[논문]3D 스캐닝 기술을 이용한 토공사 기성관리 감독 및 검사 가이드라인 개발

이영호; 윤원건; 박재우

doi:10.21289/ksic.2020.23.5.735

3D 스캐닝 기술을 이용한 토공사 기성관리 감독 및 검사 가이드라인 개발
A Study on the Development of the Guidelines for Supervision and Inspection of Earthworks Quantity Using 3D Scanning Technology 원문보기

한국산업융합학회 논문집 = Journal of the Korean Society of Industry Convergence, v.23 no.5, 2020년, pp.735 - 746

이영호 (한국건설기술연구원, 남북한인프라특별위원회) , 윤원건 (한국건설기술연구원, 건설정책연구소) , 박재우 (한국건설기술연구원, 건설정책연구소)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, in Korea, various technology developments have been made to utilize 3D space and facility data such as unmanned aerial vehicles (UAV) and laser scanners with the goal of improving productivity at construction sites. However, the lack of related regulations for 3D laser scanner surveying has been a barrier to using the technology across the surveying industry. As a result, owners, contractors, and construction supervisors are reluctant to introduce and apply technology to the site. In this study, the guidelines (drafting and inspection work to be supervised by construction supervisors when constructing earthworks using laser scanners) was developed and presented so that the earth surveying and quantity calculation technology using a laser scanner could be applied and diffused in a construction site. Through the development of this guideline (proposal), it is judged that the supervision and inspection of earthworks quantity using a laser scanner will be activated in the field.

주제어

표/그림 (9)

그림 Fig. 1 TOF measurement principle
그림 Fig. 2 3D laser scanner workflow
그림 Fig. 3 3D laser scanner construction site application example (domestic)
그림 Fig. 4 Existing supervision method of earthworks quantity by TS
그림 Fig. 5 Supervision method using 3D laser scanner
표 Table 1. Supervision and inspection items for construction supervisors when managing ready-made earthworks using laser scanners (LS)
그림 Fig. 6 Detailed guidelines (draft)
표 Table 2. Road construction earthwork standard value (example)
표 Table 3. Road construction earthwork construction management standard (example)

AI 본문요약
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문제 정의

3D 설계데이터가 설계도면(공사 측량의 결과, 수정이 필요한 경우에는 수정 이후의 데이터)을 바탕으로 적절하게 작성되었는지 여부를 확인한다.
공사감독자는 실제 측량 전에 시공자가 제출한 레이저스캐너의 측정 정확도 자료를 바탕으로 기성관리에 필요한 측정 정확도를 만족하는지 여부를 확인한다.
기성관리 성과(도표 등)가 기성관리 기준에서 정한 측정 항목, 측정 빈도 및 규격 값을 충족하고 있는지 여부를 확인한다.
기성관리에 이용하는 공사 기준점 및 표정점 등에 대하여 시공자로부터 측량 결과가 제출되었는지 여부를 확인한다.
기성관리와 관련된 공사 측량 계획서상의 기성관리 방법 등에 대하여 확인한다.
레이저스캐너를 이용한 기성 측량이 적정한 관측 정확도를 만족하고 있는지 여부를 확인한다.
본 가이드라인(안)의 개발 목적은 3D 레이저스캐너를 이용한 토공사 기성관리의 감독 및 검사 업무에 필요한 사항을 제시함으로써 업무 효율화를 도모하고, 레이저스캐너에 의한 공간정보 매핑(mapping) 등의 스마트 기술을 건설현장에 적극 도입⋅활용하게 함으로써 건설공사의 생산성 향상을 도모하는데 있다.
본 연구는 레이저스캐너를 이용한 토공 측량 및 수량 산출 기술이 건설현장에서 실제 적용⋅확산될 수 있도록 ‘레이저스캐너를 이용한 토공사 기성관리 시 공사감독자가 관리하여야 할 감독 및 검사 업무’ 가이드라인(안)을 개발하는데 목표를 두고 있다.
본 연구에서는 공사 종류별로 기성관리 기준 및 규격 값이 다름을 감안하여 도로 공사의 토공사 기준 및 규격 값을 예시로 제시한다.
본 연구에서는 레이저스캐너를 이용한 토공 측량 및 수량 산출 기술이 건설현장에서 실제 적용·확산될 수 있도록 ‘레이저스캐너를 이용한 토공사 기성관리 시 공사감독자가 관리하여야 할 감독 및 검사 업무’ 가이드라인(안)을 개발하고 제시하였다.
설계도면의 3D화 작업 여부를 확인한다.
스마트 건설기술은 정보통신기술(ICT), 드론⋅로봇 등 다른 분야의 기술을 건설 분야에 적극 도입하여 업무에 융합함으로써, 알기 쉬운 3차원(3D) 시각 정보를 제공하는 것을 목표로 한다.

가설 설정

1) 기성관리 상황의 사진은 레이저스캐너의 설치 상황이 알 수 있도록 촬영한다.

