디지털 기반 도로구조물 설계시공 기술 Pre-Fab가 선도

도로 구조물 디지털화, 프리팹이 이끈다

    디지털을 기반으로 도로구조물의 설계부터 시공까지 지원하는 기술이 개발된다.

현재 국내 건설분야의 공급체계는 현장 인력 중심으로 이뤄져 있다. 이에 따라 타 산업 대비 디지털화가 더디고, 생산성이나 기술력이 제자리걸음을 하고 있다는 지적을 피하지 못하고 있는 실정이다.

최근 이를 혁신적으로 개선하기 위한 방안으로 ‘DfMA(Design for Manufacturing and Assembly)’를 도로구조물의 프리팹화에 도입하려는 움직임이 일고 있다.

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DfMA는 정보 가치를 인식하고 이에 기반 해 제조업의 생산성을 향상시키는 기술이다.

이번 도공의 ‘스마트 건설기술 연구개발 사업’은 이러한 DfMA기술을 통해 설계분야의 디지털화와 시장 확장을 도모하고 프리팹 부재의 고품질화와 원가절감을 목표로 생산기술을 개발하고 있다. 이에 따라 중앙대학교 사회기반시스템공학부 심창수 교수(사진)가 이번 사업의 주요한 과제로 꼽히고 있는 ‘도로구조물 설계-제작-시공 지원기술 개발’의 책임을 맡으며, 기술 개발에 대한 기대가 높아지고 있다.

그는 “프리팹을 통한 다양한 기술 개발을 위해 최선을 다 할 계획”이라고 말했다.

심 교수가 전하는 이번 과제에서의 주요 개발 예정인 기술은 세 가지로 나눠 볼 수 있다.

첫 번째 개발 예정기술은 ‘프리팹 구조의 디지털 엔지니어링 모델’이다. 이 기술은 건설 분야의 BIM 기술을 타 산업영역으로 확장 가능하도록 인터페이스를 개발하고, 건설 산업 내에서는 설계와 제작 정보의 연계를 모델 기반으로 수행할 수 있도록 하는 기술이다.

특히 국내 인프라의 고품질화를 위해 미학적인 디자인을 3차원 콘크리트 프린터와 로봇 가공기술을 활용해 프리팹 구조에 구현할 수 있도록 하는 기술이라고 말할 수 있으며, 실제 적용을 통해 실증하는 연구를 수행할 예정이다.

두 번째는 ‘콘크리트 프리팹 제작/시공 혁신기술’이다.

DfMA 기반의 콘크리트 프리팹 부재 자동생산 기술, 철근 선조립과 공장생산 기술, 실시간 품질검사 기술을 예로 들 수 있으며, 이를 확산하기 위한 표준과 지침개발도 예정돼 있다.

세 번째는 ‘강구조 프리팹 제작/시공 혁신기술’이다. 강거더와 강합성거더에 대한 DfMA 기술 기반의 현장인 력 최소화 기술, 디지털 모델 기반 제작 장비 인터페이스와 디지털 가조립 기술, 프리팹 강구조의 연결부 기술과 설계-제작 간 정보흐름을 지원하는 구조전개 자동화 기술 등이라고 말할 수 있다.

Design For Manufacturing and Assembly/Cetrix Tablets

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심창수 교수는 “DfMA는 제조업 분야에서 이미 검증된 기술이지만 이를 건설 산업에 적용하기 위해서는 프리팹 구조에 대한 컨텐츠의 디지털화가 필요하다”며 “이를 위해 초기 단계인 3차원 콘크리트 프린팅 기술이나, 로보틱스에 의한 가공 기술이 적용될 예정이다. 품질검사 자동화를 위한 광학 측정 기술들도 활용된다. 성능모델 개발을 위한 스마트 센싱, 해석 연동기술, AI에 의한 예측 기술들도 함께 적용될 예정”이라고 말했다.

한편, 심 교수는 이번 연구 과제를 통해서 디지털 설계기술을 전문기업들이 자체 보유해서 설계를 수행하고 이를 설계사들이 활용해, 시공성과 성능이 보장된 설계를 생산성 높게 완성할 것으로 예상하고 있다고 전했다.

프리팹화 된 도로구조물을 설계에 반영하면 설계 시간을 단축하고 설계 완성도를 높일 수 있기 때문이다. 게다가 설계가 완료되면 바로 연계된 제작모델에 연동해 디지털화 된 제작이 수행되고 공장 자동화의 수준도 높아져 인력 의존성까지 줄이고, 고품질의 부재와 생산원가 절감까지 기대되고 있다.

심창수 교수

이를 뒷받침하기 위해서는 발주 체계, 산업 구조 등의 개선이 필요하다는 목소리도 들리고 있다. 새로운 기술의 시장 진입에 장애물이 되기 때문이다.

심 교수는 “품셈기반의 견적체계가 유연해져야 하고 제품단위로 개발되는 혁신적인 프리팹 기술에 대해서는 제품단가 기반의 비용 산정이 가능해져야 한다. 기술 개발 기업이 개발에 따른 이익을 공유할 수 있어야 한다”며 “정부는 국가 인프라의 조달 시장을 매개로 방향을 설정하고 기업이 사전에 기술적 토대와 사업 영역의 변화를 준비할 수 있도록 해야 한다. 스마트 기술은 국가의 경계를 넘나들기 때문에 지금까지 국내 건설시장의 해외기업 진출의 걸림돌이 사라지게 될 것이다. 이러한 상황에 우리 기업도 해외 시장과 국내 시장의 구분이 없는 시장 환경이 필요하다”고 말했다.

그는 이어 “스마트 건설기술은 단순하게 특정 공법이나 기술을 개발하는 사업이 아니다. 건설산업 전반에 환경을 변화시키고 의사소통의 수단을 바꾸는 일”이라며 “스마트 프리팹 기술이 설계, 제조, 가설, 유지관리 기술 플랫폼의 핵심으로 자리 잡게 되기를 바란다”고 덧붙였다.

[공학저널 전찬민 기자]

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