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비마커기반 증강현실을 이용한 건설 구조물 유지관리 효율화 방안
Improved Method for Increasing Maintenance Efficiency of Construction Structure Using Augmented Reality by Marker-Less Method 원문보기

대한토목학회논문집 = Journal of the Korean Society of Civil Engineers, v.35 no.4, 2015년, pp.961 - 968  

문소영 ((주)한길아이티 BIM사업부) ,  윤수영 (경상대학교 토목공학과) ,  김현승 (경상대학교 토목공학과) ,  강인석 (경상대학교 토목공학과)

초록
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최근 토목공사의 설계, 시공, 유지관리를 포함한 모든 단계에 BIM을 적용하기 위한 시도가 늘어나고 있다. 또한, 설계기술의 발전과 함께 건설구조물이 대형화, 복잡화 됨으로 인해 유지관리 업무수행을 위한 정보 또한 증가하면서, BIM기반의 유지관리를 위한 정보 활용의 중요성이 대두되고 있다. 본 연구에서는 설계단계에 생성된 BIM정보를 유지관리단계에서 적극 활용하기 위해 증강현실기반 건설 구조물 유지관리 방법론을 제시하고, 이를 통해 비마커기반 증강현실을 이용한 건설 구조물 유지관리 시스템을 구축하고자 한다. 연구에서는 설계단계에서 생성된 3D모델과 시공단계에서 생성된 정보를 유지관리단계에 제공할 수 있게 SURF 알고리즘 기반의 비마커 증강현실 기술을 이용하여 제공함으로써 정보의 활용성 및 운영성을 높여 유지관리의 효율성을 높일 수 있다. 또한, 교량구조물의 3D모델을 증강시켜 구조물의 시각적인 점검이 가능하도록 하였으며, 사례적용을 통해 시스템의 효율성을 확인하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

As BIM has been increasingly applied to building project recently, its application to civil engineering project is also on the rise. As construction structures have been expanded and complicated in a size and type, the information for handling maintenance process has also increased. Thus, to activel...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 비마커기반 증강현실 기술을 이용하여 건설 현장에 적합한 기술을 구현하고 유지관리를 위한 정보를 시각화하여 제공한다. 이를 통해 설계단계의 정보를 증강현실 기반으로 유지관리 단계에 적극 활용함으로써 BIM 기반의 유지관리 업무가 수행될 수 있는 도구로 활용성을 검증한다.
  • 본 연구에서 구축한 비마커 증강현실 기반 유지관리 시스템의 현장 적용성을 판단하고, 문제점을 찾기 위해 사례적용을 통한 분석을 실시한다. 또한, 마커기반 증강현실 기술을 이용하여 유지관리 업무수행에 적용하고 이를 본 연구에서 제시한 비마커 증강현실 기반 유지관리 시스템을 이용한 유지관리 업무수행과 비교하여 본 연구에서 개발한 시스템의 활용성을 확보하고자 하였다.
  • 본 연구에서는 건설 구조물의 유지관리 효율성을 높이기 위해 현장 점검 시, 시각적인 정보와 신속하고 정확한 정보 제공을 통해 점검자가 빠르고 올바른 판단을 내릴 수 있도록 증강현실기반 건설 구조물 유지관리 방법론을 제시한다. 또한, 비마커기반 증강현실을 이용한 건설 구조물 유지관리 시스템을 구축하여 현장업무 수행시 마커의 제작, 설치, 보관 등의 불편함을 해소하고, Google 지도와 유지관리정보 연계를 통해 현장적용면에서의 편리성을 확보하고자 한다. 이로써 증강현실기술을 이용하여 구조물 외관의 이상여부 검사 등을 용이하게 하는 방법론과 설계단계의 3D 정보를 유지관리단계까지 적극적으로 활용하는 방법론을 제시한다.
  • 본 연구에서는 건설 구조물의 유지관리 효율성을 높이기 위해 현장 점검 시, 시각적인 정보와 신속하고 정확한 정보 제공을 통해 점검자가 빠르고 올바른 판단을 내릴 수 있도록 증강현실기반 건설 구조물 유지관리 방법론을 제시한다. 또한, 비마커기반 증강현실을 이용한 건설 구조물 유지관리 시스템을 구축하여 현장업무 수행시 마커의 제작, 설치, 보관 등의 불편함을 해소하고, Google 지도와 유지관리정보 연계를 통해 현장적용면에서의 편리성을 확보하고자 한다.
  • 둘째, 마커 기반의 증강현실은 인식률 면에서는 높은 활용성을 보이나, 마커의 제작, 마커의 설치 등에 관한 문제로 건설 현장에서 활용하기에는 다소 무리가 있다. 본 연구에서는 건설구조물 증강현실 적용을 위해 SURF 알고리즘 활용성을 검증하였으며, 이로써 SURF 기법에 의한 비마커 기반 증강현실 기술의 건설구조물 유지관리 적용성을 확인하였다.
  • 본 연구에서는 앞서 제시한 증강현실 적용 방법론을 이용하여 비마커 증강현실 기반 유지관리 시스템을 개발하였다.
  • 11에서 왼쪽의 두 그림은 현장에서 구조물의 3D 모델 증강을 위한 마커를 설치한 것이다. 서로 다른 크기의 마커를 부착하여 마커크기에 따라 증강되는 모델의 크기를 확인하고자 하였다. Fig.
  • 증강된 정보를 활용하여 구조물 점검을 수행한 후, 점검 내용을 Update시킨다. 연구에서는 위와 같은 과정을 통한 유지관리 업무수행 방법을 제시하고, 이를 통해 유지관리 업무를 보다 간편하고 효율적으로 수행 가능하도록 하고자 한다.
  • 본 시스템은 사용자 요구사항을 최소화 하였으며, 본 연구에서 제시한 알고리즘이 화면을 통해 시각적으로 표현될 수 있도록 하였다. 이를 통해 현장에서 여러 문서의 참고 없이 시스템을 이용한 유지관리 업무가 수행될 수 있도록 하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
유지관리의 특징은 무엇인가? 최근 건설 구조물 안전에 대한 관심이 증가하면서 유지관리의 중요성이 점점 부각되고 있다. 유지관리는 설계, 시공 업무에 비해 오랜 시간에 걸쳐 이루어지는 작업이다. 때문에 구조물의 유지관리는 누적되는 정보의 관리가 중요하며, 올바른 정보의 관리를 통해 시설물의 생애주기 동안 안전성을 확보할 수 있다.
건설 분야에서 가상현실 기반의 컴퓨터 그래픽으로 표현되는 BIM기반의 건설관리 업무와 실제 공사현장과의 괴리감을 해결하기 위해 어떤 기술을 이용할 수 있는가? 하지만 최근 건설 분야에서 연구하는 BIM기반의 건설관리 업무는 대다수 정보가 가상현실기반의 컴퓨터 그래픽으로만 표현됨으로써 실제 공사현장과의 괴리감을 지니고 있다. 최근 이러한 가상현실의 단점을 극복할 수 있는 증강현실(Augmented Reality, AR)기술이 대두되고 있다.
유지관리 업무수행 과정에서 다발적으로 이루어지는 정보의 습득과 활용은 현장에서 어떤 문제를 발생시키는가? 때문에 구조물의 유지관리는 누적되는 정보의 관리가 중요하며, 올바른 정보의 관리를 통해 시설물의 생애주기 동안 안전성을 확보할 수 있다. 유지관리 업무수행 과정에서 다발적으로 이루어지는 정보의 습득과 활용은 현장점검 수행 시 많은 불편함을 발생시켜 업무를 수행함에 있어서 능률을 떨어지게 하는 요인이 될 수 있다. 이러한 불편함을 줄이고, 정보 관리의 효율화를 위해 최근에는 Moon and Lim(2011)과 같이 BIM(Building Information Modeling)을 이용한 유지관리 연구들이 많이 시도되고 있다.
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참고문헌 (11)

