임시 구조물, 스마트 기술로 사고 예방


    건설현장에서 가설구조물에 의한 사고가 빈번히 발생하고 있는 가운데 인공지능, IoT 등 최신 기술로 안전을 확보할 수 있는 단초가 마련됐다.


최근 K의료, K방역 등 분야에서 우리나라는 선진국 대열에 들어섰지만 산업재해분야는 상당히 열악한 상황이다. 고용노동부에서 2014년부터 2018년까지 조사한 산업재해 현황 분석 자료에 따르면 기인물별 전 산업 사망자 평균 793명 중 302명(38%)이 가설구조물에 기인한 사망자로 분류됐다. 이 중 평균 207명(69%)은 건설업의 가설구조물에서 발생한 사망사고다,


Safety Management of Steel Pipe Scaffold using UAV/한국방재안전학회

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이에 따라 임시 구조물 관련 재해 25%이상 저감이라는 목표로 스마트 안전 확보 기술이 본격적으로 개발될 계획이다. 임시 구조물 스마트 안전 확보 기술은 가설기자재 품질관리기술과 임시 구조물 설치·해체·운영 시 스마트 안전확보 기술의 두 가지 구성기술로 개발된다.


가설기자재 품질관리기술은 임시 구조물의 부품이라고 할 수 있는 가설기자재의 품질확보를 목표로 하고 있다. 이 기술은 ‘영상기반 가설기자재 형상관리 기술개발’, ‘가설기자재 비파괴검사(NDT)를 위한 포터블 디바이스 개발’, ‘손상정량화, 구조성능평가, 시각화를 위한 통합시스템 개발’, ‘가설기자재 상태 등급별 구조 성능평가 기술개발’, ‘가설기자재 품질평가와 관리기준 개발’ 등 5개 세부기술로 구성된다.




또한 가설기자재 품질확보를 위해 스테레오 비전과 SfM(Structure from Motion)을 이용한 3차원 형상모델링 기법, 영상처리와 AI기술을 이용한 손상 정량화기술 연구를 주로 진행한다.


특히 가설기자재 손상 정량화는 설명가능 인공지능(XAI, eXplainable Artificial Intelligence)을 적용해 기존 인공지능의 블랙박스식 추론의 한계 극복과 가설기자재 구조 성능평가의 투명성을 확보할 계획이다.


임시 구조물 설치·해체·운영시 스마트 안전 확보 기술은 가설기자재로 구성된 임시 구조물의 안전성 확보를 목표로 하고 있다.


XAI—Explainable artificial intelligence | Science Robotics

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‘임시 구조물 설치·해체 프로세스 정보 수집 기술개발’, ‘현장 영상 정보 기반 임시 구조물 모델링 및 구조안전성 분석 기술개발’, ‘현장 작업자 설치·해체 작업지원 시스템 개발’, ‘임시 구조물 안전 모니터링 설계 최적화 기술개발’, ‘무선 네트워크 기반 임시 구조물 안전 모니터링 기술 개발’, ‘임시 구조물 전주기 지능형 안전관리 시스템 개발’ 등 6개 세부기술로 구성된다.




이 기술들은 딥러닝을 이용한 임시 구조물 유형별 위험요인 분석과 IoT센서를 활용한 통합 관제기술을 통해 임시구조물 전주기 안전성평가를 수행한다.


이 두 가지 구성 기술은 가설기자재의 임대/납품, 반입과 임시 구조물의 설치/해체, 운영의 전 과정에 거쳐 활용되며, 총 6년의 연구개발 기간 중 초기 2년 동안 핵심기술 개발을 완료한다. 이후 4년에 거쳐 자체 테스트베드, 현장 테스트베드 적용을 통해 점증적으로 기술을 고도화할 예정이다.


이러한 임시 구조물 스마트 안전확보 기술개발에는 연세대학교 산학협력단을 중심으로 인하대학교 산학협력단, 성균관대학교 산학협력단 등 여섯 개 공동연구기관과 두 개의 위탁연구기관 등 총 아홉 개 기관의 연구진이 참여하고 있다. 연세대학교 산학협력단은 증강현실과 딥러닝을 활용한 시설관리, 건설현장 위험 경보 시스템, 건설객체 실시간 모니터링 등 다수의 관련연구를 수행해 왔으며 이번 기술 개발에 책임 연구기관을 맡고 있다.


이번 과제에 참여한 연구진은 이미 임시 구조물 안전에 적용 가능한 인공지능, IoT, 증강현실, 로봇기술 등 최신 ICT기술과 관련한 우수한 연구성과를 보유하고 있다.



연세대학교 건설환경공학과 김형관 교수(사진)는 “앞으로 임시구조물 스마트 안전확보를 위한 핵심기술개발에 집중할 계획이며 세부 기술개발 내용과 관련해 명확하고 정략적인 목표로 최선을 다해 필요한 기술 확보에 매진할 생각”이라며 “이후, 개발된 기술을 평가하고 공유를 통해 더욱 완성된 단계로 나아가는 것이 목표”라고 말했다




그는 이어 “이러한 노력을 통해 개발된 기술이 실제 건설현장에서 효과적으로 활용될 수 있도록 시장체계에도 관심을 기울이고, 안전기술의 해외 전파에도 노력하고자 한다”고 덧붙였다.


건설안전은 최종적으로 하나의 기술만 가지고 해결될 수 있는 문제는 아니다. 현재 많은사고가 수익성을 이유로 안전관리가 제대로 이루어지지 않는 중소규모 현장에서 발생한다는 사실이 이를 뒷받침하고 있다. 이제는 사회적 공감대 형성이 반드시 병행돼야 한다는 것이 김 교수의 의견이다.


김 교수는 “연구단의 성과는 건설산업의 제도와 문화의 변화로 완결될 것이라는 차원에서 많은 격려와 관심 부탁드린다”고 당부의 말을 전했다.

[공학저널 전찬민 기자] 

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