현대엔지니어링, 국내 최초 AI 플랜트 자동 설계시스템 개발 ㅣ 용접철근 자동화 기술 WBM(Welded wire/Bar Mat)
현대엔지니어링, 국내 최초 AI 기반 플랜트 자동 설계시스템 개발
현대엔지니어링이 국내 최초로 AI(인공지능)를 적용한 설계 자동화 시스템을 개발하는 데 성공했다.
현대엔지니어링은 15일 AI 머신러닝을 활용한 플랜트 철골구조물 자동 설계 시스템 개발을 완료해 관련 특허를 출원했다고 밝혔다.
이번에 개발한 철골구조물 자동 설계시스템은 엔지니어가 직접 입력하는 수작업 방식보다 설계에 필요한 시간을 줄여 업무 효율을 높일 수 있다. 또 AI 머신러닝 알고리즘을 활용해 구조물의 최적 형태를 제안할 수도 있다. 현대엔지니어링은 이를 기반으로 설계단계에서 시공성 검토가 이뤄져 시공물량 절감이 가능할 것으로 기대했다.
철골구조물은 플랜트 사업에서 대형 컴프레서, 펌프 등 외부환경에 민감한 기계를 실내에서 운영하기 위한 시설물로써, 일반적으로 철제 기둥과 철제 빔을 이용해 시공되는 실내 체육관이나 대형 창고와 유사한 형태다.
그동안의 구조설계 과정은 구조해석 프로그램을 이용해 설계자가 부재(部材)를 직접 선택하고 수치를 입력하는 방식이었다. 따라서 설계자의 주관적인 판단이 개입되고 표준화에 어려움이 있었다. 구조설계 변경이 필요한 경우에는 비용과 시간이 증가해 효율성이 저하되기도 했다.
그러나 이번에 현대엔지니어링이 개발한 철골구조물 자동 설계 프로그램을 통해 설계자가 건물의 크기, 하중, 형태 등 기본적인 설계 조건만 입력하면 10분 이내로 구조설계가 가능해졌다. AI 분석 시스템은 최적의 구조물 형태를 예측해 시공 물량을 최적화시킬 수 있으며, 설계·시공간 오차가 거의 없어 공기 단축은 물론 설계 비용도 약 20% 이상 절감되는 것으로 예상됐다. 현대엔지니어링은 AI 자동 설계시스템을 입찰사업과 수행 프로젝트에 도입해 수주 경쟁력 확보와 원가절감이라는 두마리 토끼를 노리고 있다.
현대엔지니어링은 이번 철골구조물 자동 설계 시스템 개발을 시작으로 ‘2D도면 3D 모델링 자동 변환’, ‘배관/케이블 루트 자동 설계 (Auto Routing)’, ‘전 공종 도면 자동화 설계 및 물량 산출’ 등 10여 개의 설계 자동화 기술을 개발할 예정이다.
현대엔지니어링 관계자는 "업계 최초로 AI 기반 플랜트 자동 설계 시스템을 개발했다는데 의미가 크다"며 "더욱 치열한 경쟁이 예상되는 플랜트 시장에서 IT기술을 활용한 융합기술 시너지를 통해 기술경쟁력과 원가경쟁력을 지속적으로 확보하겠다"고 밝혔다.
유병훈 기자 조선비즈
용접철근 자동화로 시공 품질 ‘획기적 향상’
철근 시공 자동화를 통해 생산성은 물론 시공 품질까지 향상될 전망이다.
현재 국내 건설 산업은 다른 산업에 비해 생산성 저하의 문제에 직면하고 있다. 특히 인건비 상승뿐만 아니라 기술 숙련자의 노령화, 기피현상 등으로 건설 산업 경쟁력에 영향을 주고 있다. 철근 시공의 경우 대부분 인력으로 시공되고 있으며, 4차산업혁명 기술의 도입이 미비해져 경쟁력을 혁신적으로 높일 수 있는 기술 개발이 필요한 상황이다.
다스코의 WBM(용접철근매트)이 적용된 기둥틀의 예시./사진=퍼듀대학교(Purdue University) 홈페이지
4차 산업혁명 기술의 핵심은 데이터의 디지털화다. 이에 따라 철근 공정을 디지털화해 경쟁력을 확보할 수 있는 기술이 개발돼 주목을 받고 있다.
