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AR을 이용한 아스팔트 포장 다짐공사 지원 시스템 구축 및 교육과정 제안
Development of AR System for Asphalt Pavement Compaction Operation and Suggestion for Accompanying Education Program 원문보기

JPEE : Journal of practical engineering education = 실천공학교육논문지, v.11 no.1, 2019년, pp.33 - 41  

김남호 (한국기술교육대학교 디자인.건축공학부) ,  조남준 (한국기술교육대학교 에너지신소재화학공학부) ,  김노아 (한국기술교육대학교 디자인.건축공학부)

초록
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도로포장공사는 시방규정에 맞는 재료를 포설하고 다짐장비를 가동하여 이를 적절한 강도를 가질 수 있도록 다짐하는 공정이 큰 부분을 차지한다. 지난 15년간 유럽 및 미국에서 도로포장공사용 다짐장비 및 시공법의 비약적인 발전이 있었다. GPS 및 각종 센서가 부착된 지능형 다짐 장비가 가동하면서 지반/포장 구조체의 반응 및 다짐장비의 위치 등을 실시간으로 구할 수 있게 되어, 이를 공사품질관리에 이용할 수 있게 된 것이다. 국내에서도 이러한 시공체계를 도입하기 위한 기초연구가 진행되고 있다. 본 연구를 통하여 증강현실기반의아스팔트 포장 다짐공사 지원체계를 제안하고 이를 공사담당자가 적절히 활용할 수 있는 교육과정 및 내용을 제안하였다. 세계적으로 아직 시도된 바 없는 AR환경에서의 IC 다짐장비 시공관리를 통하여 아스팔트 포장 다짐공사의 시공품질을 극대화할 수 있을 것으로 판단된다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

A pavement construction process consists of series of lay-down operation for pavement materials to form a designated thickness and compaction operation for the lay-down layer to form a designated strength. A technological breakthrough in pavement compaction equipment was made in last 15 years in wes...

주제어

#Augmented reality   #AR   #Asphalt pavement   #Intelligent compactor  

표/그림 (15)