제안 방법

1) 본 가이드라인에 따른 시공 시, 비탈면의 턱 부분에 측구공사 등의 구조물이 설치되어 토공 면이 노출되지 않는 경우, 턱 부분의 기성관리는 턱 부분에 설치되는 공종의 기성관리 기준 및 규격 값에 따라 실시한다.
공사감독자는 시공관리 데이터가 탑재되어 있는 기성관리용 TS 등을 이용하여 현장에서 자신이 지정한 위치의 기성 측량을 실시하고 3D 설계데이터의 설계 면과 실측값의 표고차가 규격 값 내에 있는지 검사를 실시한다. 이때 검사 횟수는 현장 측량 여건을 고려하여 1공사(지정한 위치의 기성측량) 당 최소 1단면을 실시한다.
본 연구에서는 「공공측량 작업규정」[20]및 「일반측량 작업규정」[21]상의 내용 분석과, 전문가 자문(측량전문가 2인, 건설관리전문가 3인) 등을 통해 건설사업 프로세스별로 3D 레이저스캐너를 이용한 토공사 기성관리 시 필요한 공사감독자의 감독 및 검사 항목을 도출하였다( 참조).
본 연구에서는 기존 토공사 기성관리 방식과의 차이점을 고려하여 3D 레이저스캐너를 이용한 기성관리 절차를 구축하였다(<Fig. 5> 참조).
이를 위하여 (1) 레이저스캐닝 기술의 특성과 관련 연구 및 법제도 동향을 파악하는 한편, (2) 기존 방법에 의한 토공사 기성관리 시의 문제점과 절차 등을 분석하고, (3) 레이저스캐너 기반의 토공사 기성관리 시 공사감독자가 관리하여야 할 항목을 분석⋅도출함으로써 본 가이드라인(안)을 개발하였다.
적용범위는 3D 레이저스캐너를 이용한 토공사 기성관리로 설정하였다. 단, 업무상 보조적으로 GNSS 또는 TS 등의 측량 장비를 이용하는 것을 포함하였다.
제시된 가이드라인(안)은 「공공측량 작업규정」 및 「일반측량 작업규정」상의 토공사 기성관리 관련 내용 분석과, 레이저스캐닝 기술의 특성 등을 반영하여 토공사 기성관리에 필요한 감독 및 검사업무를 구성하였으며, 전문가 자문(측량전문가 2인, 건설관리전문가 3인) 의견을 반영하여 확정하였다.
측량 사진 기준에 근거하여 촬영되었는지 여부를 확인한다.

성능/효과

2) 기성관리 기준 및 규격 값에 제시되어 있는 「개별 관측 값」은 모든 측정값이 규격 값을 만족하여야 한다. 여기에서 모든 측정값이 규격 값을 만족한다는 것은 기성 평가용 데이터 중에서 99.
2) 피사체로 넣어 함께 촬영하는 작은 칠판에는 공사명, 공종, 기성 관측점(측점, 위치)을 기재하고 설계 치수, 실측 치수, 약도는 생략한다.
그러나 3D 레이저스캐너가 가지는 특징으로 1) 관측 대상점을 지정한 관측을 할 수 없으며, 2) 관측 간격이 균일하지 않으며, 3) 소프트웨어를 이용한 대량의 관측 점군 데이터의 처리가 필요하므로 기존의 기성관리 방법과는 다른 관측 절차 및 관리 기준을 필요로 한다. 특히, 레이저스캐너를 통해 측량자가 원하는 지점의 정확한 좌료를 얻기위해서는 주변 계측점을 통해 해당 지점의 좌표를 유추해야한다[18].

후속연구

한편, 본 가이드라인(안)의 개발을 통하여 현장에서 레이저스캐너를 이용한 토공사 기성관리가 활성화 될 것으로 판단된다. 시공자에게는 시공관리 데이터 취득에 의해 시공관리 이력 추적이 가능하게 되는 한편, 높은 정확도의 시공 및 데이터 관리의 간소화, 서류작성 부하의 경감 등의 효과가 기대되며, 공사감독자에게는 기존의 현장 확인이 시공관리 데이터의 수치적 체크 등으로 대체 가능하게 되어 작업 부하가 경감될 것으로 기대된다.
향후 본 가이드라인(안)의 적용과 관련하여 현장의 추가적인 요구나 관련 기술 및 기능이 계속 발전될 것으로 생각되며, 이들 현장 요구나 관련 기술 및 기능의 발전에 맞추어 보완작업이 지속적으로 이루어져야 할 것으로 생각된다.
시공자에게는 시공관리 데이터 취득에 의해 시공관리 이력 추적이 가능하게 되는 한편, 높은 정확도의 시공 및 데이터 관리의 간소화, 서류작성 부하의 경감 등의 효과가 기대되며, 공사감독자에게는 기존의 현장 확인이 시공관리 데이터의 수치적 체크 등으로 대체 가능하게 되어 작업 부하가 경감될 것으로 기대된다. 향후에는 본 연구에서 제시한 가이드라인(안)을 기반으로 업무 표준화 및 생산성 검증을 위한 연구가 진행되어야 할 것으로 생각된다.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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