교량 시공 '원격·자동화'로 공기↓ 생산↑

 

     스마트 기술의 도입으로 건설현장의 생산성 저해 요인을 해소하고 건설 공기를 단축시킬 수 있는 기술이 개발된다. 그 기술이 바로 ‘도로구조물 원격·자동화 시공 기술’이다.


이 기술은 크게 교량과 관련된 ‘고소(高所)/고위험 시공 원격화’와 터널과 관련된 ‘TBM 시공자동화’로 구성돼 개발된다.


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Telerobotics 기반 교량 고소/고위험 시공 원격·자동화 기술은 인력 기반으로 이루어지는 주요 고소/고위험 공종인 교량용 거더 거치와 교각 현장시공을 로봇, MR 기술 등을 활용해 원격으로 수행하는 기술이다.


이 기술을 적용하면 인력에 의해 수행되던 현재의 교량용 거더 거치를 복수의 이동식 크레인이 협업해 거더를 자동으로 운반하고 원격 조종자가 원격로봇(tele-robot)을 제어해 최종 위치에 정밀하게 거치하는 방식으로 전환된다. 또한 교각 현장시공은 자동 승하강 작업대 위에 배치된 복수의 로봇을 현장감 높은 MR 환경에서 원격 조종자가 제어해 시공하는 방식으로 전환된다.


머신러닝 기반 기계화 터널(TBM) 자동화 기술은 지반과 TBM 굴진 데이터와 머신러닝 기술을 활용하여 TBM장비 운전을 자동화하고 전방을 예측해 TBM 시공 리스크를 감소시키는 기술이다.




본 기술을 적용하면, 운전자의 숙련도에 의존했던 TBM 시공이 자동화되고 굴진면 전방의 위험지반을 정확하게 예측해 장비의 가동률이 향상된다.


이러한 교량 시공 원격·자동화 기술들은 위험한 위치에 투입된 인력으로 수행되던 거더 거치와 교각 시공 작업을 대신하게 되고, TBM 시공 자동화 기술은 TBM 장비에 S/W 형태로 적용돼 운전원을 대신해 TBM 장비를 자동으로 운전하고 굴진면 전방의 위험성을 실시간으로 예측해 알려주게 된다.


이러한 건설현장의 기술적인 변화는 시공기간의 단축과 건설 생산성을 향상시키는 효과가 나타날 것으로 기대를 모으고 있다.


앞으로 원격 또는 자동화 건설 기술의 활용 범위가 넓어진다면 건설현장의 작업환경이 개선돼 건설업에 대한 이미지 쇄신은 물론, 청년층의 유입과 숙련 기반 확보에 큰 역할을 할 것으로 예상된다.


이 기술들의 주관연구기관인 한국건설기술연구원은 다양한 분야의 연구진이 협력해 융합연구를 수행하고 있으며 세 개 연구부서에서 네개 연구팀들로 구성됐다. 인프라안전연구본부에서 원격시공 장비 개발과 자동화 거푸집 개발을 담당하는 두 개의 팀, 미래융합연구본부에서 원격제어 기술 개발을 담당하는 연구팀, 그리고 지하공간안전연구센터에서 TBM 운전자동화 기술 개발을 담당하는 연구팀이 참여했다.


참여하고 있는 연구팀들은 이번 과제에 참여하기 전부터 관련된 충분한 연구경험을 축적하고 있는 전문성이 높은 연구진이라고 자부하고 있다.


이번 연구과제의 책임자인 한국건설기술연구원 이상윤 수석연구원(사진)은 “현장 작업성을 개선하고 공사기간의 단축을 위한 구조 개발을 수행하며, 생산성 향상을 위해서는 시공 장비의 적극적인 도입이 필요하다고 느꼈다”며 “건설 노동자의 고령화와 숙련 노동자의 감소가 지속되는 건설현장의 기술적 니즈를 해소시킬 수 있는 매력적인 과제라고 생각한다”고 말했다.


한편 건설현장에서 원격·자동화 기술의 적용이 활성화되기 위해서는 장비나 로봇을 이용한 작업에 대한 적절한 대가 산정 기준인 품셈이 마련될 필요가 있다는 목소리가 높다. 이를 통해 기업에게 합리적인 대가가 주어진다면 개발된 기술의 적용이 활성화되는 것은 물론이고 관련기술에 대한 기업의 적극적인 투자도 이뤄질 전망이다.


 


이 연구원은 “이번 연구 과제를 통해 개발되는 기술을 활용하는 기업의 이윤으로 얻어 질 수 있는 경제적 효과를 입증하는데 집중할 계획”이라며 “장기적으로는 극한지·극서지등 인력으로 접근과 작업이 매우 어렵거나 불가능한 환경과 같이 원격 로봇, 원격 제어 기술이 효과적으로 적용될 수 있는 다양한 분야로 기술 적용 범위를 넓히고 싶다”고 말했다.


기업의 이윤이 담보되지 않는다면 건설현장에 자동화된 장비가 도입되기는 어려울 것이라는 게 이 연구원의 의견이다. 이러한 경제적인 논리는 건설현장의 안전 관리에 대한 사각지대가 존재하는 이유기도 하다.


이 연구원은 “연구 성과를 통해 원격·무인화되고 자동화된 기술이 결과적으로 기업의 이윤으로 이어질 수 있다는 것을 보여주고 싶다”며 “이러한 결과로 인해 기업의 투자가 활성화되고 건설 노동자에게 안전하고 쾌적한 작업 환경이 주어진다면, 연구자로서 큰 보람을 느낄 수 있을 것”이라고 전했다.

[공학저널 전찬민 기자]

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