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구를 통하여 증강현실기반의 아스팔트 포장 다짐공사 지원체계를 제안하고 이를 공사담당자가 적절히 활용할 수 있는 교육과정을 제안하여 현행 다짐장비의 가동을 통한 도로 다짐공사 품질향상을 도모하고 지능형 다짐기의 도입에도 대비할 수 있는 기술적 대안을 제시하고자 한다. 건설분야의 불특정 다수가 사용하는 환경이 기준이 되어야 하기 때문에 공사현장에서 다루기 거추장스러운 고가의 AR장비를 최대한 배제하고 스마트폰, 태블릿 등의 보급형/저가형 장비를 대상으로 AR기반 아스팔트 포장 다짐공사 지원체계를 구성하고자 한다. 또한 증강현실 구현을 위한 요소기술보다는 건설관련 증강/가상현실 응용 기술구현을 위하여, 도로다짐 건설공사 공사지원을 목적으로 하는 소프트웨어 개발을 위한 시나리오를 제시하고자 한다.
  • 따라서 본 연구를 통하여 증강현실기반의 아스팔트 포장 다짐공사 지원체계를 제안하고 이를 공사담당자가 적절히 활용할 수 있는 교육과정을 제안하여 현행 다짐장비의 가동을 통한 도로 다짐공사 품질향상을 도모하고 지능형 다짐기의 도입에도 대비할 수 있는 기술적 대안을 제시하고자 한다. 건설분야의 불특정 다수가 사용하는 환경이 기준이 되어야 하기 때문에 공사현장에서 다루기 거추장스러운 고가의 AR장비를 최대한 배제하고 스마트폰, 태블릿 등의 보급형/저가형 장비를 대상으로 AR기반 아스팔트 포장 다짐공사 지원체계를 구성하고자 한다.
  • 건설분야의 불특정 다수가 사용하는 환경이 기준이 되어야 하기 때문에 공사현장에서 다루기 거추장스러운 고가의 AR장비를 최대한 배제하고 스마트폰, 태블릿 등의 보급형/저가형 장비를 대상으로 AR기반 아스팔트 포장 다짐공사 지원체계를 구성하고자 한다. 또한 증강현실 구현을 위한 요소기술보다는 건설관련 증강/가상현실 응용 기술구현을 위하여, 도로다짐 건설공사 공사지원을 목적으로 하는 소프트웨어 개발을 위한 시나리오를 제시하고자 한다.
  • 본 연구를 통하여 증강현실기반의아스팔트 포장 다짐공사 지원체계를 제안하고 이를 공사담당자가 적절히 활용할 수 있는 교육과정 및 내용을 제안하여 현행 다짐장비의 가동을 통한 도로 다짐공사 품질향상을 도모하고 지능형 다짐기의 도입에도 대비할 수 있는 기술적 대안을 제시하였다. 증강현실기반의 아스팔트포장 다짐공사 지원체계가 구성되어 현장에 활용된다면 다음과 같은 효과를 기대할 수 있을 것으로 보인다.
  • 아스팔트 혼합물은 현장에 포설된 후 3차의 다짐작업을 거치면서 온도가 떨어지기 시작하는데, 특정 온도 대역에서 각 차수의 다짐작업이 이루어 져야 하며 이에 대한 상세한 시공규정은 각종 시방서 및 시공지침에 명시되어 있으며 현장에서 공사감독은 시공자가 이들 규정의 준행여부를 수시로 체크해야 한다. 이러한 아스팔트 포장 시공 단계 중, 본 연구는 다짐장비가 사용되는 아스팔트 혼합물 다짐공사 만으로 범위를 국한하였으며 증강현실 기반으로 다짐공사 시공자가 위의 시방규정을 잘 준행하는 지의 여부를 실시간으로 파악하여 조치하기 위한 모니터링 체제를 제안하고자 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
지능형 다짐 장비의 역할은 무엇인가? 일반국도의 아스팔트 포장도로 설계수명은 10년으로 설계되어 있으나 포장의 조기 파손으로 국가 예산이 낭비되고 있으며 2014년까지 조기파손으로 인한 유지보수 비용이 지속적으로 증가하고 있다. 지난 15년간 유럽 및 미국을 중심으로 다짐장비 및 시공법의 비약적인 발전이 있었으며 이를 통하여 지능형 다짐 장비(intelligent compactor)가 개발되어 사용중이며 이 장비의 가동을 통하여 지반/포장구조체의 반응 및 다짐장비의 위치 등을 실시간으로 구할 수 있게 되어 이를 공사품질관리에 이용하고 있으며[5,9], 국내에서도 이러한 시공체계를 도입하기 위한 기초연구가 진행되고 있다.
아스팔트 포장도로의 유지보수 비용이 지속적으로 증가하는 이유는 무엇인가? 최근 산업화로 인한 차량중량의 증가로 인해 도로균열 등 도로의 구조적 파손 발생빈도가 증가하고 있으며 이에 따라 안전성 ∙ 주행성이 악화되어 교통사고 위험성이 증대하고 있다. 일반국도의 아스팔트 포장도로 설계수명은 10년으로 설계되어 있으나 포장의 조기 파손으로 국가 예산이 낭비되고 있으며 2014년까지 조기파손으로 인한 유지보수 비용이 지속적으로 증가하고 있다. 지난 15년간 유럽 및 미국을 중심으로 다짐장비 및 시공법의 비약적인 발전이 있었으며 이를 통하여 지능형 다짐 장비(intelligent compactor)가 개발되어 사용중이며 이 장비의 가동을 통하여 지반/포장구조체의 반응 및 다짐장비의 위치 등을 실시간으로 구할 수 있게 되어 이를 공사품질관리에 이용하고 있으며[5,9], 국내에서도 이러한 시공체계를 도입하기 위한 기초연구가 진행되고 있다.
증강현실기반의 아스팔트 포장 다짐공사 지원체계가 만들어지면 기대되는 효과는 무엇인가? Intelligent Compactor의 운용을 통하여 얻어진 정보들을 GPS 정보와 연계시켜 장비 운전자 뿐 아니라 현장에 있는 품질관리자나 공정운영자들이 증강현실 환경에서 조회될 수 있는 체제를 구성한다면 도로면의 연속적인 품질관리가 가능하게 되고 그래픽 기반의 직관적인 판단을 가능하게 하여 공사 품질관리나 공사관리의 효율을 획기적으로 높일 수 있을 것이지만 아직 세계적으로 시도된 바 없다. 이런 증강현실기반의 아스팔트 포장 다짐공사 지원체계 만들어지면 지금까지의 공정관리와는 전혀 다른 시공체계이기 때문에 이러한 체계와 장비운용 방식을 이해하고, 현장에서 바로 활용할 수 있는 교육체계가 반드시 구성되어야 한다.
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참고문헌 (9)

  1. A. Gilliland, "Intelligent compaction for asphalt paving," Application Notes: Intelligent Compaction Implementation On Sitka Airport Project, Fhwa-Hif-13-049, 2015. 

  2. A. Gilliland, "Intelligent compaction for asphalt paving," Application Notes: Intelligent Compaction Implementation On Sitka Airport Project, Fhwa-Hif-13-049, 2016. 

  3. A. N. Torres and M. Arasteh, "Intelligent Compaction Measurement Values (ICMV) - A Road Map," Technical Brief, Fhwa-Hif-17-046, 2017. 

  4. B. Lemon, "Intelligent asphalt compaction analyzer," FHWA-HIF-12-019, 2011. 

  5. G. Chang, Q. Xu, and J. Rutledge, "Accelerated implementation of intelligent compaction technology for embankment subgrade soils, aggregate base, and asphalt pavement materials," Final Report, FHWA-IF-12-002, 2011. 

  6. G. Chang, Q. Xu, J. Rutledge, S. Garber, and Transtec Group, "A study on intelligent compaction and in-place asphalt density," Final Report, FHWA-HIF-14-017, 2014. 

  7. Korean Construction Guideline: Asphalt Concrete Pavement, Ministry of Construction and Transportation, 2017. 

  8. Korean Construction Specification: Asphalt Concrete Pavement, KCS 44 50 10:2016, Ministry of Construction and Transporation, 2016. 

  9. S. Nazarian, M. Mazari, G. Chang, R. Aldouri, and J. Beltran, "Intelligent compaction roller retrofit kit validation," Draft Final Report, University of Texas at El Paso, 2015. 

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