현재 건설시장에서는 시공의 기계화 및 로봇화 촉진을 통하여 인력의존형으로부터 탈피하고자 하는 노력이 지속적으로 이어져 오고 있다. 본 연구에서는 건설생산의 효율성 제고를 위한 건설기계장비의 활용도 향상을 위해 국내 외 건설기계 자동화와 관련된 연구개발 동향을 살펴보고, R&D 투자현황을 조사 분석하였다. 또한 건축과 토목공사에 있어 건설자동화 분류체계를 수립하고, 자동화 대상작업의 후보군을 선정한 후 설문조사를 통하여 자동화 대상작업의 우선순위를 도출하였다. 도출된 자동화 우선순위를 바탕으로 총괄로드맵을 작성하였으며, 자동화 단위 그룹과 단위 그룹 내 자동화 대상작업의 자동화에 필수적으로 요구되는 요소기술의 도출결과를 바탕으로 중점영역별 로드맵을 구축하여 제시하였다. 본 연구의 결과물은 국내 건설 생산방식의 성력화 및 기술집약화를 위한 첨단 기술분야 R&D 전략수립의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
현재 건설시장에서는 시공의 기계화 및 로봇화 촉진을 통하여 인력의존형으로부터 탈피하고자 하는 노력이 지속적으로 이어져 오고 있다. 본 연구에서는 건설생산의 효율성 제고를 위한 건설기계장비의 활용도 향상을 위해 국내 외 건설기계 자동화와 관련된 연구개발 동향을 살펴보고, R&D 투자현황을 조사 분석하였다. 또한 건축과 토목공사에 있어 건설자동화 분류체계를 수립하고, 자동화 대상작업의 후보군을 선정한 후 설문조사를 통하여 자동화 대상작업의 우선순위를 도출하였다. 도출된 자동화 우선순위를 바탕으로 총괄로드맵을 작성하였으며, 자동화 단위 그룹과 단위 그룹 내 자동화 대상작업의 자동화에 필수적으로 요구되는 요소기술의 도출결과를 바탕으로 중점영역별 로드맵을 구축하여 제시하였다. 본 연구의 결과물은 국내 건설 생산방식의 성력화 및 기술집약화를 위한 첨단 기술분야 R&D 전략수립의 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
Considerable effort has been made to improve construction processes through mechanization and robotization of current work. In this paper, the trend of research and development related to the construction machinery automation to improve the construction productivity has been reviewed. A classificati...
Considerable effort has been made to improve construction processes through mechanization and robotization of current work. In this paper, the trend of research and development related to the construction machinery automation to improve the construction productivity has been reviewed. A classification system is proposed for automation of architectural and civil works. Then, the priority among the classified construction tasks for automation has been identified through the questionnaire study. Based on the priority for automation a comprehensive technology road map was also developed. The technology road map suggests the time frame to complete R&D work for the selected construction tasks and the core technology required for automation of the selected tasks. Such automation R&D road map for construction machinery can be utilized as a milestone in setting up the R&D strategy in the construction industry.
Considerable effort has been made to improve construction processes through mechanization and robotization of current work. In this paper, the trend of research and development related to the construction machinery automation to improve the construction productivity has been reviewed. A classification system is proposed for automation of architectural and civil works. Then, the priority among the classified construction tasks for automation has been identified through the questionnaire study. Based on the priority for automation a comprehensive technology road map was also developed. The technology road map suggests the time frame to complete R&D work for the selected construction tasks and the core technology required for automation of the selected tasks. Such automation R&D road map for construction machinery can be utilized as a milestone in setting up the R&D strategy in the construction industry.
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문제 정의
또한 국내 건설산업이 당면하고 있는 문제점들을 건설 기계 자동화를 통해 해결하기 위해서는 국내외 건설기계 개발 수준의 비교·분석 및 자동화 대상작업의 선정, 개발 우선순위 도출, 건설 기계 자동화를 위한 요소기술의 정립 등을 통해 중·장기적인 기술 로드맵의 개발이 요구된다. 따라서 건설 현장에서 자동화의 필요성이 높은 대상작업들을 순차적으로 자동화하고, 이를 기술적으로 구현하기 위한 건설기계 자동화 기술 로드맵을 제시하고자 한다.
