韓培勳 박사
88년 영국 UCE대학교 전자공학 석사
89년 영국 UMIST대학원 계측제어공학 석사
93년 영국 UMIST대학원 전자공학 박사
현재 LG산전 빌딩시스템연구소 제4연구실장
엘리베이터 인공지능 군관리 및 지능진단 원격감시 시스템 개발담당
오티스가 1875년 안전장치를 장착한 근대 엘리베이터를 처음 개발한 이래 엘리베이터와 에스컬레이터는 빌딩을 이용하는 사람들의 수직 및 수평 운송수단으로 필수 불가결한 요소가 되고 있다. 최근에는 아파트, 사무용 건물, 백화점, 호텔 등 대부분의 건물들이 고층화, 대형화하면서 엘리베이터 수요가 급증하고 있다. 또 소득의 증대와 고령화 사회로 진행되면서 대형 건물뿐 아니라 소형 건물에도 엘리베이터를 설치하는 경우가 점차 늘어나고 있다. 현재 국내에 가동중인 엘리베이터는 10만여대 정도, 전세계적으로는 5백만여대가 가동중인 것으로 추정된다.
이같이 엘리베이터 보급이 늘어나면서 보급대수에 비례해 전체 고장건수와 소비자들의 체감 불량률이 증가하고 있다. 따라서 엘리베이터의 신뢰성 확보를 위한 품질향상, 운행중인 엘리베이터들을 항상 안전하고 쾌적하며 최상의 상태로 유지할 수 있게 하는 정기적인 점검, 고장을 신속하게 처리하기 위한 24시간 서비스센터 운영, 고객들의 클레임 전에 적극적으로 문제를 해결하는 예방 중심의 유지, 보수 시스템 도입, 고장의 신속한 접수 및 처리와 객관적이고 정확한 고객 및 품질에 대한 정보수집, 수집된 정보의 유기적인 활용, 효율적인 조직의 운영 등을 위해 컴퓨터 통합 유지, 보수체계 구축 등이 중요해지고 있다.
일부 엘리베이터업체에서는 이런 요구를 충족시키기 위해 지능진단 엘리베이터 원격감시시스템을 개발하여 적용하고 있다. 엘리베이터업체들이 도입하는 원격감시시스템은 전국을 5대권역(서울, 부산, 대구, 광주, 대전)으로 나누어 지역별로 용량에 맞는 독립적인 원격감시시스템을 운용하는 것이다. 각 지역 원격감시시스템을 유기적으로 운용할 필요가 있을 경우 별도의 네트워크를 통해 상호 병합하여 운용할 수도 있게 하고 있다. 엘리베이터 원격감시시스템은 엘리베이터의 고장과 운행내용, 환경, 성능 등을 원격지에서 전화선으로 24시간 감시하고 이를 통해 수집된 자료를 분석, 문제를 자동으로 진단하며 더 나아가 문제를 사전에 예방하기 위한 보수 운용 시스템이다.
엘리베이터 원격감시시스템에는 DAU(Data Acquisition Unit)가 필수적이다. 현재 이 시스템은 국내에서 자체 기술로 개발되기도 했다. 이 장비는 엘리베이터에 설치, 엘리베이터의 운행상태 및 고장정보를 파악하여 서비스센터로 전달하는 역할을 하는 핵심장치이다. DAU에 의해 감시되는 내용은 운전 제어부의 종류와 기능에 따라 차이가 있다. 고장의 종류, 정전이나 지진, 화재와 같은 위급한 상황의 발생 여부, 승객이 승강기 내에 갇혀 있는지의 여부, 비정상적인 운전을 하는지의 여부와 이런 내용들을 구체적으로 판단하기 위한 보충 자료, 고장 진단과 부품 및 설비의 수명예측, 신규 설치후 성능분석과 미비점 분석을 위한 자료, 보수와 점검내용 확인을 위한 각종 입출력 내용과 변수들의 상태변화 과정에 대한 이력, 승객을 태우고 출발해서 목적 층에 도달하여 문을 여닫기까지의 전과정을 통하여 엘리베이터의 결함과 고장을 예견할 수 있고 서비스 효율이 나빠지는 것을 진단할 수 있는 중요한 상태들의 시간에 따른 변화과정, 승객의 부름에 대한 서비스 시간 분포, 주행중의 승차감, 목적 층에 도착할 때 착상 오차, 출발하고 정지할 때 쇼크의 크기 등과 같은 운행 효율과 성능을 진단하기 위한 내용, 부품과 설비의 교체시기 판단에 대한 신뢰성 향상과 기계실 과열방지를 위한 온, 습도 및 먼지 센서, 기계부품의 심각한 고장을 미리 예견하고 고장 부위를 진단하기 위한 진동 및 소음 센서의 측정 결과들이 감시되는 내용들이다.
