관련한 데이터를 스마트 기기를 이용하여 기록할 수 있도록 애플리케이션을 설계하였다. 애플리케이션의 작동원리는 다음과 같다. (1) 광산 현장의 주요 지점(로더 포함)에 설치된 블루투스 비콘의 신호를 스마트 기기로 수신한다. (2) 스마트 기기는 신호가 수신된 시간 및 위치, 생산과 관련한 데이터를 기록한다. (3) 생산 작업 도중 기록된 데이터는 스마트 기기의 내장 메모리에 1차적으로 저장된다. (4) 내장 메모리에 저장된 자료(로그 데이터)는 무선통신이 가능한 구역에서 클라우드 서버로 전송된다. (5) 마지막으로, 클라우드 서버는 스마트 기기에서 전송된 로그 데이터를 지속적으로 저장하고 관리한다. 블루투스 비콘과 스마트 기기를 이용한 데이터 기록에 대한 시스템 작동원리는 Park and Choi(2021a)에 자세히 서술되어 있으니 참고하길 바란다.
적재 지점(혹은 로더) 및 하역 지점에 설치된 블루투스 비콘의 신호를 감지하면 애플리케이션은 사용자가 직접 정보를 입력할 수 있는 화면을 출력한다. 이때, 사용자는 광석이 적재 혹은 하역된 장소와 시점, 제품명, 하역 방식과 같은 정보를 버튼을 누르는 단순한 방식으로 입력할 수 있다. 차량의 정비사항이나 생산 작업 시 발생한 특이사항에 대해서는 사용자가 타이핑 방식으로 입력할 수 있도록 인터페이스 화면을 따로 구성하였다.
2.4 작업일지 작성 애플리케이션 설계
본 연구에서는 스마트 기기에 설치된 애플리케이션을 이용하여 기록되는 로그 데이터를 PC 환경에서 작업일지 양식에 맞춰 변환할 수 있도록 애플리케이션을 개발하였다. Fig. 2는 블루투스 비콘과 스마트 기기를 이용하여 데이터를 기록하는 것부터 클라우드 서버에 업로드된 로그 데이터를 작업일지의 형태로 변환하는 것까지 일련의 시스템을 나타낸 모식도를 보여준다.
작업일지 작성 애플리케이션을 개발하기 위해 마이크로소프트 오피스 제품군에 내장되어 있는 프로그래밍 언어인 VBA (Visual Basic for Applications)를 활용하였다. VBA는 비주얼 베이직(Visual Basic)을 기반으로 하여 매크로 언어를 범용화, 공통화한 프로그래밍 언어이며, 사용자가 엑셀, 액세스, 워드 등 오피스 제품의 기능을 정의하거나 확장할 수 있는 것이 주요 특징이다. 애플리케이션의 작동은 다음과 같이 2단계에 걸쳐 이루어진다. 먼저, (1) 클라우드 서버에 업로드된 로그 데이터 파일을 애플리케이션에서 불러온다. 다음으로, (2) 로그 데이터 파일에 저장되어 있는 정보는 광산 현장에서 사용하고 있는 작업일지 양식에 맞춰 변환된다. 애플리케이션을 통해 작성되는 작업일지는 4개 광산에서 사용하고 있는 작업일지 양식과 완전히 동일하게 구성되도록 설계하였다.
3. 연구결과
3.1 작업일지 분석 결과
작업일지 작성을 위한 원석 생산 데이터 기록 애플리케이션을 개발하기 위해 연구지역에서 사용하고 있는 작업일지 4종을 확보하였다. 그런 다음 일지를 분석하고 애플리케이션에서 기록해야 할 항목을 도출하였다. 작업일지를 분석한 결과, 광산 현장마다 목적에 따라 서로 다른 양식을 사용하여 일지를 작성하고 있었다. 작업일지에 포함되는 세부항목들은 모두 다르지만 일반 현황, 차량 현황, 운행 현황, 기타 사항의 4개 영역에 대한 정보를 기록하고 있었다. Table 1은 광산별로 작업일지에 작성하고 있는 항목들을 비교하여 나타낸 것이다. 일반 현황 영역에서는 생산 작업이 이루어진 날짜와 날씨 정보가 기록되며, 날씨의 경우 1개의 광산에서만 기록하고 있었다. 차량 현황 영역에서는 차량 및 작업자 정보를 모든 광산에서 기록하고 있으며, 운행시간, 운행거리, 주유량의 경우 일부 광산에서만 기록하는 것으로 나타났다. 운행 현황 영역에서는 채광된 원석의 적재 및 하역 장소, 적재시간(시점), 제품명, 하역 방식, 중량, 적재 로더에 대한 정보가 기록되며, 적재 장소와 제품명의 경우 모든 광산에서 공통적으로 기록하는 항목으로 나타났다. 마지막으로 기타 사항에는 트럭의 정비내역 혹은 생산 작업 시 발생한 특이사항에 대해 기록하고 있으며 모든 광산에서 공통적으로 기록하고 있었다.
