크레인 하강 시 시야 확보를 위한 부착형 카메라 모듈 가이드

초록

본 연구는 크레인 하강 과정에서 하중이 착지 지점을 가리는 문제를 해결하고자, 흡착컵으로 하중에 부착 가능한 소형 카메라·라즈베리파이·배터리 모듈을 제안한다. 실시간 영상 전송·처리와 레이저 포인터를 이용한 착지점 예측을 통해 현장 작업자와 운전자의 시각적 정보를 제공한다.

상세 분석

이 논문은 기존 크레인 안전 시스템이 주로 크레인 자체에 설치된 카메라나 궤적 기반 충돌 예측에 의존하는 반면, 하중 자체에 직접 시야를 확보하는 접근법을 제시한다는 점에서 혁신적이다. 모듈은 Arducam B0191, 라즈베리파이 4B, 50 mm × 150 mm × 127 mm 크기의 3D‑프린트 프레임, 532 nm 녹색 레이저 포인터, 그리고 리튬 배터리로 구성된다. 흡착컵을 이용해 사각형 형태의 하중(예: 프리캐스트 콘크리트 블록, 팔레트) 측면에 부착하며, 카메라 시야는 하중 아래를 수직으로 바라보도록 설계되었다.

영상 처리 파이프라인은 OpenCV 기반으로, 입력 RGB 영상을 그레이스케일 변환 → 가우시안 블러 → Canny 엣지 검출 → Hough 변환을 통해 수평선과 대각선 후보를 추출한다. 각 후보는 길이·각도·위치 점수(SCORE)로 평가되어 대표선이 선택되고, 이미지 경계까지 연장된다. 레이저 포인터는 HSV 색상 마스크와 형태학적 필터링을 통해 초록색 점을 검출하고, 그 중심 좌표를 구한다. 선택된 수평·대각선과 레이저 점을 이용해 착지점 교차점을 계산하고, 실시간으로 화면에 가이드 라인으로 표시한다.

실험은 실제 크레인 대신 1 m 간격으로 배치한 벽면에 모듈을 부착해 수행했으며, 5 m 거리까지 Wi‑Fi 기반 영상 전송이 안정적으로 이루어졌다. 세 개의 모듈을 동시에 사용해 각 코너에서 정보를 취합함으로써 다중 시점 가이드가 가능함을 확인했다. 다만, 실내 고정 프레임에 부착했기 때문에 진동, 풍동, 급격한 하강 등 실제 현장 조건을 완전히 재현하지 못했으며, 흡착컵에 의한 미세한 위치 오차와 레이저 포인터와 하중 표면 사이의 거리 편차가 착지점 예측 정확도에 영향을 줄 수 있다.

향후 연구에서는 실제 크레인에 부착해 현장 검증을 진행하고, 마그넷·클램프 등 보다 견고한 부착 방식을 도입해 오차를 보정할 필요가 있다. 또한, 사각형이 아닌 원통형·불규칙형 하중에 대한 영상 처리 알고리즘 확장과, 실시간 3D 재구성을 통한 정밀 착지점 추정도 고려될 수 있다. 이러한 개선이 이루어지면, 작업자와 운전자 간의 시각적 커뮤니케이션이 크게 향상되어 크레인 하강 사고를 현저히 감소시킬 것으로 기대된다.