서비스센터에 설치된 데이터베이스 서버(Server)는 20여만대의 엘리베이터 정보를 동시에 참조, 계산할 수 있도록 되어 있다. 특히 이 데이터베이스는 신속한 정보의 처리를 위해 기존에 사용되는 관계형 데이터베이스와는 차별화되는 객체관계형 데이터베이스를 적용, 정보처리 속도가 빠르고 정보관리가 효율적인 게 장점이다. 뿐만 아니라 이 데이터베이스는 관계형 데이터베이스로 구축되어 있는 기존 정보들까지 사용할 수 있어 종전 엘리베이터에 관한 정보를 효율적으로 이용할 수 있다.
최근에 선보인 엘리베이터 원격감시시스템과 기존 원격감시시스템의 차이는 구성면에서 나타난다. 첫째, 기존 원격감시 시스템은 하나의 대형 호스트가 데이터를 수집, 조회하고 여러 기능을 수행하는 중앙집중방식의 시스템이었으나 최근의 엘리베이터 원격감시시스템은 현재 여러 분야에서 적용되고 있는 클라이언트/서버 방식을 채택, 각 기능을 클라이언트에서 수행할 수 있어 시스템의 안정동작을 유지할 수 있다. 서버 시스템은 안정된 네트워크 기능을 제공하는 유닉스 시스템 기반으로 객체관계형 데이터베이스를 탑재하고 있으며 각 클라이언트 프로그램은 윈도환경 아래에서 다양한 GUI(Graphic User Interface)로 쉽게 다룰 수 있게 구성되어 있다.
둘째, 기존 원격감시시스템은 기능 수정 및 추가시 기존에 수행해온 프로그램을 거의 재사용하기가 힘들었으나 최신 시스템은 클라이언트에서의 기능추가 및 수정이 용이하다. OMT(Object Modeling Technology)기법을 사용, 각 데이터베이스의 테이블에 대한 기본 프로시저(procedure)를 직접 자료화(Method)하여 같이 관리함으로써 여러 개발자가 이 프로시저를 이용하여 일관성 있게 클라이언트 기능을 구현, 수정할 수 있다. 이런 기존 기능들은 많은 부분에서 재사용할 수 있다. 기본 기능에 대한 수정, 보완은 여러 클라이언트 프로그램으로 데이터베이스에 저장되어 있는 프로시저의 수정만으로도 손쉽게 구현해 시스템의 보수, 유지가 용이하다.
셋째, 서버의 데이터베이스 디자인은 객체 지향적인 장점을 이용해 여러가지 데이터 타입과 계승(Inheritance) 및 메소드(Method)를 사용하여 자연스러운 자료구조 및 자료의 효율적인 관리를 수행하도록 되어 있다. 또 다양한 멀티미디어 정보를 데이터베이스화 함은 물론 인터넷을 통한 자료의 조회를 수행할 수 있는 자료구조도 구축되어 있다.
특징적인 기능으로는 우선 자동 고장접수기능을 꼽을 수 있다. 기존에는 고장이 발생하였을 때 고객이 직접 서비스센터로 전화를 통해 고장 발생을 통보하고 이에 따라 해당 서비스 요원을 파견하는 과정을 거쳤으나 이제는 각 엘리베이터에 장치되어 있는 DAU가 고장 발생과 동시에 서비스센터로 자동 전화접수를 하게 되며, 해당 고장정보도 함께 전송하게 된다. 이를 토대로 서비스센터는 고장정보를 파악하여 더욱 신속하게 고장에 대응할 수 있게 되어 고객의 불편을 최대한 감소시켜 줄 수 있다.
또 하나는 온라인 모니터링 기능이다. 기존에 해당 엘리베이터의 현재 상태를 파악하기 위해서는 직접 현장에 나가는 방법밖에는 없었다. 이는 많은 이동시간과 상태파악을 위해 엘리베이터의를 가동하지 않아 많은 문제점이 있었다. 그러나 최신 시스템에 들어있는 온라인 모니터링 기능은 서비스센터에서 전국 어느 곳에 있는 엘리베이터라도 현재 동작상태를 상세히 파악할 수 있다.