특히 작업 그룹 내 모든 자동화 대상작업을 자동화시키기 위해 공통적으로 요구되는 기술(공통기술)을 중앙에 배치하고 각각의 자동화 대상작업을 자동화시키기 위해 요구되는 특정 요소기술을 자동화 대상작업의 순서에 따라 기술하였다. 또한 자동화 대상작업의 자동화 기간 내에서 요소 기술 간의 개발 관계(relation)를 설정함으로써 자동화 기계를 효과적으로 개발할 수 있도록 하였다. 중점 영역별 로드맵에서는 자동화 대상작업을 자동화하기 위해 요구되는 요소기술의 현재 기술수준과 개발의 중요도, 실현(구현)가능성을 대학교수 및 건설기계장비 개발업자 등의 관련 분야 전문가의 자문에 근거하여 각각의 요소기술내에 상중하로 나누어 표기함으로써 자동화 대상작업의 자동화시 개발 주체가 용이하게 참고할 수 있도록 하였다(그림 7).
각각의 단위 작업을 자동화 할 경우 많은 시간과 노력, 비용이 소요되므로 유사한 작업 특성을 지닌 단위작업을 자동화 중점영역으로의 구분이 필요하다. 또한 중점영역내에서 유사 작업 그룹을 2차로 구분하여 자동화 기술 개발시 유사 기술의 상호보완이 가능하도록 함으로써 자동화 기술 개발의 효율성을 증대시킬 수 있도록 하였다. 마지막으로 설문조사를 통한 자동화 대상작업의 개발 우선순위를 바탕으로 자동화 중점영역의 우선순위를 도출하였고 중점영역의 우선순위를 바탕으로 향후 10년 동안의 자동화 작업 그룹간의 개발 순서를 정립한 건설기계 자동화 총괄 로드맵을 작성하였다.
국내 건설산업의 자동화를 위한 R&D 투자 현황은 선진 외국의 수준에는 미치지 못하나 향후 지속적으로 증가할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 건축 시설물의 부위 및 토목 통합건설정보분류체계를 바탕으로 건설자동화 분류체계를 수립함으로써 자동화 대상작업의 선정 및 자동화 기계 개발을 위한 요소기술의 상호보완 등을 효과적으로 수행할 수 있도록 하였다. 건설기계 26종과 현재까지 연구개발된 53종의 건설 기계가 수행중인 작업, 건축·토목공사 표준시방서, 토목공사 통합건설정보 분류체계를 바탕으로 건축 97개, 토목 101개의 자동화 대상작업을 선정하였다.
상기한 198개 작업을 자동화하기 위해서는 각각의 작업특성에 부합하는 자동화 요소기술의 개발이 선행되어야 한다. 본 연구에서는 자동화 기계 개발시 일반적으로 요구되는 자동화 요소기술의 개발을 위해 자동화 기계의 동작 프로세스에 따른 요소기술을 분류하였다. 자동화 요소 기술은 지각 및 인지 프로세스에 해당하는 센싱기술1), 제어 프로세스에 해당하는 제어 및 교시기술2), 통신 및 MMI기술3), 그리고 동작 프로세스에 해당되는 이동 메커니즘 기술4)으로 구분될수 있다(그림 4).
본 연구에서는 제안된 자동화 분류체계 및 건축공사 표준시방서를 기반으로 건축 자동화 대상작업을 도출하였다. 26종 건설 기계 및 53종 자동화 장비가 수행하고 있는 작업은 이미 자동화의 필요성이 입증된 것으로 자동화 장비가 연구·개발되어 실용화 단계에 있는 것이므로 자동화 대상작업에 우선적으로 포함된다.
이와 같은 요소들을 하나의 표 또는 도식으로 표시함으로써 연구개발 과정을 시계열별로 파악할 수 있으며 또한 주요 기술별로 대안들을 검토하여 결정하며 완성해 가는 것이다. 본 절에서는 현재까지 분석된 결과를 바탕으로 건설 분야 모든 공종을 아우르는 총괄 기술로드맵과 각 공종에서의 목적물 완성을 위해 필요한 요소기술 및 각각의 요소기술간의 관계 등에 관한사항을 설명하고 도식화하여 보여준다. 로드맵의 형태는 크게 두 가지: product technology roadmap, emerging technology roadmap가 있는데(Kim et al.
제안 방법
건축 공사와 토목 공사에서 설정된 자동화 대상작업 198개(건축 97개, 토목 101개) 중 건축과 토목 공사에 공통적으로 적용될 수 있는 작업을 분류하여 공통부분의 자동화중점영역으로 설정하였다. 공통부분으로 분류된 자동화 중점영역은 토공사 및 기초공사 자동화, 현장타설 콘크리트 공사자동화, 프리캐스트 콘크리트 제작 자동화, 강구조 공사 자동화이다(그림 3).
