NFC(Near Field Communication)와 증강현실 기술을 활용한 모바일 기반 플랜트 배관공사관리 프로세스 체계 구축 Development of Mobile-Based Process and System for Pipe Management of Construction Using NFC(Near Field Communication) and Augmented Reality Technology원문보기
플랜트 시장이 성장함에 따라 발주자의 공기단축을 위한 품질, 기술에 대한 요구가 커져가고 있다. 다른 건설 프로젝트에 비하여 플랜트 프로젝트는 방대한 규모와 복잡한 공정으로 인하여 프로젝트 참여자간의 의사소통, 작업의 중복, 오류, 누락, 재시공 등의 문제가 발생하고 있다. 이를 방지하기 위해서는 참여자간 현장에서 부재, 장비, 공사에 관한 정보공유가 실시간으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 효율적인 배관공사관리를 위한 모바일 기반의 NFC, AR기술을 활용하여 프로세스 개선 및 시스템 구축하였다. 본 연구에서 개발된 프로세스 및 시스템은 현장에서 실시간적인 정보공유 및 전달이 이루어질 수 있는 환경 구축을 통하여 현장에서 보다 효율적인 공사관리가 이루어질 것으로 기대된다.
플랜트 시장이 성장함에 따라 발주자의 공기단축을 위한 품질, 기술에 대한 요구가 커져가고 있다. 다른 건설 프로젝트에 비하여 플랜트 프로젝트는 방대한 규모와 복잡한 공정으로 인하여 프로젝트 참여자간의 의사소통, 작업의 중복, 오류, 누락, 재시공 등의 문제가 발생하고 있다. 이를 방지하기 위해서는 참여자간 현장에서 부재, 장비, 공사에 관한 정보공유가 실시간으로 이루어져야 한다. 본 연구에서는 효율적인 배관공사관리를 위한 모바일 기반의 NFC, AR기술을 활용하여 프로세스 개선 및 시스템 구축하였다. 본 연구에서 개발된 프로세스 및 시스템은 현장에서 실시간적인 정보공유 및 전달이 이루어질 수 있는 환경 구축을 통하여 현장에서 보다 효율적인 공사관리가 이루어질 것으로 기대된다.
As plant market grows up, client demands to increase quality, technology and to reduce construction period. Due to the vast scale of the construction site and complexity of process, plant project can have some problems of communication among the project participants, the duplication of work, errors ...
As plant market grows up, client demands to increase quality, technology and to reduce construction period. Due to the vast scale of the construction site and complexity of process, plant project can have some problems of communication among the project participants, the duplication of work, errors and rework. As a result those cause more costs, delay the construction schedule and reduce productivity and quality. Therefore, real-time communication between participants and real-time sharing of information such as material, equipment and construction are required in plant project site. This research aims to propose process and develop system using NFC(Near Field Communication) technology and augmented reality technology with mobile device for plant construction site. Administrators and operators are able to work efficiently using proposed process and system which create an environment designed to share and deliver information such as material, construction information.
As plant market grows up, client demands to increase quality, technology and to reduce construction period. Due to the vast scale of the construction site and complexity of process, plant project can have some problems of communication among the project participants, the duplication of work, errors and rework. As a result those cause more costs, delay the construction schedule and reduce productivity and quality. Therefore, real-time communication between participants and real-time sharing of information such as material, equipment and construction are required in plant project site. This research aims to propose process and develop system using NFC(Near Field Communication) technology and augmented reality technology with mobile device for plant construction site. Administrators and operators are able to work efficiently using proposed process and system which create an environment designed to share and deliver information such as material, construction information.