광산별로 작성 중인 작업일지를 비교한 결과 성신미네필드의 경우 14개 항목을 포함하여 일지를 작성하고 있으며, 4개 광산 중 가장 많은 항목을 고려하고 있었다. 충무화학의 경우 12개, 우룡과 삼양리소스는 각각 8개의 항목을 포함하여 일지를 작성하고 있었다. 16개의 항목 중 날짜, 차량 정보, 작업자, 적재 지점, 제품명, 정비사항, 특이사항의 7개 항목은 모든 작업일지에서 공통적으로 포함하는 항목으로 나타났다. 이 외의 날씨, 운행 시간, 운행 거리, 주유량, 하역 지점, 적재 시간, 하역 방식, 중량, 적재 로더와 같은 항목은 일부 광산에서만 작성하는 항목으로 나타났다.
Table 1.
Items required to create a daily work report for each mine
3.2 생산정보 기록 애플리케이션 개발 결과
연구지역에서 확보한 4종의 작업일지를 분석한 결과 광산 현장마다 서로 다른 양식의 작업일지를 사용하고 있는 것으로 나타났다. 광산마다 일지에 포함하는 항목들이 서로 다르다는 것을 고려하여 본 연구에서는 광산 맞춤형으로 4종의 애플리케이션을 개발하였다. 애플리케이션에서 정보를 입력하는 방법에는 광산의 주요 지점에 설치된 블루투스 비콘의 정보를 수신하여 정보를 입력하는 방법과 사용자가 직접 애플리케이션을 조작하여 입력하는 방법이 있다. 본 연구에서는 작업일지 분석 결과를 바탕으로 항목별 데이터 기록 방법에 대해 결정하였으며, Table 2는 애플리케이션을 이용하여 기록되는 항목별 데이터 기록 방법에 대해 나타낸 것이다.
Table 2.
Method of data collection by item from truck operation
애플리케이션의 인터페이스는 크게 초기설정, 적재 기록, 하역 기록, 운행 기록의 4가지 화면으로 구성하였다. 초기설정 화면에서는 차량 정보와 작업자 정보를 입력할 수 있도록 설계되었다. 적재 기록 화면에서는 블루투스 비콘의 신호를 수신하여 획득한 정보를 바탕으로 트럭의 현재 위치를 알려줄 수 있는 정보와 지도가 출력되고, 사용자가 버튼을 누르는 방식으로 적재작업 내역(적재 지점, 적재 시간, 제품명 등)을 기록할 수 있도록 화면을 구성하였다. 하역 기록 화면도 마찬가지로 트럭의 현재 위치를 나타내는 정보와 지도가 출력되고 제품명, 하역 방식과 같은 하역작업 내역을 사용자가 직접 입력할 수 있도록 화면이 구성되어 있다. 마지막으로 운행 기록 화면에서는 생산 작업 현황을 요약하여 출력하고, 사용자는 생산 작업이 종료된 이후 운행거리, 주유량, 정비 및 특이사항을 입력할 수 있도록 인터페이스를 설계하였다. Fig. 3은 모든 애플리케이션에 동일한 형태로 포함되는 초기설정과 운행 기록 화면의 예시를 나타낸다. 사용자는 작업일지 애플리케이션의 초기설정 화면에서 사용할 차량의 종류, 차량번호, 작업자 정보를 클릭 혹은 타이핑하는 방식으로 설정할 수 있다. 초기설정 화면에서 입력되는 정보는 한번 설정하게 되면 다시 변경할 가능성이 작다. 따라서 애플리케이션을 처음 실행하여 설정하면 정보가 메모리에 저장되어 다시 입력할 필요가 없도록 설계하였다. 운행 기록 화면에서는 생산 작업 당일 수행한 운반 작업 현황을 확인할 수 있으며, 사용자는 해당 화면에서 운행거리, 주유량, 정비 및 특이사항을 입력할 수 있다.