본 연구에서 제시하는 기술 로드맵은 국가 차원에서 2007년부터 향 후 10년 간 집중적으로 육성·지원해야 할 구체적인 건설자동화 연구개발 목표물을 건축과 토목 분야로 통합·구분하여 제시한다. 구체적으로 건축, 토목, 공통 부문의 20개 중점 영역 및 작업 그룹에 포함된 자동화 대상작업을 대상으로 수행된 설문조사 결과를 바탕으로 중점영역의 개발 우선순위를 도출하였다. 중점영역의 우선순위 도출결과 그림 5과 같이 ‘프리케스트 콘크리트 공사 자동화’가 총점 78.
설문 응답자는 본 연구에서 제시한 5가지의 자동화 요인을 종합적으로 반영하여 자동화의 필요성을 ‘높음, 보통, 낮음’으로 최종 판단하였다. 따라서 본 연구에서는 자동화 우선순위 도출을 위해 각 작업별로 도출된 자동화의 필요성 점수와 자동화 요인 점수가 우선순위에 미치는 영향을 7:3으로 적용하였다. 한편, 가중치를 적용하여 자동화 우선순위 점수를 산정함에 있어서 자동화 필요성 점수의 총점은 설문응답자 80명 모두 높음을 선택하였을 경우를 기준으로 240점이고, 자동화 요인 점수는 모든 요인을 선택하였을 경우를 기준으로 총점이 80점이므로 이미 240:80의 가중치가 반영되어 있으므로 7:3의 가중치를 다시 적용할 경우 총 21:3의 가중치가 적용된다.
한편, 가중치를 적용하여 자동화 우선순위 점수를 산정함에 있어서 자동화 필요성 점수의 총점은 설문응답자 80명 모두 높음을 선택하였을 경우를 기준으로 240점이고, 자동화 요인 점수는 모든 요인을 선택하였을 경우를 기준으로 총점이 80점이므로 이미 240:80의 가중치가 반영되어 있으므로 7:3의 가중치를 다시 적용할 경우 총 21:3의 가중치가 적용된다. 따라서 자동화 필요성 점수와 자동화 요인 점수를 100점 만점으로 환산하여 7:3의 가중치를 적용함으로써 자동화 대상작업의 우선순위를 도출하였다. 그림 2는 자동화 대상작업의 우선순위를 도출하기 위한 방법을 도식화한 것이다.
설문 응답자들이 작업별로 자동화의 필요성에 대해 높음, 중간, 낮음의 항목별로 응답한 것을 바탕으로 합을 구하고, 높음은 3점, 보통은 2점, 낮음은 1점으로 가중치를 부여하여 자동화 대상작업별 자동화 필요성 점수를 도출하였다. 또한 자동화 대상작업별로 응답된 자동화의 요인(안전성, 생산성, 품질, 장비활용성, 노동활용성)의 응답 수 합계를 구하고, AHP(Analytic Hierarchy Process)기법을 이용하여 요인별 가중치(안전성 0.30, 생산성 0.36, 품질 0.19, 장비활용성 0.08, 노동활용성 0.07)를 산정하고, 각 작업별 요인의 응답수에 가중치를 곱하여 각 작업에 해당하는 자동화 요인의 총점을 도출하였다(표 5).
마지막으로 설문조사를 통한 자동화 대상작업의 개발 우선순위를 바탕으로 자동화 중점영역의 우선순위를 도출하였고 중점영역의 우선순위를 바탕으로 향후 10년 동안의 자동화 작업 그룹간의 개발 순서를 정립한 건설기계 자동화 총괄 로드맵을 작성하였다. 또한 중점영역내의 작업 그룹을 자동화하기 위해 요구되는 요소기술의 도출 및 개발 관계수립 등을 표현하고 있는 중점영역별 로드맵을 구축하였다.
26종 건설 기계 및 53종 자동화 장비가 수행하고 있는 작업은 이미 자동화의 필요성이 입증된 것으로 자동화 장비가 연구·개발되어 실용화 단계에 있는 것이므로 자동화 대상작업에 우선적으로 포함된다. 또한, 건축공사 표준시방서를 분석하여 26종 건설 기계 및 53종 자동화 장비가 수행하고 있는 작업 이외에 추가적으로 자동화가 요구되는 분야에 대한 자동화 대상작업이 조사되었다. 표 3은 자동화 분류체계 및 건축공사 표준시방서를 바탕으로 도출된 97개의 자동화 대상작업이다.