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문제 정의
IPA분석 결과를 토대로 RFID, WNS, BIM, AR, 4D CAD 등의 기술이 지원가능한 모바일 기기(Smart Phone, Tablet PC)를 바탕으로 한 플랜트 배관공사 프로세스 개선을 목표로 설정하였다. 특히, 플랜트 배관공사 현장 IT 기술 수요조사에서 높은 점수를 획득한 RFID의 경우 현재 안드로이드 기반 모바일기기에서 지원하는 NFC(Near Field Communication)기술로 대체 가능하다는 점에서 모바일기기를 활용한 플랜트 현장의 업무 개선은 의사소통 분야를 넘어서 기술 전 분야를 광범위하게 포용할 수 있는 대안으로 분석되었다.
또한 마커가 부착되기 위해서는 플랜트 현장의 특성에 적합한 내구성을 갖춰야 한다. 따라서 본 연구에서는 NFC 기술을 활용한 Marker를 개발하여 모바일 기기 내에 탑재된 NFC Chip와 현장 내 설치된 자재에 부착된 NFC Chip와의 전송을 통하여 자재를 인식하였으며, 이와 관련된 정보를 서버에서 전송 받아 3차원 모델을 구현하여 기존 증강현실을 위하여 갖추어야 할 여러 가지 환경들과 Marker의 인식을 위한 과정들을 대체하였다. 다음 Fig.
따라서 본 연구에서는 플랜트 공정 중 배관시공과 관련하여 부재의 특성과 현장의 특성을 고려하여 보다 효과적인 관리가 가능하여 위의 문제들을 해결하는 것에 주된 목적을 두고 있다.
본 연구를 통해 제안된 체계 및 프로세스는 최근 플랜트 산업에서 이슈화 되고 있는 기술들인 WNS, BIM, NFC, AR, 모바일 기기를 활용하여, 보다 쉽게 3D 도면을 활용하며 현장과 사무실간의 업무 분리를 최소화하기 위한 방안을 담고 있다. 또한 이러한 체계 및 프로세스를 적용하여, 기존의 모바일 기반 AR 시스템이 갖고 있던 플랜트 현장의 부재의 크기에 따른 마커제작에 드는 별도의 작업과 카메라와 마커 간의 거리 및 초점에 따른 인식 문제, 마커의 내구성 부족에 따른 부착 문제 등을 해결 가능함을 알 수 있다.
본 연구에서 제안된 NFC와 증강현실을 활용한 모바일 기반의 프로세스 및 시스템은 배관시공관리를 위한 것이다. 향후 배관시공공종 뿐만 아닌 타 공종에 대한 관리와 공사 관리만이 아닌 종합적인 관리를 위한 추가 연구와 시공단계에서 국한되지 않고 전 단계에서 활용가능 한 프로세스로 확장 가능한 연구가 필요한 것으로 판단된다.
본 연구에서는 기존의 IT 기술들을 도출하는 과정에서 보다 효율적인 기술 활용을 위하여 IT 기술 융합을 통하여 현장 적용에 적합성을 고려한 연구를 수행하였다.
본 연구에서는 기존의 프로세스에서의 문제점을 보완하고 이를 IT기술을 활용하여 현장에서 업무가 가능하며 관리적 측면에서 효율적인 관리가 가능하게 하기 위한 프로세스로 변환하였다.
본 연구에서는 플랜트 프로젝트의 효과적인 배관시공관리를 위해 IT기술을 도출하고 도출된 IT 기술에 적합한 업무영역을 파악하기 위하여 기존 프로세스 분석 및 문제점을 분석하였다. 분석된 문제점을 바탕으로 이를 극복하기 위한 새로운 형태의 융합된 IT 기술을 활용한 프로세스를 제안하고, 이를 반영한 모바일 기반의 NFC기술과 증강현실 기술을 활용한 배관시공관리 시스템 개발 및 프로세스의 효과 검증을 실시하였다.
본 연구에서는 플랜트 현장의 특성과 기존 프로세스를 분석하고 플랜트 배관시공관리에 적합한 IT기술을 도출한다. 도출된 IT기술을 활용하여 기존 기술의 문제점을 개선한 프로세스 및 체계를 제안한다.
