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건설 현장 통신 환경에 대한 고찰

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작성자최고관리자 댓글댓글 0건 조회조회 27회 작성일 25-12-19 10:15

본문

1. 문제 정의

다중로봇 원격 관제 기술은 실험실 환경에서는 비교적 안정적으로 구현된다.
그러나 실제 건설 현장에 적용하려고 할 때, 통신 안정성은 가장 먼저 제약이 되는 요소로 나타난다.

본 기술 리포트에서는 “왜 건설 현장의 통신 환경은 실험실과 근본적으로 다른가” 에 대한 관점으로 정리한다.


2. 실험실 환경과 현장의 구조적 차이

실험실 환경은 다음과 같은 특성을 가진다.

· 고정된 공간 구조

· 안정적인 전원 공급

· 유선 네트워크 또는 간섭이 제한된 무선 환경

· 장비 이동 및 구조 변경이 거의 없음

반면, 건설 현장은 다음과 같은 조건을 전제로 해야 한다.
· 구조물이 공정에 따라 지속적으로 변경됨
· 작업 장비 및 자재 이동으로 전파 환경이 수시로 변함
· 통신 인프라(LAN 등)가 공정 중반 이후에야 도입되는 경우 다수
· 무선 장비 설치 위치가 고정되기 어려움
· 장비 파손, 전원 차단, 임시 철거 가능성 상존
이 차이는 단순한 “환경 차이”가 아니라, 통신 설계 자체를 다르게 요구하는 조건임

2-1. 건설 현장 통신 환경 실측 결과
본 기술 노트에서 언급한 통신 환경의 변동성은 현장 실측 결과를 통해 명확히 확인되었다.
건설 현장 내부에서 LTE 공용망을 기준으로 측정한 결과, 동일 현장 내에서도 통신 품질이 극단적으로 달라지는 구간이 존재했다.

<실측 결과 요약>

구분

 네트워크 신호 강한 구역

네트워크 신호 약한 구역

 다운로드(Mbps)

316.96 

0.39 

 업로드(Mbps)

5.31 

2.33 

 Ping(ms)

36.42 

168.46 

 Jitter(ms)

4.34 

125.71 

 Loss(%)

0.0 

0.0 


2-2. 실측 결과로 확인된 특징

위 측정 결과에서 주목할 점은 단순한 속도 저하가 아니라 다음과 같은 특성이다.
(1) 동일 현장 내 극단적인 성능 편차
- 다운로드 기준 약 800배 이상 차이 발생
- 위치 이동만으로도 관제 품질이 급격히 변화

(2) Ping·Jitter의 급격한 증가

- 패킷 손실은 없었으나, 지연 및 지터 증가는 원격제어·실시간 관제에 직접적인 영향

(3) “통신은 된다”와 “관제가 된다”의 차이

- 네트워크 연결 자체는 유지되지만, 실시간 제어·상태 동기화 관점에서는 사실상 사용 불가한 구간 존재

 

2-3. 실측 기반 시사점
이 실측 결과는 다음 판단을 뒷받침한다.
- 평균 속도 또는 이론적 대역폭은 현장 관제 품질을 설명하지 못함
- 건설 현장에서는 통신 품질의 ‘공간적 불균일성’이 상수로 존재
- 관제 시스템은 순간적인 고지연·고지터 상황을 전제로 설계되어야 함
즉, 건설 현장 다중로봇 관제에서는 “네트워크가 끊기지 않는가”보다 “나빠졌을 때 시스템이 어떻게 동작하는가”가 더 중요하다.

3. 현장에서 확인한 핵심 제약 조건

연구 및 현장 자문 과정에서 반복적으로 확인된 제약은 다음과 같다.

(1) 공용망 의존의 현실

- LTE/5G 공용망은 초기 현장에서 가장 빠르게 사용 가능한 통신 수단

- 그러나 구조물, 지하, 엘리베이터 샤프트 등에서 음영 구간 발생

- 트래픽 증가 시 지연(latency)과 패킷 손실의 변동성이 큼

(2) 유선 네트워크의 도입 시점 문제
- 유선 LAN은 현장 사무실 기준으로 제한적으로 먼저 구축
- 로봇이 실제 작업하는 구간까지 연결되기까지 시간 격차 발생
- 즉, 관제 시스템은 ‘LAN 없는 상태’를 전제로 시작해야 하는 경우가 많음
(3) 무선 장비의 운영·관리 문제
- Wi-Fi 기반 장비는 설치 자체보다 유지·관리 부담이 큼
- 공정 변경으로 위치 재배치 필요
- 배터리 기반 운용 시 관리 포인트 증가

4. 기술 검토 시 중요하게 본 관점

본 단계에서는 “최고 성능”보다 다음을 우선했다.

설치 가능한가

현장 관리자가 유지할 수 있는가

통신이 일시적으로 불안정해도 시스템이 버틸 수 있는가


이 관점에서,
- 단일 통신 방식으로 모든 상황을 커버하려는 접근은 현실성이 낮다고 판단했다.
- 현장 조건에 따라 공용망과 현장형 무선 방식을 병행 검토하는 구조가 필요하다고 보았다.
 

5. 현재 단계에서의 판단

1차년도 기준에서의 판단은 다음과 같다.

· 건설 현장 관제 시스템은 “항상 안정적인 네트워크”를 전제로 설계해서는 안 된다.

· 통신은 고정 인프라가 아니라 변동 요소로 다뤄야 한다.

· 관제 시스템은 통신 품질 저하를 전제로 한 구조적 여유가 필요하다.

이는 이후 단계에서 데이터 수집 구조, 이벤트 처리 방식, 보안 적용 방식 전반에 영향을 주는 전제 조건이 된다.


NSLab Tech Note

본 기술 리포트는 실제 연구·현장 검토 과정에서의 기술 자료로,
특정 제품이나 솔루션의 성능을 보장하거나 홍보하기 위한 목적은 아니다.