또한 중점영역내에서 유사 작업 그룹을 2차로 구분하여 자동화 기술 개발시 유사 기술의 상호보완이 가능하도록 함으로써 자동화 기술 개발의 효율성을 증대시킬 수 있도록 하였다. 마지막으로 설문조사를 통한 자동화 대상작업의 개발 우선순위를 바탕으로 자동화 중점영역의 우선순위를 도출하였고 중점영역의 우선순위를 바탕으로 향후 10년 동안의 자동화 작업 그룹간의 개발 순서를 정립한 건설기계 자동화 총괄 로드맵을 작성하였다. 또한 중점영역내의 작업 그룹을 자동화하기 위해 요구되는 요소기술의 도출 및 개발 관계수립 등을 표현하고 있는 중점영역별 로드맵을 구축하였다.
본 연구에서 제시하는 기술 로드맵은 국가 차원에서 2007년부터 향 후 10년 간 집중적으로 육성·지원해야 할 구체적인 건설자동화 연구개발 목표물을 건축과 토목 분야로 통합·구분하여 제시한다.
본 연구에서는 건축공사의 일반적인 라이프사이클 및 공종의 대분류를 기준으로 건축공사 자동화를 위한 중점 영역을 가설공사 자동화, 자재 운반 및 양중 자동화, 구조체 공사 자동화, 조적 및 단열, 방수 자동화, 설비 공사 자동화, 건축물 내·외부 마감 공사 자동화, 건물 유지관리 자동화로 구분하고 97개 자동화 대상작업을 각각의 중점영역에 분류하였다(표 8).
본 연구에서는 도출된 자동화 대상작업(건축 97개, 토목 101개)을 기반으로 설문조사를 수행함으로써 현장수요를 반영한 건축 자동화 대상작업의 우선순위를 도출하였다. 설문은 서울 및 인천, 경기도 지역에 위치하고 있는 종합건설업체의 현장관리자(80명)을 대상으로 수행되었다.
본 연구에서는 설문조사를 바탕으로 건축 97개, 토목 101개 자동화 대상작업에 대한 우선순위를 도출하였다. 도출된 우선순위에 따라 각각의 자동화 기계를 개발할 수 있으나 이는 자동화 기술 개발 시 유사한 요소기술을 사용하는 다른 자동화 대상작업으로부터 상호간의 기술 이전이 어려운 단점을 가지고 있다.
본 연구에서는 표 10과 같이 건축공사 중점영역 내에 있는 97개 자동화 대상작업을 유사한 작업 특성을 지니고 있는 것으로 판단되는 27개의 작업 그룹으로 분류하고, 토목공사에 있어서는 101개 자동화 대상작업을 32개의 작업 그룹으로 분류하였다. 공통부분에서는 8개의 작업 그룹을 설정하였다.
설문조사 결과 도출된 자동화 우선순위에 따라 자동화 중점영역 및 작업 그룹에 속한 자동화 대상작업을 자동화하기 위해 요구되는 요소기술을 정의하였고, 이를 바탕으로 국내 건설산업에서 자동화를 효율적으로 추진하기 위한 총괄및 자동화 중점영역 로드맵을 작성·제시하였다.
우선 관련 연구개발 동향 분석을 위해 문헌고찰을 통해 국내·외에서 연구 개발된 건설 자동화 기계의 개발 현황 및 R&D 투자 현황의 분석을 통해 건설 자동화 기계 개발 필요성 및 기술 수준을 비교·분석하고, 자동화 기계 개발을 위해 요구되는 요소기술을 도출하기 위한 기반을 구축하였다.
토목공사의 경우 ‘통합건설정보분류체계’와 표준시방서를 토대로 자동화 분류체계를 수립하였으며, 이는 토목 공종에 있어서 단위 작업 구분의 일관성 및 타당성 확보를 통해 자동화 우선순위의 효과적 도출에 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 우선 통합건설정보분류체계의 공종분류에 따른 15개의 대공종과 74개의 중공종으로 구분하였으며, 다시 중공종은 표준시방서를 바탕으로 작업의 일관성 및 유사성을 고려하여 101개의 단위작업으로 최종 분류하였다(표 4).