Pilot test는 NFC tag Marker의 부착과 인식, 모바일 기기를 통한 부재와 3차원 모델 간의 scale 조정과 스냅샷 기능 활용 및 이후 추가기능에서의 또 다른 배관의 정보 출력기능을 활용하였다. 부재의 규모가 크고 환경적 어려움이 많은 현장에서의 활용가능성과 본 시스템을 활용한 업무를 통하여 개선된 업무적용과 3차원 모델을 현장에서 활용 가능하게 할 수 있는 환경 구축이라는 측면에서의 적용가능성에 대한 검증을 하였다. 하지만 WNS 환경이 구축되어 있어야 하는 테스트 조건과 실제 현장에서의 다양한 부재와 각각의 모듈에 대한 적용이 필요하다는 한계점이 있었다.
도출된 IT기술을 활용하여 기존 기술의 문제점을 개선한 프로세스 및 체계를 제안한다. 이를 바탕으로 제안된 프로세스 및 체계를 적용한 모바일 기반의 플랜트 배관시공관리 시스템을 개발하고 이를 활용하여 본 연구에서 제안된 체계의 효과를 검증하고자 한다.
제안 방법
Fig. 4에서 제시한 개선된 프로세스를 바탕으로 시공단계 및 확인 단계에서의 3D 도면 가시화 가능한 환경을 구축하고, 실시간으로 현장에서의 업무처리 및 확인, 정보공유가 가능하게 하기위한 시스템 개발하였다.
7은 시스템의 정보모델을 도식화한 것이다. Fig. 7의 정모 모델은 UML의 Class 다이어그램의 작성 방법에 의거하여 배관시공관리를 함에 있어 도면정보, 부재 정보, 증강현실을 통한 설치확인 및 추가기능을 통하여 효율적인 배관공사관리를 하는데 초점을 맞추어 제안하였다.
IT기술의 적용 도입에 대한 수요 및 요구사항 분석은 플랜트 시공 현장에 다방면으로 IT기술도입을 모색하고 있는 건설 기업을 대상으로 한 현장, 연구소 인터뷰 및 설문조사 결과를 바탕으로 의견을 수렴하였으며 본 연구의 5점 척도로 이루어진 중요도·활용도 응답에 대한 기술 통계량은 Table 1, 2와 같으며 이를 토대로 IPA 분석을 실시하였다.
NFC와 증강현실 기술을 활용한 모바일 기반 플랜트 배관시공관리 시스템 현장 적용을 위하여 Pilot test를 진행하였다. 실험은 안드로이드 OS 기반의 모바일 기기인 Google Nexus 10을 이용하였으며, 모바일 기기의 카메라와 내장된 NFC Chip을 사용하였고, Marker는 시스템을 위해 개발한 NFC tag Marker를 사용하였다.
Pilot test는 NFC tag Marker의 부착과 인식, 모바일 기기를 통한 부재와 3차원 모델 간의 scale 조정과 스냅샷 기능 활용 및 이후 추가기능에서의 또 다른 배관의 정보 출력기능을 활용하였다. 부재의 규모가 크고 환경적 어려움이 많은 현장에서의 활용가능성과 본 시스템을 활용한 업무를 통하여 개선된 업무적용과 3차원 모델을 현장에서 활용 가능하게 할 수 있는 환경 구축이라는 측면에서의 적용가능성에 대한 검증을 하였다.
RFID 기술 중 모바일 기기에 Chip이 탑재되어 있으며 보안성이 뛰어난 NFC 기술을 활용하여 기존의 증강현실 기술에 접목시켰다. Fig.
기존 프로세스 분석 및 문제점 파악을 통하여 배관공사관 리의 프로세스 개선을 위한 업무영역을 도출하였다. 도출을 위한 영역은 본 연구에서 제한하기로 한 배관시공에 관련된 업무로 한정하였으며 업무도출을 위하여 1차적으로 S사를 대상으로 현장 방문 및 인터뷰 설문조사를 실시하였고 보다 범용적인 수요 및 요구사항 도출을 위해 국내외 시공사(4개社), 협력업체(3개社)를 대상으로 설문을 실시하였다.