  1. Bay, H., Ess, A., Tuytelaars, T. and Gool, L. V. (2008). "Speeded-Up Robust Features (SURF)." Computer Vision and Image Understanding, Vol. 110, No. 3, pp. 346-359. 

  2. Kang, L. S., Moon, H. S., Kim, H. S., Choi, H. L. and Kim, C. H. (2008). "Fundamental study of 4D CAD application by using augmented reality for civil engineering project." Journal of Korea Institute of Construction Engineering and Management, Vol. 8, No. 18, pp. 659-662. 

  3. Kim, B. K. (2013). Development of the advanced construction site information system for road construction and maintenance, Ph.D. Dissertation, University of Hanyang, Seoul, Korea. 

  4. Kim, C., Shin, J. W. and Cha, J. S. (2012). "A study on the AR type monitoring technique using QR-code and environment monitoring sensor based on smart device." Journal of The Institute of webcasting, Internet and Telecommunication, Vol. 12, No. 5, pp. 261-265. 

  5. Ko, C. H. (2009). "RFID-based building maintenance system." Journal of Automation in Construction, Vol. 18, No. 3, pp. 275-284. 

  6. Lim, H. S. (2011). BIM-based mobile system for facility operation improvement, Master Thesis, University of Yonsei, Seoul, Korea. 

  7. Mok, S. J., Jung, K. B. and Choi, B. U. (2012). "Clustering and matching repetitive pattern of feature points for Building-AR." Journal of Korean Institute of Information Scientists and Engineers, Vol. 39, No. 11, pp. 902-911. 

  8. Moon, S. W., Kim, S. D. and Park, M. K. (2011). "Application of a 3D graphic model for bridge maintenance." Journal of Korea Institute of Construction Engineering and Management, Vol. 12, No. 2, pp. 64-71. 

  9. Moon, S. Y. (2014). Application of historical image data based on augmented reality object for improving construction structure maintenance, Master Thesis, University of Gyeongsang National University, Jinju, Korea. 

  10. Park, S. Y. and Choi, J. W. (2005). "A study on the applications of the augmented reality technology for effective information management in existing buildings." Journal of The Architectural Institute of Korea, Vol. 21, No. 8, pp. 37-44. 

  11. Schall, G., Mendez, E., Kruijff, E., Veas, E., Junghanns, S., Reitinger, B. and Schmalstieg, D. (2009). "Handheld augmented reality for underground infrastructure visualization." Personal and Ubiquitous Computing, Vol. 13, No. 4, pp. 281-291. 

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