자동화 대상작업 선정을 위해 건설기계법상에 명시된 건설기계 26종과 현재까지 연구개발된 53종의 건설기계가 수행하고 있는 작업 및 자동화 분류체계 상의 단위 작업, 건축공사 표준시방서, 토목공사 표준시방서 및 통합건설정보분류체계가 참고되었으며, ‘자동화의 필요성’과 ‘자동화 요인’으로 구분된 설문지를 작성하여 80명의 현장 관리자에게 설문조사를 수행함으로써 선정된 자동화 대상작업에 대한 개발 우선순위를 도출하였다.
제안된 설문조사 분석 방법을 토대로 건축 공사의 97개 자동화 대상작업과 토목 공사의 101개 자동화 대상작업에 대해 자동화 우선순위를 결정하였다. 자동화 우선순위 도출 결과 표 7과 같이 ‘철근콘크리트공사의 공통부위 철근 가공 작업’이 우선순위 총점 88.
토목공사의 자동화를 위한 분류체계는 ‘통합건설정보 분류체계’를 이용하여 수립함으로써 토목공종에 있어 단위작업 구분의 일관성을 확보하고 자동화 우선순위를 효과적으로 도출할 수 있도록 하였다.
건설 자동화 중점영역별 로드맵은 자동화 작업 그룹과 작업 그룹 내 자동화 대상작업을 자동화시키기 위해 필수적으로 요구되는 요소기술의 도출결과(표 11)를 바탕으로 총괄 로드맵상의 자동화 우선순위와 기간을 반영하여 그림 78과 같이 작성되었다. 특히 작업 그룹 내 모든 자동화 대상작업을 자동화시키기 위해 공통적으로 요구되는 기술(공통기술)을 중앙에 배치하고 각각의 자동화 대상작업을 자동화시키기 위해 요구되는 특정 요소기술을 자동화 대상작업의 순서에 따라 기술하였다. 또한 자동화 대상작업의 자동화 기간 내에서 요소 기술 간의 개발 관계(relation)를 설정함으로써 자동화 기계를 효과적으로 개발할 수 있도록 하였다.
대상 데이터
건설기계 26종과 현재까지 연구개발된 53종의 건설 기계가 수행중인 작업, 건축·토목공사 표준시방서, 토목공사 통합건설정보 분류체계를 바탕으로 건축 97개, 토목 101개의 자동화 대상작업을 선정하였다.
건설기계 26종과 현재까지 연구개발된 53종의 건설 기계가 수행중인 작업, 건축·토목공사 표준시방서, 토목공사 통합건설정보 분류체계를 바탕으로 건축 97개, 토목 101개의 자동화 대상작업을 선정하였다. 또한 건설현장 관리자 80명을 대상으로 설문조사를 수행하여 선정된 198개 자동화 대상작업에 대한 자동화 우선순위를 설정하였다. 그 결과 철근 콘크리트 공사의 철근가공 작업에 대한 자동화가 가장 시급히 요구되는 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 도출된 자동화 대상작업(건축 97개, 토목 101개)을 기반으로 설문조사를 수행함으로써 현장수요를 반영한 건축 자동화 대상작업의 우선순위를 도출하였다. 설문은 서울 및 인천, 경기도 지역에 위치하고 있는 종합건설업체의 현장관리자(80명)을 대상으로 수행되었다. 설문대상자는 자동화 대상작업에 대한 자동화의 필요성에 대해 낮음, 보통, 높음 가운데 하나를 선택할 수 있도록 하였고, 자동화의 필요성 요인은 “안전성, 생산성, 품질, 장비활용성, 노동 활용성” 중에서 복수로 선택할 수 있도록 함으로써 ‘어떤 측면에서 자동화가 필요한가?’에 대한 의견을 수렴할 수 있도록 하였다(그림 1).
성능/효과
국내외 건설자동화 기계 개발 및 R&D 현황 분석 결과, 국내외 건설산업은 노무 숙련공의 부족 및 안전성, 품질, 채산성 확보 등을 위해 자동화 기계의 개발에 관한 연구 노력을 기울이고 있는 것으로 분석되었다.
또한 건설현장 관리자 80명을 대상으로 설문조사를 수행하여 선정된 198개 자동화 대상작업에 대한 자동화 우선순위를 설정하였다. 그 결과 철근 콘크리트 공사의 철근가공 작업에 대한 자동화가 가장 시급히 요구되는 것으로 분석되었다. 연구 개발의 효율을 극대화하기 위해 자동화 중점영역을 20개로 구분·설정하였고, 중점영역 내에서 59개 작업그룹을 재설정함으로써 체계적으로 자동화 기계 개발을 할 수 있도록 하였으며, 자동화 기계 개발 시 요구되는 요소기술을 용이하게 적용할 수 있도록 하였다.