본 연구에서는 플랜트 현장의 특성과 기존 프로세스를 분석하고 플랜트 배관시공관리에 적합한 IT기술을 도출한다. 도출된 IT기술을 활용하여 기존 기술의 문제점을 개선한 프로세스 및 체계를 제안한다. 이를 바탕으로 제안된 프로세스 및 체계를 적용한 모바일 기반의 플랜트 배관시공관리 시스템을 개발하고 이를 활용하여 본 연구에서 제안된 체계의 효과를 검증하고자 한다.
도출된 업무영역을 중심으로 기존 프로세스의 문제점을 파악하였다. 기존 업무의 문제점으로는 크게 정보관리, 검토 작업의 어려움, 업무 취합에 있어서 비효율성, 현장과 사무실 업무의 분리 등의 문제가 있는 것으로 조사되었다.
또한 기존의 증강현실 기술로는 카메라를 다루는 숙련도에 따른 마커 인식문제와 플랜트 현장의 부재 크기를 고려하였을 때 크기가 커짐에 따라 적용하기 어려운 기술적 한계가 있었다. 따라서 본 시스템에서는 출력된 3D 모델을 확대, 축소, 회전기능을 통하여 현장 부재와 scale을 맞출 수 있도록 하였으며, 투영되는 실사이미지와 3차원 모델을 동시에 실시간 저장하는 스냅샷 기능을 통해 저장완료 후 별도의 작업이 가능하도록 구성하였다.
따라서 본 연구에서는 플랜트 공정 중 배관공사에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 효율적인 배관시공을 위하여 기존의 활용되었던 기술들을 분석하고 플랜트 현장의 특성과 배관시공을 위한 요소들을 고려하여 적합한 IT 기술을 도출하고, 도출된 IT 기술들을 적용한 프로세스 및 체계를 구축하고 이를 기반으로 한 시스템 개발을 수행하였다.
소요시간 측정 작업에는 배관 설치 확인 작업 이전 단계와 배관 설치 획인 작업 두 단계로 나누어 조사하였다. 또한 성능 및 시간 측정을 위하여 총 5회에 걸쳐 수행하고 이에 대한 평균값으로 비교하였다. Table 3은 각각의 방식의 결과를 정리한 것이다.
이러한 요청 받은 사항들은 서버를 통하여 전달되고 서버로부터 정보를 획득하여 web 또는 App에서 정보를 이용한 기능들을 구현하여 보다 효율적인 시공관리, 정보관리, 이력관리업무가 가능하게 된다. 또한 현장에서 정보를 이용하기 위하여 도면 가시화기능에는 모바일 기기의 카메라를 이용한 증강현실 기술을 적용하였다.
플랜트 건설 산업에 현재 활용되고 있는 기술들과 앞으로 가능성 높은 IT기술을 파악하기 위해 ‘IT 적용기술 및 유망기술 후보군’을 참고하였다(지식경제부 2011). 또한, 현장 연구소 등 전문가 인터뷰를 통하여 플랜트 산업에 유망한 IT기술을 추가하였다. 자료와 인터뷰를 바탕으로 추출한 IT기술의 종류로는 센서(Sensor), QR-code, RFID, USN, WNS(Wi-Fi, 무선네트워크), AR, GIS, 로봇·자동화기술, 3D SCanner, 3D monitor, 모바일기기, 4D CAD, BIM 등으로 나타났다.
App으로 로그인한 후 모바일 기기 내의 NFC Chip과 NFC Tag Marker가 인식되며 인식되는 과정에서 로그인한 사용자에 한해서 NFC Chip의 보안알고리즘이 자동 적용되며 인식을 하게 된다. 배관 또는 장비에 부착된 NFC tag Marker와 모바일 기기 내 탑재된 NFC chip 간의 근거리 통신을 통하여 부재ID 관련 정보를 인식하고 그와 관련된 부재 정보를 App상에서 확인한다. 이 후 서버로부터 3차원 정보 및 배관 정보 등을 수신하게 된다.
