건설산업의 디지털 전환을 위한 첫 걸음 : 스마트건설
2022년 7월, 국토교통부 건설정책국 기술정책과는 「스마트 건설 활성화 방안 S-Construction 2030」을 발표하였다. 즉, 디지털 전환을 통해 글로벌 건설시장을 선도하겠다는 비전 아래, 2030년까지 건설 전 과정의 디지털화와 자동화를 달성하겠다는 목표를 설정하여 ‘건설산업 디지털화, 생산시스템 선진화, 스마트건설 산업 육성’이라는 총 3가지 추진과제를 제시하였다. 이제 건설업계는 이러한 정책에 발맞추어 변화하는 비즈니스 환경에 대응해야 한다. 즉, 건설 전 과정에 스마트 기술이 활성화될 수 있는 환경을 구축하여, 낮은 노동 생산성, 중대 재해, 환경 오염 등의 건설산업의 각종 난제를 효과적으로 해결해야하는 상황에 직면했다.
본 고에서는 당사가 기술 시연회를 비롯한 학술대회, 세미나 등에서 건설업계 관계자들과 공유하였던 내용을 바탕으로 설계단계부터 현장의 협업 효율 향상, 검측 간소화, 데이터 기반의 안전관리와 같은 다양한 분야에서 현대건설이 적용한 스마트건설기술 활용 사례를 소개하고자 한다.
설계 검토 및 품질 개선 사례
당사는 2010년부터 BIM 전담팀을 구성하여 입찰설계부터 기본설계, 실시설계단계로 활용 범위를 지속적으로 확대하였다. 이러한 준비를 바탕으로 건설 전과정에서 BIM이 의무적으로 도입된 최초의 토목 프로젝트라 할 수 있는 안성~구리간 고속도로 14공구 현장의 설계 BIM을 성공적으로 수행하였다. 기본설계부터 BIM을 적극적으로 도입한 것은 물론이고, 시공 및 유지관리단계의 BIM 활용을 고려한 실시설계 BIM을 수행함으로써, 국내 최장 경간 콘크리트 사장교의 설계 품질 향상에 기여하였다. 이러한 성과를 인정받아 빌딩스마트협회가 주관하는 BIM Awards 2017에서 토목부문 최고상인 국토교통부 장관상을 수상하는 쾌거를 이루었다.
김포-파주 2공구 현장에서는 복잡한 TBM 설비를 BIM으로 구축하여 기존의 2D 도면에서는 발견하기 어려웠던 설계상의 문제점이나 사용성 개선 사항 등을 효과적으로 검토할 수 있었다.
아울러 TBM의 BIM 모델을 기반으로 VR을 구현하여, 실제 작업 시퀀스를 시뮬레이션한 후, 운용 중에 발생 가능한 위험 요소나 시공성 저해 요소들을 가상 환경하에서 검토하였다.
시공성 개선 사례
스마트건설기술 중, 현장의 시공성 개선에 가장 직접적인 효과를 낼 수 있는 기술을 꼽으라면, 건설장비에 설치하여 장비 기사의 장비 운용을 도와주는 MG(Machine Guidance)/MC(Machine Control) 기술을 들 수 있다. MG 장비는 주로 굴삭기에 설치하여 다양한 공종에 활용하고 있다. 특히 토목 현장의 수중 사석 쌓기, 수중 준설 작업, 관로 터파기 등의 공종은 시공성 개선 효과가 검증되어 필수적으로 활용되고 있다.
굴삭기와 달리 도저나 모터그레이더는 블레이드(배토판)를 통해 면 고르기 작업을 수행하는데, MC 장비는 설계 경사에 맞게 블레이드를 자동으로 조절해주므로, 숙련도가 부족한 장비 기사로도 충분한 수준의 시공 품질을 확보할 수 있었다. 또한 사전 측량없이도 장비 기사가 모니터 상의 시각적 정보만으로 작업을 수행할 수 있으므로 측량 외업에 투입되는 인력을 줄일 수 있었고, 장비 인근에서 측량을 수행할 수밖에 없었던 위험한 작업을 배제하여 측량기사의 안전을 확보할 수 있었다.
시공관리 효율성 향상 사례
민수용 드론의 가격이 낮아지면서 농업이나 영화 산업과 같은 타 산업에서 드론 활용이 급증하던 2015년 무렵, 현대건설도 건설 현장에서도 드론을 활용하기 위한 방안을 적극적으로 모색하기 시작했다. 특히, 면적이 넓은 토공 현장을 드론으로 촬영하여 지형 측량을 수행할 수 있는 기술을 적극적으로 개발하였다.
이를 통해, 발주기관이나 유관기관의 인허가를 비롯한 각종 업무 협의에 효과적으로 활용하고 있다. 특히, 현장의 업무 현황 및 협의 사항이 자연스럽게 드론 사진 상에 기록되고 공유되면서, 디지털 정보를 기반으로 한 업무 체계가 확산되는 계기가 되었다.
높은 정밀도를 요구하는 측량 및 검측 업무에는 레이저 스캐너와 같은 LiDAR(Light Detection And Ranging)를 적극적으로 현장에 활용하는 것이 효과적이다. 이에 당사는 국내 건설업체 최초로 MMS(Mobile Mapping System) 장비를 구비하여 정밀 측량 및 디지털 맵핑 작업에 투입하고 있다.
안전관리 효율성 향상 사례
4차산업혁명기술 중 대중에게 가장 인상 깊게 다가온 기술은 빅데이터/AI 기술이 아닐까 싶다. 그러나 건설현장에서 이 기술을 효과적으로 활용하기 위해서는 충분한 양의 학습 데이터가 필요하다는 어려움이 있다. 이에 당사에서는 충분한 양의 학습 데이터가 확보된 분야가 무엇인지 고민하기 시작했고, 그 결과 10여년간 축적해 온 안전 및 재해 관련 데이터가 있음을 확인하였다. 또한 이러한 데이터를 학습시키면 현장의 특성이나 작업 내용을 바탕으로 공종별 사고 확률이나 위험 요소들을 사전에 발굴하여 안전사고에 미리 대비할 수 있을 것이라는 아이디어를 발전시켜, ‘재해 예측 인공지능(AI) 시스템’을 개발하였다.