돌 운반 작업을 위한 특정기술로는 ‘자재 중량 파악 및 운반 기술과 실시간 운반 위치 탐지 및 센싱, 제어 기술’ 이 요구되며, 커튼월 운반작업을 위한 요소기술로는 ‘커튼월 설치위치 파악을 위한 맵핑기술과 커튼월 양중장비의 말단 장치 설계 및 제작 기술, 커튼월 접합기술 등’이 요구되는 것으로 분석되었다(그림 7).
설문 응답자는 본 연구에서 제시한 5가지의 자동화 요인을 종합적으로 반영하여 자동화의 필요성을 ‘높음, 보통, 낮음’으로 최종 판단하였다.
설문 응답자들이 작업별로 자동화의 필요성에 대해 높음, 중간, 낮음의 항목별로 응답한 것을 바탕으로 합을 구하고, 높음은 3점, 보통은 2점, 낮음은 1점으로 가중치를 부여하여 자동화 대상작업별 자동화 필요성 점수를 도출하였다. 또한 자동화 대상작업별로 응답된 자동화의 요인(안전성, 생산성, 품질, 장비활용성, 노동활용성)의 응답 수 합계를 구하고, AHP(Analytic Hierarchy Process)기법을 이용하여 요인별 가중치(안전성 0.
지속적인 R&D투자 및 기술혁신의 결과, 다양한 건설 자동화 기계를 상용화하였고 이를 통하여 건설공사의 공기단축 및 원가절감의 실효를 거두고 있다. 실례로 대형 지붕구조체를 포함하는 건축물이나 구조물의 시공기술을 한 단계 전진시키는 기술로서 HJ 너클을 이용해 지상에서 조립 완료된 지붕구조체를 리프트업시키는 기술은 높은 곳에 배치되는 지붕 구조체의 조립 작업을 지상에서 진행함으로써 높은 곳에서 작업시 필요한 안전사고 방지 시설을 대폭 줄일 수 있고, 건설노무비와 현장 관리 비용 등 을 크게 절감하는 효과를 가지는 것으로 분석되었다. 이 공법을 적용한 현장을 대상으로 기존의 재래식 공법과 지붕 구조체의 조립 설치 비용(간접비)을 비교한 결과, 공기 면에서는 약 2.
연구 개발의 효율을 극대화하기 위해 자동화 중점영역을 20개로 구분·설정하였고, 중점영역 내에서 59개 작업그룹을 재설정함으로써 체계적으로 자동화 기계 개발을 할 수 있도록 하였으며, 자동화 기계 개발 시 요구되는 요소기술을 용이하게 적용할 수 있도록 하였다.
실례로 대형 지붕구조체를 포함하는 건축물이나 구조물의 시공기술을 한 단계 전진시키는 기술로서 HJ 너클을 이용해 지상에서 조립 완료된 지붕구조체를 리프트업시키는 기술은 높은 곳에 배치되는 지붕 구조체의 조립 작업을 지상에서 진행함으로써 높은 곳에서 작업시 필요한 안전사고 방지 시설을 대폭 줄일 수 있고, 건설노무비와 현장 관리 비용 등 을 크게 절감하는 효과를 가지는 것으로 분석되었다. 이 공법을 적용한 현장을 대상으로 기존의 재래식 공법과 지붕 구조체의 조립 설치 비용(간접비)을 비교한 결과, 공기 면에서는 약 2.5개월을 단축하는 것이 가능하고, 공사비 면에서 는 약 30%의 절감 효과가 있는 것으로 나타났다(장현성과 우성권 2003).
중점영역의 우선순위 도출결과 그림 5과 같이 ‘프리케스트 콘크리트 공사 자동화’가 총점 78.03점을 얻어 자동화가 가장 시급히 요구되는 것으로 분석되었고, ‘자재운반 및 양중 자동화’가 76.26점을 얻어 차순위로 자동화 기술 개발이 요구되는 것으로 분석되었다.
