IoT 기술로 스마트하게 건설현장 관리한다


    최근 정부에서 스마트 건설기술 개발 사업이 추진되고 있는 가운데 IoT를 활용한 기술들이 스마트건설의 중요한 역할을 맡고 있다.


대표적인 기술이 바로 실시간 위치측위기술이다. 실시간 위치측위기술은 디지털맵을 통해 실내외에서 사람과 사물의 위치, 고정체와 이동체의 움직임을 실시간으로 확인할 수 있다. 스마트폰, PC만 있으면 장소와 시간에 구애없이 모니터링 할 수 있는 것이 특징이다.


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또한 현장의 환경특성을 정확히 파악하고, 최적의 무선기술을 통해 실내외 위치서비스를 제공한다. 작업자, 차량, 위험물, 자산 등에 대해 Outdoor에서는 GPS를 활용하고 GPS가 수신되는 되지 않는 Indoor 환경에서는 RTLS(Real Time Location Service) 엔진 기술을 활용해 실시간 위치를 측위한다.


건설현장에서는 작은 실수 하나라도 사고가 발생할 수 있기 때문에 안전사고 예방에도 중요한 역할을 하고 있다. 사고 발생 시 해당 지역 내 인원과 자산의 내용을 즉시 확인할 수 있고 위험지역 접근 경고 등 안전사고 예방과 빅데이터 분석을 통한 자산의 효율적 관리 등으로 활용된다.




또 다른 기술로는 Embedded IoT 기술이 있다. 이 기술은 현장에서 필요로 하는 각종 정보의 수집, 전달, 제어와 다양한 환경과 요구사항에 부합하는 성능을 갖추기 위해서는 제품에 즉각적이고 원천적인 Embedded 개발사항을 접목, 상용화하는 기술력이 절실히 요구되고 있어 이를 IoT 표준 환경에 맞추어 제품을 공급한다.


전문지식과 경험이 풍부한 전문 인력이 플랫폼 보드와 펌웨어 기반 제품을 통해 현장 환경에 최적화된 솔루션을 제공한다. 스마트건설, 스마트시티의 다양한 영역에서 활용되고 있다.


또한 최근에는 가상현실과 증강현실이 결합된 혼합현실기술 개발이 활발히 이뤄지고 있다. 여러 사용자 입력과 환경정보의 실시간 상호작용으로 Computing 데이터를 현실세계에 투영하여 가상과 현실 간에 인터렉션을 할 수 있는 기술이다.


제조, 수리, 유지보수, 시설관리 등 산업현장에서 작업자들에게 유동적으로 변화는 작업정보, 부품정보 및 작업결과를 실시간으로 제공함으로써 생산 품질을 높이고, 제품 서비스의 안정성을 확보할 수 있다.




이러한 IoT 기술을 개발하고 있는 ㈜아이티원은 실시간 위치기반 기술을 활용한 IT 분야에서 선두 기업으로 도약하기 위해 지난 2008년 설립됐다. 아이티원은 하드웨어 개발에서부터 솔루션 개발까지 R&D 역량을 보유하고, IoT 관련 제품과 솔루션을 고객에게 공급하고 있다. 현재 다양한 산업분야 중 스마트건설, 스마트제조, 스마트시티 관련 전문기업으로 도약했고, 4차 산업혁명 기술에 대한 연구개발을 지속적으로 추진하고 있다.


 


아이티원 김영평 대표이사(사진)는 “IoT 무선통신기술을 활용해 근거리와 중장거리 무선통신기술에 대한 원천기술과 다양한 현장 적용을 통한 무선통신 구축 노하우는 고객의 다양한 요구사항에 맞춘 최적의 IoT 통신환경을 구축하고 있다”며 “스마트제조와 스마트시티 관련 사업 분야에도 현장에서 축적된 데이터를 기반으로 빅데이터 분석과 AI Edge 기술에 대해 개발을 진행하고 있다”고 전했다.


한편 스마트건설은 건설현장에서 발생하는 안전사고를 예지, 예방함은 물론, 설계부터 시공, 유지관리를 넘어 스마트시티 운영 단계까지 연결되는 ICT 융합서비스인만큼 아이티원만의 IoT 기술력을 바탕으로 스마트건설 분야에서 활발히 사업을 이어나가고 있다.


서해선 고속철도 4공구현장 스마트건설, 서울문산 고속도로현장 스마트건설 등 대우건설이 추진하는 대우스마트건설(DSC)에 RTLS를 활용한 작업자 안전관리 서비스를 공급했으며, 최근 포스코ICT 건설현장에 스마트현 장관리를 공급하고 있다.