Fig. 4는 성신미네필드에 적용하기 위해 개발한 애플리케이션의 인터페이스를 나타낸 것이다. 트럭이 적재장에 설치된 블루투스 비콘의 신호를 수신하게 되면, 애플리케이션의 화면은 Fig. 4(a)와 같이 적재 기록 화면으로 전환된다. 적재 기록 화면에서는 사용자가 직접 세부 막장의 명칭을 선택(클릭) 하고 적재작업을 기록할 수 있다. 또한, 석회석을 적재한 트럭이 선광장에 설치된 블루투스 비콘의 신호를 수신하게 되면 하역 기록 화면으로 전환되고, 사용자는 적재한 제품의 명칭과 하역 방식을 선택한 다음 하역작업을 기록할 수 있다(Fig. 4(b)).
충무화학의 애플리케이션 인터페이스는 Fig. 5와 같다. 충무화학의 경우 적재작업 시 세부 막장의 명칭을 기록하지 않기 때문에 적재 기록 화면은 Fig. 5(a)와 같이 구성된다. 해당 화면에는 적재 지점에 대한 정보와 지도가 출력되고, 사용자가 직접 적재작업을 기록할 수 있는 버튼이 위치하고 있다. 현장에서는 제품별로 하역 지점을 달리 운영하고 있기 때문에 하역 지점에 설치된 블루투스 비콘의 신호를 수신하게 되면 자동으로 제품명이 기록된다. 따라서 하역 기록 화면도 Fig. 5(b)와 같이 하역 지점에 대한 정보 및 지도가 출력되고 하역작업을 기록하는 버튼으로 구성되어 있다. 충무화학의 경우 실사용자의 스마트 기기 사용 수준을 고려하여 애플리케이션 조작 빈도를 최소화할 수 있는 방향으로 설계하였다.
우룡의 경우 기존에 수기로 작성하는 작업일지가 매우 단순한 형태를 가지고, 애플리케이션을 사용할 실사용자의 연령대가 높아 스마트 기기 사용에 대한 거부감과 사용 수준이 낮은 점을 고려하여 애플리케이션의 조작 빈도를 최소화하였다. 그 결과 Fig. 6과 같이 적재작업에 대한 정보만 기록할 수 있도록 적재 기록 화면에 대한 인터페이스만 설계하였다. 실제로 우룡의 광산 현장은 Fig. 1(c)와 같이 적재작업에 대한 정보만 일지에 기록하고 있다. 사용자는 적재 기록 화면에서 현재 트럭의 위치에 대한 정보를 확인할 수 있으며, 제품명에 해당하는 버튼 4개를 이용하여 적재작업을 기록할 수 있다.
삼양리소스도 쉬운 사용성을 중점적으로 고려하여 애플리케이션이 설계되었으며, Fig. 7과 같이 적재 기록 화면만 설계되었다. 다만, 삼양리소스의 경우 갱내뿐만 아니라 갱외에서도 운반 작업이 이루어지기 때문에 적재 기록 화면은 갱내 운반(Fig. 7(a))과 갱외 운반(Fig. 7(b))으로 각각 설계하였다. 갱내 운반의 경우 적재 지점에 설치된 블루투스 비콘의 신호를 수신하게 되면 자동으로 전환되고, 사용자는 광석 혹은 폐석을 클릭하는 방법으로 적재작업을 기록할 수 있다. 갱외 운반 작업에 대한 화면은 애플리케이션 상에서 갱외 운반 버튼을 클릭하게 되면 해당 화면으로 전환되고 사용자는 적재 지점과 적재한 제품의 종류를 선택하는 방법으로 적재작업을 기록할 수 있다.
