구조물의 70%가 콘크리트 구조인 건축공사는 최근 대형화 고층화에 대한 수요가 점차 증가하고 있는 추세이다. 그러나 3D 업종 기피현상으로 인한 젊은 기술인력의 수급이 어려운 건설현장은 기능공의 노령화 및 부족으로 인한 문제가 발생하고 있는 실정이다. 이러한 문제점에 대한 해결책으로 공기단축, 노무 생산성 향상, 균일품질 확보 노력 등의 관리적 측면의 노력은 현재 여러 곳에서 진행되고 있으나 보다 능동적이고 장기적인 대책으로써 국제 경쟁력 강화 효과가 기대되는 고층 건물의 모듈화 및 자동화 기술 개발 필요성이 증대되고 있는 실정이다. 이에 간 연구에서는 최적 설계 모듈화 기술, 모듈 공장 자동화 및 모듈화 부재의 조립자동화 관련 국내외 선행연구 분석을 통해 도심지 고층 콘크리트 건축물의 시공 생산성 및 품질향상이 가능한 고층 콘크리트 구조물 모듈화 시공 시스템에 대한 기초연구로써, 4단계의 연구개발 전략을 제시하여 보다 적극적인 초고층 건설 시공기술 R&D 투자를 위한 로드맵을 제안하고자 한다.
구조물의 70%가 콘크리트 구조인 건축공사는 최근 대형화 고층화에 대한 수요가 점차 증가하고 있는 추세이다. 그러나 3D 업종 기피현상으로 인한 젊은 기술인력의 수급이 어려운 건설현장은 기능공의 노령화 및 부족으로 인한 문제가 발생하고 있는 실정이다. 이러한 문제점에 대한 해결책으로 공기단축, 노무 생산성 향상, 균일품질 확보 노력 등의 관리적 측면의 노력은 현재 여러 곳에서 진행되고 있으나 보다 능동적이고 장기적인 대책으로써 국제 경쟁력 강화 효과가 기대되는 고층 건물의 모듈화 및 자동화 기술 개발 필요성이 증대되고 있는 실정이다. 이에 간 연구에서는 최적 설계 모듈화 기술, 모듈 공장 자동화 및 모듈화 부재의 조립자동화 관련 국내외 선행연구 분석을 통해 도심지 고층 콘크리트 건축물의 시공 생산성 및 품질향상이 가능한 고층 콘크리트 구조물 모듈화 시공 시스템에 대한 기초연구로써, 4단계의 연구개발 전략을 제시하여 보다 적극적인 초고층 건설 시공기술 R&D 투자를 위한 로드맵을 제안하고자 한다.
Construction that over 70% of the structure consists of concrete gets bigger and higher gradually and the demand of that is increasing as well. However, it's not easy to supply young and skilled persons on construction site because of social avoidance phenomena about 3D occupation, so it causes seri...
Construction that over 70% of the structure consists of concrete gets bigger and higher gradually and the demand of that is increasing as well. However, it's not easy to supply young and skilled persons on construction site because of social avoidance phenomena about 3D occupation, so it causes serious problems like aging and shortage of technicians. To solve the problems, executives related to the construction field make a management effort in various ways such as construction period shortening, labor productivity improvement and good quality but recently, they have an increasing interest in the necessity of the modularization of the high-rise building and the automation of the engineering development for the strengthening of international competitive power as more active and long-term alternatives. Therefore, this study is to propose the roadmap in order to make lots of efforts in developing construction technologies of high-rise buildings by performing a foundation study, the strategy for 4-step research development, on modularized construction system of concrete structure of high-rise buildings through domestic and foreign preceding research analyses associated with optimal design modularization technique, module factory automation and assembly automation of modularized objects.
Construction that over 70% of the structure consists of concrete gets bigger and higher gradually and the demand of that is increasing as well. However, it's not easy to supply young and skilled persons on construction site because of social avoidance phenomena about 3D occupation, so it causes serious problems like aging and shortage of technicians. To solve the problems, executives related to the construction field make a management effort in various ways such as construction period shortening, labor productivity improvement and good quality but recently, they have an increasing interest in the necessity of the modularization of the high-rise building and the automation of the engineering development for the strengthening of international competitive power as more active and long-term alternatives. Therefore, this study is to propose the roadmap in order to make lots of efforts in developing construction technologies of high-rise buildings by performing a foundation study, the strategy for 4-step research development, on modularized construction system of concrete structure of high-rise buildings through domestic and foreign preceding research analyses associated with optimal design modularization technique, module factory automation and assembly automation of modularized objects.
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문제 정의
"친환경 유닛 모듈라 주택의 공장 생산시스템에 관한 비교연구”는 일본, 미국, 유럽 전역에 증가하고 있는 유닛모듈러 주택에 관한 연구로써, 가장 대규모로 오픈되어 있는 pre-fabrication시스템을 기반으로 한 유닛 모듈러 주택의 공장 생산시스템에 대한 제안을 실시하였다.