고장진단 기능도 특징적인 것으로 기존 엘리베이터의 고장시 수리 및 예방작업을 전문가의 기술과 경험에 의존하였다. 새로운 시스템들은 고장 발생시 제공되는 여러 정보를 확률/통계적 분석과 전문가 시스템(Expert System)을 통해 정확한 고장의 원인을 찾을 수 있고, 빠른 수리를 수행할 수 있게 설계되어 있어 고객에게 신뢰감을 줄 수 있다.
고장 예방기능도 있는데 이는 발생된 고장에만 신경을 쓰는 유지, 보수 시스템에서 고장 가능성이 높은 부분을 미리 파악하여 가능한 고장을 최소화하자는 데 목적을 두고 있다. 이를 위해 여러 중요 부품의 사용 정도를 미리 계산, 노후로 발생 가능한 고장을 사전에 파악하여 신속한 부품교체로 고장을 사전에 예방하는 것이다. 또한 각 장치의 동작을 표준동작과 비교하여 이상 징조를 사전에 파악, 조정과 수리로 최대한 고장을 줄일 수 있다.
엘리베이터를 이용하는 승객이 위험한 상황에 처했을 경우 기존에는 승강기 내부에서 방재실과 인터폰을 통한 연락만이 가능한 경우가 많았다. 그러나 방재실에 상주하는 관리원 및 상주요원 부재사항이 비일비재해 이로 인해 실제적인 도움이 되지 못하는 경우가 많았다. 그러나 최신 원격감시시스템은 방재실과의 연락이 실패하였을 경우 서비스센터와 직접 통화를 할 수 있는 이차적인 기능을 추가, 승객의 불안을 해소할 수 있으며 제 2의 안전 사고를 예방할 수 있게 되어 있다.
이밖에도 연구, 생산, 영업, 보수 등 회사내 전부분에서 정보를 공유해 사용함으로써 더욱 신뢰성 있고 안전한 엘리베이터의 개발 및 고객의 요구에 부응할 수 있는 정보를 제공할 수 있는 여러 기능들이 개발되어 있다.
선진 업체들은 1980년대부터 엘리베이터의 고장감시와 종합 감시시스템을 개발, 운용하고 있다. 이는 고객이 더욱 안전하고 편안하게 엘리베이터를 이용할 수 있도록 하는 목적과 엘리베이터의 증가에 따른 유지, 보수 인원의 증가에 따른 인건비 문제를 자동화된 시스템을 통해 해소하고자 하는 복합적인 이유에서다.
우리나라에서도 일부 업체들이 기본적인 유지, 보수체계를 수립하여 사용해 왔으나 그 효율성은 미지수였다. 1990년대 중반에 접어들면서 선진국 업체는 진정한 원격진단 감시를 위해 AI(Artificial Intelligent)기술 및 전문가 시스템(Expert System) 등 첨단 기술을 도입한 지능진단 시스템을 구축하여 적용시켜왔다. 일부 업체들이 선보이고 있는 새로운 엘리베이터 원격감시시스템도 형식적인 유지, 보수 체제를 탈피하고 고객에게 신뢰와 안전을 줄 수 있는 새로운 형식의 유지, 보수 체제로 전환하고자 하는 데 목적을 두고 있다.
원격감시시스템이 성공적으로 정착되기 위해서는 무엇보다도 원격감시시스템이 엘리베이터보다 신뢰성을 갖도록 개발해야 함은 물론 사용자 모두에게 업무에 실질적으로 도움이 되도록 하여 이용을 활성화시켜야 한다. 시스템이 신뢰성을 갖도록 개발하는 것은 전적으로 개발자들의 몫이나 시스템이 사용자 모두에게 실질적인 도움을 주도록 개발되기 위해서는 사용자들의 적극적인 요구와 참여 없이는 불가능하다. 우리나라도 이같은 기술력을 더욱 성장시켜 엘리베이터뿐만 아니라 빌딩 설비 전반에 대한 효율적인 유지, 관리를 할 수 있는 시스템의 개발을 서둘러야 선진 업체와의 경쟁에서 승리할 수 있다.