김 대표는 “보유하고 있는 실시간 위치측위기술, Embedded System, 조명제어기술, 혼합현실기술 등을 통해 관련 사업 분야에서 진보적인 서비스를 제공하고자 노력하고 있다”며 “스마트건설에서 스마트제조, 스마트시티로 연결되는 사업으로 확장하고, 국내뿐만 아니라 해외 진출을 통해 아이티원의 기술력을 인정받겠다”고 포부를 밝혔다.

[공학저널 전찬민 기자] 


스마트 기술과 노하우로 ‘대공간 안전’ 책임진다


     최근 건설 산업은 생산성 향상에 초점을 맞춰 기존 건설기술 개발과 더불어 ICT 기술 기반 ‘Smart Construction’ 기술 개발로 변화를 시도하고 있다. 특히 초고층건물, 복합시설, 지하공간 건설 등 대공간 건설이 이뤄짐에 따라 ‘방재·안전’ 기술 또한 매우 빠르게 발전하고 있다.


다양한 건설 기술 개발에 힘써온 GS건설(주)은 지난 2010년부터 초고층 복합시설 등 건축분야를 포함한 대공간 구조물에서의 재난 발생 시 인명피해 최소화를 위한 기술 개발을 지속하고 있다.


 

초고층빌딩 글로벌 R&BD 센터

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GS건설 기술연구소 기반기술연구팀이 개발한 대표적인 방재기술로는 초고층 화재 시나리오 선정기술, 피난과 인명피해 시뮬레이션 평가기술 등 첨단 방재기술과 함께 ‘화장실 대피 공간 활용기술’을 꼽을 수 있다.


일반적으로 대부분의 화장실은 벽, 슬라브 등이 콘크리트, 조적 구조로 시공된다. 화장실은 일반문을 사용하기 때문에 현관의 방화문과 같은 내화·차연 성능이 확보되지 않아 화재 대응성이 거의 없다.


GS건설은 물 공급이 용이하고 환기 성능이 있는 화장실의 특성에서 착안해 기존의 화장실을 대피공간으로 사용할 수 있는 기술을 개발했다. 화장실 대피공간 활용 기술은 추가적인 공간이 필요하지 않으면서 화재 대응성을 확보할 수 있는 기술을 적용했다.




이 기술의 핵심은 바로 출입문에 있다. 일반 출입문을 방화문으로 변경하지 않은 상태에서 방화문 성능을 구현할 수 있는 기술인 것이다.


일반문 상단에 미세노즐 구조를 적용한 수막형성 장치를 설치하면 문 표면에 분당 20리터의물이 공급돼 표면에 얇은 수막을 형성한다. 이 수막은 화재의 열을 차단할 뿐만 아니라 문틈으로 물이 채워져 차연 성능도 확보할 수 있다는 장점을 가진다.


또한, 화장실 내부로 연기가 유입되지 않도록 ‘양압(화장실 내부 압력>외부 압력)’을 유지하는 기술 또한 핵심요소로 꼽을 수 있다.


모든 화장실에는 악취·환기를 위한 배기 설비가 설치되어 있다. 이를 활용해 비상시에 급기로 전환, 내부의 압력이 외부보다 최소 20 파스칼 이상 높게 함으로서 화재 연기가 내부로 침입할 수 없도록 했다.


급기를 위한 팬의 구동은 세대 내 상시 전기와 연계되어 있으며 비상시에도 30분 이상 자체적으로 전기 공급이 가능한 보조전원공급 장치가 적용된 것이 특징이다.


GS건설은 화장실 대피공간의 수막형성 시스템의 내화성능을 검증하기 위해 한국건설기술연구원과 함께 ‘방화문 내화성능 시험 및 차연 성능 시험’을 수차례 수행했다. 그 결과 내화성능 1시간, 일산화탄소 농도 1ppm 미만을 유지할 수 있는 신뢰성을 확보했다.


이 기술이 주목받고 있는 이유는 또 있다. 현장시공 시간 단축에 용이한 것이다.


기축 화장실은 2인 작업 시 1일 이내 설치가 가능하고 신축의 경우에는 설비의 공장 생산·조립을 통해 별도의 공기 증가 없이 설치가 가능하다. 특히 화장실 대피공간 활용기술은 기존 유사 기술과 대비하여 추가면적이 필요하지 않아서 시공비용이 타 기술의 10~20% 수준으로 산정된다는 장점이 있다.