3.3 작업일지 작성 애플리케이션 개발 결과
생산정보 기록 애플리케이션을 이용하여 기록되는 원석 생산 데이터는 생산작업이 종료되면 텍스트 파일 형태로 저장되고 날짜별, 트럭별로 구분하여 클라우드 서버로 업로드된다. 본 연구에서 개발한 작업일지 작성 애플리케이션은 클라우드 서버에 업로드된 로그 데이터 파일을 불러와 광산 현장에서 실제 사용하고 있는 양식에 맞게 일지를 자동으로 변환시켜 준다. 작업일지 작성 애플리케이션도 앞서 언급한 것과 같이 광산마다 일지의 양식이 서로 다르기 때문에 4종의 애플리케이션으로 개발되었다(Fig. 8). 그러나 로그 데이터 파일을 불러와 차량운행일지를 작성하는 원리는 모두 동일하다. 애플리케이션에서 로그 데이터 파일을 불러오게 되면 광산의 양식에 맞춰 일지가 자동으로 작성된다. Fig. 9은 연구지역에서 기록된 로그 데이터를 이용하여 작성한 작업일지의 예시를 보여준다. 연구지역에서 사용하고 있는 일지의 양식에 맞게 생산작업과 관련한 정보들이 일지에 자동으로 작성된 것을 확인할 수 있다.
4. 토 의
4.1 광산 현장에서의 실용적인 활용 방안
광산 현장에서는 생산 작업에 투입되는 장비와 생산량 관리를 위해 트럭 운전자가 작업일지를 작성하고 있다. 개발된 애플리케이션을 이용하면 블루투스 비콘의 신호 수신과 사용자의 입력에 의해 원석 생산 데이터를 기록할 수 있으며, 이를 이용해 트럭 운행에 대한 작업일지를 생성할 수 있다. 또한, 적재작업 시 애플리케이션은 원석의 적재작업을 수행한 로더의 정보도 함께 기록하기 때문에 로더에 대한 작업일지도 추가적으로 생성할 수 있다. Fig. 10(a)는 트럭에 설치된 스마트 기기에 기록된 로그 데이터를 이용하여 생성한 로더 작업일지를 나타낸다. 로더 작업일지의 경우 적재작업이 이루어진 장소, 상차 트럭의 정보, 상차 횟수, 운행시간에 대한 정보가 기록된다. 동일한 작업 날짜에 대한 개별 트럭의 운행일지를 모두 취합하면 Fig. 10(b)와 같이 운광일보의 형태로 작성할 수 있다. 운광일보에서는 적재지점별, 트럭별 운반 횟수 및 운광량(ton)이 기록되기 때문에 하루 생산작업에 대한 내역을 종합적으로 파악할 수 있다.
4.2 개발된 애플리케이션의 한계
4차산업혁명이 처음 등장한 이래로 사물인터넷, 빅데이터, 증강현실, 로봇과 같은 스마트 기술에 대한 도입과 적용이 다양한 산업분야에서 이루어지고 있으며, 광업분야에서도 스마트 마이닝 기술을 이용하여 광산 작업의 효율성을 높이려는 노력이 전 세계적으로 나타나고 있다. 국내 자원 개발 현장에서도 ICT 기반의 스마트 기술의 연구와 도입이 활발히 이루어지고 있다(Park and Jung, 2020). 그럼에도 불구하고 제조업과 비교했을 때 국내 광업의 스마트 마이닝 구축 수준과 표준화는 매우 낮은 수준을 보이고 있다. 또한, 스마트 마이닝 표준과 관련한 연구는 Park and Choi(2022)에 의해 수행된 광산 현장의 스마트 마이닝 기술 수준 진단평가 모델 개발이 유일한 실정이다. 스마트 마이닝 기술을 국내 광업 전반에 성공적으로 도입하기 위해서는 요소 기술의 개발뿐만 아니라 연구기관, 대학, 수요 및 공급 기업들이 직접 참여하여 국내 광산기업이 실제 사용 가능한 스마트 마이닝 표준모델의 개발이 필요하리라 판단된다. 본 연구에서는 연구지역에서 실제 사용 중인 작업일지를 분석한 다음 광산 현장의 원석 생산 데이터 기록과 작업일지를 자동으로 작성할 수 있는 애플리케이션을 개발하였다. 연구지역마다 작업일지를 통해 기록하는 정보가 다르고 서로 다른 형태의 양식을 사용하고 있기 때문에, 광산별로 4종의 애플리케이션 개발이 필요했다. 따라서 애플리케이션을 개발하는 데 있어 시간적, 비용적으로 비효율이 발생하였다. 모든 광산에서 범용적으로 사용할 수 있는 표준화된 작업일지, 원석 생산 데이터의 기록 및 분석, 교환에 대한 표준이 있었다면, 애플리케이션을 개발하는 데 걸리는 시간과 비용을 절약할 수 있었을 것으로 판단된다. 개발된 애플리케이션은 트럭 운전자가 적재 혹은 하역 작업 시 버튼을 클릭하여 작업을 기록하는 반자동의 성격을 가진다. 실무적인 관점에서 사용자의 편의성을 더욱 향상시키기 위해서는 스마트 기기에 내장되어있는 가속도, 자이로 센서와 같은 센서를 활용해 사용자의 개입없이 완전 자동으로 일지를 작성할 수 있도록 애플리케이션의 개선이 필요할 것으로 판단된다. 또한, 이러한 표준이 개발된다면 광산에 적용되는 각종 IT 시스템들의 상호 호환과 데이터 통합 및 관리를 효율적으로 수행할 수 있으며, 나아가 광업의 디지털 전환과 지능화를 촉진하는데 기여할 수 있을 것이다.