부재정보확인 및 3D도면미리보기를 통한 도면선택 및 저장, Spool 단위 부재정보확인, 상세부재정보 확인, 설치확인, 진도율 확인이 가능한 부재정보기능과 서버로부터 저장된 3D도면 출력이 현장에서 가능하며 실사이미지와 3D 모델 링을 스냅샷으로 저장하고 저장된 실사이미지에서 추가적인 작업이 가능한 증강현실 기능과, NFC Chip을 이용하여 Tag와 단말 또는 단말간의 읽고 쓰기기능, 공지사항 및 프로그램의 정보를 나타내는 Home 화면 등 네 가지 화면으로 구성되어있다. 다음 Fig.
본 연구에서는 플랜트 프로젝트의 효과적인 배관시공관리를 위해 IT기술을 도출하고 도출된 IT 기술에 적합한 업무영역을 파악하기 위하여 기존 프로세스 분석 및 문제점을 분석하였다. 분석된 문제점을 바탕으로 이를 극복하기 위한 새로운 형태의 융합된 IT 기술을 활용한 프로세스를 제안하고, 이를 반영한 모바일 기반의 NFC기술과 증강현실 기술을 활용한 배관시공관리 시스템 개발 및 프로세스의 효과 검증을 실시하였다.
둘째, 전문가 인터뷰 및 설문조사를 통하여 플랜트 현장에 적합한 IT 기술 도출하고, 배관공사의 프로세스 분석을 통하여 기술적용 가능하며 개선이 필요한 업무영역을 도출하였다. 셋째, 도출된 기술들의 플랜트 현장적용에의 문제점을 분석하고 기술의 개선 및 융합을 통한 새로운 프로세스와 체계를 제안하고 이를 반영한 시스템을 개발하였다. 마지막으로 기존의 배관시공관리 시스템과 개선 방안을 적용하여 개발된 시스템간의 비교를 통해 개선 효과를 검증하였다.
본 연구에서 제안한 시스템을 비교하기 위하여 기존 프로세스 방식과 기존 모바일 기반 증강현실을 이용한 시스템 (Kim 2011) 방식과의 작업 소요시간을 비교 분석하였다. 소요시간 측정 작업에는 배관 설치 확인 작업 이전 단계와 배관 설치 획인 작업 두 단계로 나누어 조사하였다. 또한 성능 및 시간 측정을 위하여 총 5회에 걸쳐 수행하고 이에 대한 평균값으로 비교하였다.
NFC와 증강현실 기술을 활용한 모바일 기반 플랜트 배관시공관리 시스템 현장 적용을 위하여 Pilot test를 진행하였다. 실험은 안드로이드 OS 기반의 모바일 기기인 Google Nexus 10을 이용하였으며, 모바일 기기의 카메라와 내장된 NFC Chip을 사용하였고, Marker는 시스템을 위해 개발한 NFC tag Marker를 사용하였다. 인터페이스 내의 기능을 이용하기 위해서 모바일 기기의 터치 형식을 사용하였다.
13은 Pilot test 진행 순서 및 Test 모습을 나타낸다. 실험을 위하여 3차원 BIM 모델에 관한 정보를 서버에 저장하고 NFC tag Marker에 부재ID 정보를 입력하였다. App으로 로그인한 후 모바일 기기 내의 NFC Chip과 NFC Tag Marker가 인식되며 인식되는 과정에서 로그인한 사용자에 한해서 NFC Chip의 보안알고리즘이 자동 적용되며 인식을 하게 된다.
위의 Fig. 4에서 나타난 바와 같이 모바일 기기 기반의 융합 IT 기술을 활용하여 현장에서 실시간 업무, 3D 도면을 시공단계 및 활용단계에서 활용, 실시간 정보 공유가 가능한 프로세스를 제안하였다.