따라서 본 연구에서는 자동화 우선순위 도출을 위해 각 작업별로 도출된 자동화의 필요성 점수와 자동화 요인 점수가 우선순위에 미치는 영향을 7:3으로 적용하였다. 한편, 가중치를 적용하여 자동화 우선순위 점수를 산정함에 있어서 자동화 필요성 점수의 총점은 설문응답자 80명 모두 높음을 선택하였을 경우를 기준으로 240점이고, 자동화 요인 점수는 모든 요인을 선택하였을 경우를 기준으로 총점이 80점이므로 이미 240:80의 가중치가 반영되어 있으므로 7:3의 가중치를 다시 적용할 경우 총 21:3의 가중치가 적용된다. 따라서 자동화 필요성 점수와 자동화 요인 점수를 100점 만점으로 환산하여 7:3의 가중치를 적용함으로써 자동화 대상작업의 우선순위를 도출하였다.
후속연구
건설현장의 자동화를 성공적으로 수행하기 위해서는 기획단계에서부터 풍부한 실무경험을 지닌 현장 엔지니어와 실제의 작업을 수행하는 노무자, 대학 및 연구소의 건설 및 기타 자동화 관련분야 우수 연구 인력의 긴밀한 협력과 정보교류가 요구되며 연구개발 전(全) 과정에 걸쳐 이들 각자의 전문성이 하나로 융합될 때 현장적용 및 실용화 그리고 수익창출이 가능한 건설 자동화 기계 개발 및 건설 자동화 현장의 실현이 가능할 것이다.
도출된 우선순위에 따라 각각의 자동화 기계를 개발할 수 있으나 이는 자동화 기술 개발 시 유사한 요소기술을 사용하는 다른 자동화 대상작업으로부터 상호간의 기술 이전이 어려운 단점을 가지고 있다. 따라서 유사한 작업 특성을 지니고 있는 자동화 대상작업에 대해 건설기계 자동화 중점 영역을 설정함으로써 요구되는 핵심 유사 기술에 대한 상호보완을 통해 자동화 기술 개발 시 시행착오의 감소 및 자동화 기계개발 기간의 단축이 가능할 것으로 판단된다. 즉, 건설 자동화 기계 개발 시 중점영역을 설정하는 것은 결과적으로는 우수한 성능을 지닌 건설 자동화 기계를 개발할 수 있는 기반을 마련할 수 있다.
정부는 현재 타 산업 분야에 비해 낙후되어 있는 건설 산업 분야의 대외 경쟁력 및 기술력 강화를 위해 많은 국가재원을 투자할 계획을 수립 중에 있다. 따라서 정부가 담당해야할 역할은 건설 자동화 기술개발에 대한 지속적인 재원의 투자 및 건설 자동화 연구개발을 장기적인 안목에서 계획하고 이에 대한 감독 및 관리기능을 강화하기보다는 상호간의 신뢰를 바탕으로 한 자율적인 연구 환경이 조성될 수 있도록 그 기반을 마련하는 것이 바람직할 것이다이와 같이, 각주체들이 보유하고 있는 역할을 공유하고 장점들을 효과적으로 융합함으로써 성공적인 프로그램의 완수가 가능할 것이며 실용화가 가능한 건설 자동화 기계 개발 및 건설 자동화 현장 실현을 위한 연구 환경이 조성될 수 있을 것이다. 또한 국내 건설 산업에 있어 건설 자동화 기계 연구개발의 활성화를 위해서는 무엇보다 장기적 안목에서의 건설 자동화 분야에 대한 정부와 업계의 지속적인 관심과 연구지원 노력이 절실히 요구된다.
국내 건설기업의 경우, 프로그램 초기단계에는 학·연과의 컨소시엄 구성을 통하여 실무중심의 전문건설인력과 관련 장비 등을 지원하고, 개발된 자동화 기계를 건설현장에 적용하고 이를 검증함에 있어 재래식 공법과의 비교·분석을 통한 문제점 도출 및 연구결과물의 실용화를 위한 시장성과 수익성모델 제시에 주력할 필요가 있다고 사료된다. 또한 이러한 협력과정과 연구결과물에 대한 기술이전 과정을 통하여, 건설기업은 건설 자동화 분야와 관련한 기술적 노하우를 축적하고, 추후 프로그램을 통해 건설 자동화 기계 연구개발 성과가 가시화될 경우 기업의 축적된 지식과 노하우를 바탕으로 독자적인 연구개발 방안을 모색하고 국내 건설 자동화 시장의 성장과 발전에 있어 주도적인 역할을 담당할 수도 있을 것이다. 따라서 국내 건설 산업의 기술혁신과 대외 경쟁력 강화 및 이미지 제고를 위해서는 건설기업 또한 프로그램 초기단계에서부터 미래 지향적 안목으로 연구개발의 핵심적 지원역할을 수행해야 할 것으로 사료된다.