5. 결 론
본 연구에서는 광산 현장에서 트럭 운전자들이 스마트 기기를 이용해 원석 생산 데이터를 기록하고, 이를 이용해 PC 환경에서 작업일지를 작성할 수 있는 애플리케이션을 개발하였다. 이를 위해 국내에서 가행 중인 광산 4곳을 연구지역으로 선정하여 수기로 작성된 작업일지를 확보하였으며, 광산별로 일지에 포함하고 있는 항목들을 비교/분석하였다. 연구지역에서 확보한 4종의 작업일지를 분석한 결과 광산마다 일지를 통해 기록하는 정보와 작성 양식이 서로 다른 것을 알 수 있었다. 분석 결과를 바탕으로 작업일지 작성에 필요한 원석 생산 데이터 기록을 위한 애플리케이션을 광산 맞춤형으로 4종을 개발하였다. 애플리케이션은 광산의 주요 지점에 설치된 블루투스 비콘의 정보를 수신하거나 사용자가 직접 애플리케이션을 조작하여 정보를 입력하는 방법으로 생산 관련 정보를 기록할 수 있었다. 기록된 로그 데이터 파일은 클라우드 서버에 업로드되고, 업로드된 로그 데이터 파일은 작업일지 작성 애플리케이션을 이용하여 현장에서 사용하는 일지의 형태로 자동 변환할 수 있었다. 개발된 애플리케이션이 광산 현장에 보급되면 기존에 수기로 작업 일지를 작성하던 트럭 운전자와 이를 관리하던 관리자의 업무효율은 매우 높아질 것이다. 또한, 기존 작업일지 작성 방식에 의한 안전사고 우려도 감소시킬 수 있을 것이라 기대한다.
4차산업혁명이 등장한 이래로 제조업에서는 스마트 공장이라는 새로운 제조 패러다임이 제시되었으며, 스마트 공장에 대한 표준과 인증에 대한 제정과 관련 연구가 활발히 진행되고 있다(Korean Agency for Technology and Standards, 2016a, 2016b, 2016c, Woo et al., 2018, Cho, 2021). 그러나 국내 광업의 경우 스마트 마이닝에 대한 표준과 인증이 전무한 실정이다. 심지어 모든 광산에서 범용적으로 사용 가능한 표준화된 작업일지 양식, 관련 데이터에 대한 표준도 없는 상태이기 때문에, 본 연구에서는 광산 맞춤형으로 애플리케이션 개발이 이루어졌다. 따라서, 애플리케이션을 개발하는데 시간적, 비용적인 측면에서 비효율적인 문제가 있었다. 이러한 문제를 해결하고 생산 작업과 관련한 데이터 통합과 관리를 효율적으로 수행하기 위해서는 모든 광산 현장에서 범용적으로 사용할 수 있는 작업일지에 대한 개발이 필요하리라 판단된다. 또한, 생산 작업과 관련한 데이터 정보, 기록 및 분석, 교환에 대한 표준 개발도 필요할 것이다. 이러한 표준이 개발된다면 광산에 적용되는 각종 IT 시스템들의 상호 호환과 데이터 통합 및 관리를 효율적으로 수행할 수 있으며, 나아가 광업의 디지털 전환과 지능화를 촉진하는데 기여할 수 있을 것이다.