현재 이 기술은 화재 시 인명피해를 저감하기 위한 기술로 건설신기술 809호로 지정됐으며, 이미 경기도 광주시에 위치한 다세대주택(빌라) 신축 현장 약 200 세대의 화장실에 이 기술이 적용됐다.




GS건설은 화장실 대피공간 기술과 함께 ‘IoT 기반의 3D 빌딩 관제 및 능동형 피난유도 시스템’을 개발 및 최종적으로는 화재 위험요소를 예측하고 피해를 최소화하는 플랫폼을 완성하는 것을 마지막 단계로 계획하고 있다.



GS건설 기반기술연구팀 박준 연구원(사진)은 “방재 분야 연구개발, 기술지원뿐 아니라 전 분야에 적용이 가능한 말 그대로 건설기술의 기반이 되는 기술을 연구하고 개발하는데 총력을 기울이고 있다”며 “연구개발 목표 달성을 위해 GS건설 기술연구소에서는 연구 수행 내실화를 위한 연구소 문화 개선, 기술실용화 강화를 위한 제도 정비 등의 혁신활동을 추진하고 있다”고 말했다.


이밖에도 동종 시공사에서는 가지고 있지 않은 환기방재 분야 10년 이상의 연구개발 노하우를 통해 터널(철도, 도로), 건축(초고층, 복합시설), 플랜트(내화, 방폭) 분야의 다양한 기술을 보유하고 있다.


환기방재는 주로 터널에 적용되는 기술용어로, 터널에서는 평상시 환기로 작동하지만 비상시에는 제연을 할 수 있도록 설계한다. 이때 제연을 고려한 기계설비를 설계하면 환기는 충분히 가능한 수준이 된다. 여기서 착안해 개발한 기술이 바로 ‘장대터널 공사중 환기시스템’이다.


최근 서울·수도권을 중심으로 도심지 터널이 증가하고 있다. 공사 중 분진 정체에 의한 작업투입시간의 지연, 배출 분진에 대한 환경 민원해결에 대한 요구가 높았다.


이에 GS건설은 급속환기 이송팬을 개발하고 기존 급기용 환기팬의 성능을 최적화할 수 있는 저누풍 덕트를 적용했다. 여기에 터널 내 발생하는 오염물질을 저감하기 위한 세정식 집진기 개발과 이 설비들의 효율적인 운영과 경제성을 확보하기 위한 설계 최적화 기법을 적용했다. 현재 실제 현장에 적용될 수 있도록 기존 문제점과 개선을 반영해 상용화를 준비 중이다.


GS건설은 이에 그치지 않고 Smart Construction 선행기술 개발을 위해 수년 전부터 관련 연구를 자체적으로 수행하고 있다.


박 연구원은 “Smart Construction이 지속가능한 신사업 모델로 정착하기 위해서는 민간뿐만 아니라 정부와 관련 국책연구기관의 적극적인 협력이 필요한 상황이다. 따라서 관련 분야 전문가 육성을 위한 정부의 제도적 지원과 민간 기업에서 쉽게 접근할 수 없는 인공지능, 빅데이터, 블록체인 관련 기술을 선도적으로 추진할 필요가 있다”며 “특히 Smart Construction기술을 보유하고 있는 기업에 대한 혜택과 제도 개선 등을 하나의 창구(컨트롤 타워)를 통해 관리하며 시장의 혼란(중복 규제 등)을 최소화해야 할 것”이라고 전했다.


한편, 대부분의 기업 연구소와 마찬가지로 GS건설 기술연구소도 그동안 연구소의 양적 성장을 추진해 왔다. 올해 또한 과감히 연구수행 문화를 개선하고 기존 개발 기술의 완성도를 높이는 추가 연구, 개발 기술의 현장 적용 활동 등 연구 활동의 범위를 확장할 예정이다.


박 연구원은 “연구 수행 내실을 높이고 연구 결과의 사업 적용을 확대해 장기적으로 연구소의 연구 역량을 강화해 나갈 예정”이라며 “기술 실용화와 관련해서는 연구원의 실용화 활동 강화뿐만 아니라 전반적인 절차를 재정비할 계획이다. 기술 실용화의 확대를 위해 과제 진행의 전 과정에서 소통을 통한 의견 반영에 힘쓸 것”이라고 말했다.

[공학저널 김하늬 기자]

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