자동화 총괄로드맵의 내용은 유사한 작업 특성에 따라 분류된 건축 27개, 토목 32개의 작업 그룹으로 구성하고, 중점영역의 우선순위에 따라 작업 그룹의 연구개발 순서를 배치하였다. 본 연구를 통해 제안된 총괄로드맵상의 자동화 중점영역 및 작업 그룹에 속한 자동화 대상작업의 자동화를 위한 순차적인 연구개발이 수행될 경우, 국내 건설산업의 자동화를 위한 연구개발 노력 및 비용, 기간 등을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서 제시한 자동화 기술로드맵을 바탕으로 국내 건설산업의 자동화를 위한 지속적인 R&D 투자와 연구노력이 수행될 경우, 작업 품질 및 노무자의 안전성 확보, 건설 원가 절감 등을 통한 채산성 확보에 크게 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
현재 국내 건설 산업의 산업구조는 어떠합니까?
국내 건설 산업은 1970년대에 연평균 20~30%의 급속한 성장을 하였고, 1980년대에도 연 10%대의 성장을 계속하였다(한미파슨스, 2007). 그럼에도 불구하고 국내 건설은 여전히 인력 중심의 산업구조를 가지고 있으며 전문적인 건설용 로봇의 연구개발이 간헐적으로 수행된 바 있으나 실용화에 성공한 사례는 찾아보기 어렵다. 그러나 최근 국내 건설 및 메카트로닉스 전문가 집단을 중심으로 건설자동화의 연구개발이 다시 활기를 찾고 있다.
건설기계가 건설공사에 본격적으로 투입됨으로 인하여 발생한 이점은 무엇입니까?
1970년대 후반부터 국내 건설현장에서 활용되기 시작한 건설기계는 1980년대에 들어서면서 건설공사에 본격적으로 투입되었으며, 이로 인해 국내 건설현장의 인력절감, 작업능률 및 품질향상 등에 지대한 기여를 하였다. 그러나 건설기능인력 수급 불균형 심화, 노무 생산성 저하, 국제 경쟁력 약화, 품질의 균일성 및 안전성 확보 미비, 임금상승으로 인한 채산성 악화 및 주요 핵심기술에 대한 해외 의존도 심화 등은 국내 건설 산업이 여전히 해결해야할 문제점으로 남아 있다.
국내 건설 산업이 여전히 해결해야할 문제점은 무엇입니까?
1970년대 후반부터 국내 건설현장에서 활용되기 시작한 건설기계는 1980년대에 들어서면서 건설공사에 본격적으로 투입되었으며, 이로 인해 국내 건설현장의 인력절감, 작업능률 및 품질향상 등에 지대한 기여를 하였다. 그러나 건설기능인력 수급 불균형 심화, 노무 생산성 저하, 국제 경쟁력 약화, 품질의 균일성 및 안전성 확보 미비, 임금상승으로 인한 채산성 악화 및 주요 핵심기술에 대한 해외 의존도 심화 등은 국내 건설 산업이 여전히 해결해야할 문제점으로 남아 있다. 현재 국내 건설산업이 직면하고 있는 당면과제를 해결하기 위해서는 다양한 방식의 접근이 가능하나 기술적 접근 방법의 하나로서 건설기계의 자동화 및 로봇 기술 개발이 절실히 요구된다.
참고문헌 (10)
건설교통부, 한국건설교통기술평가원(2004) 콘크리트 하수관 매설용 원격조종장비 개발, 연구보고서, 한국건설교통기술평가원
건설교통부, 한국건설교통기술평가원(2004) 도로면 유지보수 자동화를 위한 원격조종 장비의 개발, 연구보고서, 한국건설교통기술평가원
건설산업연구원(2003) 원격조작에 필요한 기술, http://www.cerik.re.kr
김문상(2002) 인공지능 및 지능로봇 기술, 연구보고서, 국가과학기술위원회, pp. 28-34
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최민수(1998) 건설기계의 운용실태 및 개선방안, 연구보고서, 한국건설산업연구원
한미파슨스(2007) Construction Management Past and Future, 보문당, 서울, pp. 261
Kim, Y., Haas, C., Peyret, F., and Cho, Y. (2000) Automation in Transportation System Construction and Maintenance, TRB/NRC, Transportation Research Circular, April
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