또한 생산의 자동화를 위해 콘크리트 프리팹 기술 개발에 용접철근 기술이 중요한 역할을 하고 있다. 그 기술이 바로 WBM(Welded wire/Bar Mat)이다.
WBM은 기존의 낱개 철근 작업 시 현장에서 손으로 연결하는 인력 시공을 생략하고, 공장에서 고강도의 냉간 신선 또는 열간 압연 철근을 일정 크기의 격자 형태로 연속 자동용접을 통해 제작한 후 이를 현장에 운반해 설치하는 기술이다.
특히 철근 자체의 이형과 용접점으로 부착력과 정착력을 높일 수 있으며, 연속 자동용접 설비 활용으로 철근단면적과 간격이 정확하다.
이를 위해서는 소재의 생산에서 가공을 거쳐 용접설비 등의 주요 설비가 필요하며, 이러한 설비간의 정보는 BIM 데이터 활용으로 철근 공정을 디지털화한다.
이러한 기술이 완성되면, 현장설치 콘크리트는 물론 특히 PC 공장에 직접운반 제공함으로써, 복잡한 철근의 가공조립 부분을 획기적으로 해결할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
다스코 WBM 시험시공 현장 /철강금속신문
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이러한 철근 공정 기술을 개발한 다스코(주)는 1996년 동아에스텍이라는 상호로 설립돼 철강재 도로 안전시설물 제작을 시작으로 철강재 교량난간의 제작과 시공 등을 포함해 현재는 방음 터널 등 국내 최대의 도로안전시설물 제작시공 전문기업이다. 이후 건축용데크플레이트와 단열데크로 분야를 확대했고 지난 2018년 중견기업 지정을 받으면서 상호를 다스코로 변경했다.
최근에는 태양광 하지재 제작시공 분야와 신사업으로 구조용 선조립 용접철근사업을 추진 중에 있다. 또한 국내 건설업의 과제인 건설 생산성 향상을 목표로 이번 연구사업에 참여했다. 특히 건설업에서 인력시공 비중이 가장 큰 철근의 공장제작을 통해 생산성을 획기적으로 높이는 동시에 품질까지 향상시키기 위해 2019년 신사업으로 용접철근사업을 착수했다.
이를 발전·확대하기 위해 스마트 건설사업의 디지털 기반 도로구조물 설계-제작-시공 지원기술 개발 연구를 수행하고 있다.
용접철근 기술은 철근의 현장설치와 공기를 철근 직경에 따라 60%~80%까지 줄일 수 있다는 분석결과가 미국과 유럽에서 제시됐고, 1997년 한국토지주택공사(LH)에서도 검증된 바 있다.
특히 품질 면에서도 설계에서 의도한 정확한 철근 간격을 확보할 수 있기 때문에, 균열의 방지와 예측이 가능한 것은 물론 인건비 절감도 특징이다.
다스코 윤태양 부회장(사진)은 “철근분야에 한 가지 사회적 걸림돌은 대형 건설사의 경우 소재와 절단가공 부분은 소재사에 사급으로, 설치 부분을 철근콘크리트 업체에 하도급형태로 운영되고 있다”며 “이를 철근소재에서 시공까지의 전체 생산성을 고려한 발주제도의 개선이 필요하다”고 말했다.
한편 다스코는 현재 참여사(PC사)와 연계해 진행 중에 있는 도로 구조물에 용접철근 기술을 적용할 예정이다. 향후 연구단 테스트베드 사업에 적극 협력해 용접철근 분야의 생태계를 구축함으로써 국내 건설산업의 생산성을 높이는 데 기여하고자 한다.
윤 부회장은 “국내 건설산업이 처한 상황을 고려할 때, 현재의 생산성 수준을 선진국 수준으로 끌어 올려야 하는 한국건설산업의 미래가 걸려있는 사안임을 모두가 인지하고, 이 분야에서의 국내 생태계 구축에 모두가 노력할 것을 부탁드린다”고 전했다.
[공학저널 전찬민 기자]
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