이를 바탕으로 선정된 IT기술 중 플랜트 공사 Process에 필요한 기술을 도출하기 위해 경영전략 및 마케팅 전략 영역에서 사용되는 중요도·만족도 분석(IPA : Importance-Performance Analysis)을 응용하여 실시하였다.
또한 자재관리, 물류관리, 생산관리, 공사관리 등 다양한 분야에서 생산성 향상을 위한 접근이 이루어지고 있다. 이와 같은 연구들은 생산성 향상과 경쟁력 강화를 위한 Lean construction을 이용한 관리기법과 공장가공배관, 리드타임 감소를 위한 고려사항 제시 및 PDA, RFID, 모바일 기기, 증강현실 등과 같은 IT 기술을 활용하여 프로세스 개선 및 시스템 개발에 초점을 맞추어 진행되었다.
이 후 서버로부터 3차원 정보 및 배관 정보 등을 수신하게 된다. 저장된 도면을 이용하여 실사 이미지를 카메라를 통해 바라봄과 동시에 수신된 3차원 모델 투영하여 확대, 축소, 회전, 이동을 통한 scale 조정을 하고 스냅샷 기능을 통하여 저장한다. 저장된 실사이미지와 3차원 모델을 동시에 실시간 저장하고 저장된 실사이미지는 고정되며 이후 맞춰진 Scale과 각도에 따라 다른 3D 모델이 화면에 출력되게 되며, 증강현실기능 화면에서 부재정보 출력 또한 가능하다.
제안된 정보 모델은 사용자가 공통적 숙지하거나 공지하여야 할 사항들에 대한 정보공유를 위한 Comment Class, NFC Tag와 관련된 부재들의 도면 정보를 위한 Drawing_Info Class, 부재들의 스풀단위 정보를 위한 Spool_Info Class, Mat_Info Class로 구성되어진다.
첫째, 기존에 개발되고 활용되고 있는 IT기술들 중 플랜트 공사의 생산성 향상에 관한 기존 사례 및 문헌 고찰을 통해 기존 기술의 특성 및 개선 사항을 파악하였다. 둘째, 전문가 인터뷰 및 설문조사를 통하여 플랜트 현장에 적합한 IT 기술 도출하고, 배관공사의 프로세스 분석을 통하여 기술적용 가능하며 개선이 필요한 업무영역을 도출하였다.
플랜트건설·IT 융합 수요조사를 파악하기 위해 총 2회에 걸쳐 국내외 플랜트 업체 및 관련 업체의 실무자를 대상으로 설문조사를 실시하였다.
따라서 본 연구에서는 플랜트 공정 중 배관공사에 초점을 맞추어 연구를 진행하였다. 효율적인 배관시공을 위하여 기존의 활용되었던 기술들을 분석하고 플랜트 현장의 특성과 배관시공을 위한 요소들을 고려하여 적합한 IT 기술을 도출하고, 도출된 IT 기술들을 적용한 프로세스 및 체계를 구축하고 이를 기반으로 한 시스템 개발을 수행하였다.
대상 데이터
기존 프로세스 분석 및 문제점 파악을 통하여 배관공사관 리의 프로세스 개선을 위한 업무영역을 도출하였다. 도출을 위한 영역은 본 연구에서 제한하기로 한 배관시공에 관련된 업무로 한정하였으며 업무도출을 위하여 1차적으로 S사를 대상으로 현장 방문 및 인터뷰 설문조사를 실시하였고 보다 범용적인 수요 및 요구사항 도출을 위해 국내외 시공사(4개社), 협력업체(3개社)를 대상으로 설문을 실시하였다.
플랜트건설·IT 융합 수요조사를 파악하기 위해 총 2회에 걸쳐 국내외 플랜트 업체 및 관련 업체의 실무자를 대상으로 설문조사를 실시하였다. 설문결과의 신뢰도를 높이기 위해 최소 5년 이상의 실무 및 연구 경험을 가진 CM사, IT업체, 국가연구기관, 대학교, 건설사, 설계사의 전문가를 대상으로 설문을 실시하였고 2013년 8월부터 2013년 11월까지 설문조사 한 결과 총 72부의 설문지 중 48부가 회수 되었다. 이를 바탕으로 선정된 IT기술 중 플랜트 공사 Process에 필요한 기술을 도출하기 위해 경영전략 및 마케팅 전략 영역에서 사용되는 중요도·만족도 분석(IPA : Importance-Performance Analysis)을 응용하여 실시하였다.
인터페이스 내의 기능을 이용하기 위해서 모바일 기기의 터치 형식을 사용하였다. 장소는 플랜트 현장 적용에 앞서 프로세스 확인 및 배관의 정보와 3D 모델을 투영하여 시스템을 사용할 수 있는 대학교 건물의 기계실에서 진행하였다.
데이터처리
셋째, 도출된 기술들의 플랜트 현장적용에의 문제점을 분석하고 기술의 개선 및 융합을 통한 새로운 프로세스와 체계를 제안하고 이를 반영한 시스템을 개발하였다. 마지막으로 기존의 배관시공관리 시스템과 개선 방안을 적용하여 개발된 시스템간의 비교를 통해 개선 효과를 검증하였다.
본 연구에서 제안한 시스템을 비교하기 위하여 기존 프로세스 방식과 기존 모바일 기반 증강현실을 이용한 시스템 (Kim 2011) 방식과의 작업 소요시간을 비교 분석하였다. 소요시간 측정 작업에는 배관 설치 확인 작업 이전 단계와 배관 설치 획인 작업 두 단계로 나누어 조사하였다.
이론/모형
실험은 안드로이드 OS 기반의 모바일 기기인 Google Nexus 10을 이용하였으며, 모바일 기기의 카메라와 내장된 NFC Chip을 사용하였고, Marker는 시스템을 위해 개발한 NFC tag Marker를 사용하였다. 인터페이스 내의 기능을 이용하기 위해서 모바일 기기의 터치 형식을 사용하였다. 장소는 플랜트 현장 적용에 앞서 프로세스 확인 및 배관의 정보와 3D 모델을 투영하여 시스템을 사용할 수 있는 대학교 건물의 기계실에서 진행하였다.
플랜트 건설 산업에 현재 활용되고 있는 기술들과 앞으로 가능성 높은 IT기술을 파악하기 위해 ‘IT 적용기술 및 유망기술 후보군’을 참고하였다(지식경제부 2011).
성능/효과
IPA 분석결과 Fig. 3와 같이 제1사분면(기술강화)에 속하는 WNS, 모바일 기기, RFID, WNS, 모바일 기기, BIM, AR, 4D CAD 기술은 중요도, 활용도 모두 높은 수치를 나타내어 플랜트 프로세스에 필요성이 높은 융합 IT기술로 도출되었다. 제 4사분면(기술개발)에 포함된 3D Monitoring은 아직 활용성 부분에서 낮은 점수를 가지지만 그 기술의 중요성 인지에 있어 개발을 특별히 요구하는 사항으로 판단된다.
첫째, 기존에 개발되고 활용되고 있는 IT기술들 중 플랜트 공사의 생산성 향상에 관한 기존 사례 및 문헌 고찰을 통해 기존 기술의 특성 및 개선 사항을 파악하였다. 둘째, 전문가 인터뷰 및 설문조사를 통하여 플랜트 현장에 적합한 IT 기술 도출하고, 배관공사의 프로세스 분석을 통하여 기술적용 가능하며 개선이 필요한 업무영역을 도출하였다. 셋째, 도출된 기술들의 플랜트 현장적용에의 문제점을 분석하고 기술의 개선 및 융합을 통한 새로운 프로세스와 체계를 제안하고 이를 반영한 시스템을 개발하였다.
본 연구를 통해 제안된 체계 및 프로세스는 최근 플랜트 산업에서 이슈화 되고 있는 기술들인 WNS, BIM, NFC, AR, 모바일 기기를 활용하여, 보다 쉽게 3D 도면을 활용하며 현장과 사무실간의 업무 분리를 최소화하기 위한 방안을 담고 있다. 또한 이러한 체계 및 프로세스를 적용하여, 기존의 모바일 기반 AR 시스템이 갖고 있던 플랜트 현장의 부재의 크기에 따른 마커제작에 드는 별도의 작업과 카메라와 마커 간의 거리 및 초점에 따른 인식 문제, 마커의 내구성 부족에 따른 부착 문제 등을 해결 가능함을 알 수 있다.
자료와 인터뷰를 바탕으로 추출한 IT기술의 종류로는 센서(Sensor), QR-code, RFID, USN, WNS(Wi-Fi, 무선네트워크), AR, GIS, 로봇·자동화기술, 3D SCanner, 3D monitor, 모바일기기, 4D CAD, BIM 등으로 나타났다.
IPA분석 결과를 토대로 RFID, WNS, BIM, AR, 4D CAD 등의 기술이 지원가능한 모바일 기기(Smart Phone, Tablet PC)를 바탕으로 한 플랜트 배관공사 프로세스 개선을 목표로 설정하였다. 특히, 플랜트 배관공사 현장 IT 기술 수요조사에서 높은 점수를 획득한 RFID의 경우 현재 안드로이드 기반 모바일기기에서 지원하는 NFC(Near Field Communication)기술로 대체 가능하다는 점에서 모바일기기를 활용한 플랜트 현장의 업무 개선은 의사소통 분야를 넘어서 기술 전 분야를 광범위하게 포용할 수 있는 대안으로 분석되었다.
후속연구
본 연구에서 제안된 NFC와 증강현실을 활용한 모바일 기반의 프로세스 및 시스템은 배관시공관리를 위한 것이다. 향후 배관시공공종 뿐만 아닌 타 공종에 대한 관리와 공사 관리만이 아닌 종합적인 관리를 위한 추가 연구와 시공단계에서 국한되지 않고 전 단계에서 활용가능 한 프로세스로 확장 가능한 연구가 필요한 것으로 판단된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
IT기술 중 증강현실을 활용한 배관시공관리 프로세스를 구현하는데 어떤 문제점이 있는가?
또한 IT기술 중 증강현실을 활용한 배관시공관리 프로세스는 플랜트 현장의 특성을 고려하여 기술을 구현하는데 다음과 같은 문제점이 있다. 마커 인식을 위한 모바일 기기에 부착된 카메라의 능숙한 사용이 전제되어야 하며, 증강현실 기술을 구현하기 위해선 마커의 크기 또한 부재의 크기에 따라 변화하여야 하는 문제, 마커를 부재에 부착 시키는 문제, 3D 모델만이 아닌 다양한 도면 시각화 불가능 등의 문제를 발생시킨다.
플랜트 프로젝트의 특징은?
플랜트 프로젝트는 타 건설프로젝트와 달리 미리 제작된 자재와 설비를 설치하는 공정이 전체 프로젝트에서 차지하는 비중이 크다는 특징이 있다(D.U.
플랜트 프로젝트에서는 어떤 문제가 발생하는가?
플랜트 시장이 성장함에 따라 발주자의 공기단축을 위한 품질, 기술에 대한 요구가 커져가고 있다. 다른 건설 프로젝트에 비하여 플랜트 프로젝트는 방대한 규모와 복잡한 공정으로 인하여 프로젝트 참여자간의 의사소통, 작업의 중복, 오류, 누락, 재시공 등의 문제가 발생하고 있다. 이를 방지하기 위해서는 참여자간 현장에서 부재, 장비, 공사에 관한 정보공유가 실시간으로 이루어져야 한다.
참고문헌 (15)
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