이에 본 연구에서는 최적 설계 모듈화 기술, 모듈 공장자동화 및 모듈화 부재의 조립자동화 관련 국내외 선행연구 분석을 통해 도심지 고층 콘크리트 건축물의 시공 생산성 및 품질향상이 가능한 고층 콘크리트 구조물 모듈화 시공 시스템에 대한 기초연구를 진행하는 것에 그 연구의 목적이 있다.
제안 방법
On-demand 기반 양중관리를 위한 양중계획 기법 개발 및 시퀀스 콘트롤을 위한 체계를 개발한다.
USN 기술 및 모바일 장비를 이용한 출고/입고 자동화 시스템 개발과 차량 통제 시스템(GPS 등 활용 - 위치파악 + 도심지 운반시간 Simulation을 통한 최적 운반 계획/모니터링/관리 시스템 개발)을 개발한다.
공장 내에서의 USN 기반 실시간 양생관리를 통한 품질모니터링 체계를 구축한다.
국내 대형PC전문 업체 전문가 인터뷰 및 설문을 통해 고층 콘크리트 구조물 모듈화 시장 규모를 추정하였다.
Sacks。는 파라메트릭 3D CAD 시스템을 통한 빌딩 모델링 기법의 활용이 생산적인 측면에서 이윤창출을 위한프리캐스트 콘크리트 설계와 생산을 위한 건축 소프트웨어시스템을 설계하였다. 그러나 이를 위해서는 도면들 간의 불일치로 인한 에러 요소 제거 등의 특수한 기능성, top-down 모델링 포함, 기능적 object, 전후관계를 고려한 설계 의도 삽입, object에 대한 레이아웃과 세부화 및 관리를 필요로 한다.
먼저, 선행연구와 국내 PC시장 규모에 대한 조사를 통해 국내 PC 모듈화 시장의 예상시장규모를 예측하고, 국내외콘크리트 모듈화 기술현황에 대한 분석을 실시한다.
모듈 제작/운반/시공 공정의 통합 모듈화 시공 시뮬레이터를 이용한 Concept 설계 및 통합 프로토콜을 구축한다.
체계를 구죽한다. 생산 자동화를 위한 CAD—* CAM 연동 시스템을 통하여 Plug-in 방식 기반의 제작공장 자동화용 계측 시스템 및 공장-현장 간 통합 체계 구축하고 PMIS 등 기존 건설관리 시스템, 프리캐스트콘크리트 공자(ERP) 관리 시스템과 통합시스템의 연동체계를 개발한다.
성능 평가 체계를 개발하고 Test-Bed 구축하여 시스템 적용 및 효과 검증을 통한 상용화 전략을 수립한다.
우선, 현장 시공을 위한 자동화 시스템 기본 설계를 위해 자재 반입 및 양중 장치를 설계하고 자재 핸들러 및 조립용 매니퓰레이터 설계 그리고 지능형 Sealing 장치를 설계한다. 그후, 현장 시공을 위한 자동화 시스템 상세 설계를 한다.
이를 바탕으로 고층 콘크리트 구조물 모듈화 시공 시스템 4단계 개발전략을 제시하고, 이에 대한 활용방안 및 기대효과를 분석하도록 한다.
자재 조립용 매니퓰레이터 제작 시험을 하고 지능형 Sealing 장치 제작 시험한다.
철근 부재, 거푸집 및 콘크리트 반송 장치 제작 시험과 제작된 모듈 핸들러 및 출하 장치 제작 시험을 통한 Plug-in 방식 기반의 제작공장 자동화용 통합 제어 시스템이 설계된다.
프리캐스트 콘크리트구조물의 접합부와 복합 콘크리트 구조물의 타설부 그리고 프리캐스트 콘크리트구조물의 실링 부를 각각 표준 모델을 개발하여 성능검증 방안을 구축한다.
프리캐스트콘크리트 구조물의 현행 물류관리 프로세스의 분석 현황분석을 통한 적용되어질 To-Be 물류 자동화 프로세스 모델을 개발하고 센서를 통한 시공 및 유지관리단계에서의 변형 및 각종 계측을 한다.
후속연구
2005년도의 콘크리트 구조물 모듈화 시장규모가 500억 원 규모였던 데 반해, 2007년 현재 1200원 규모로 240% 성장하였으며, 콘크리트 구조물 모듈화에 관한 연구가 계속 진행된다면, 향후 5년 동안에 4000억 이상의 시장규모가 형성될 것으로 예측된다. 확대되는 시장규모에 맞는 신규 응용 분야 창출을 위한 첨단융합요소기술 개발 및 이를 지원할 수 있는 통합적인 체계구축을 위한 기반연구가 선행되어야 할 필요성이 있다.
또한 RFID 시스템 적용을 통한 공기단축 및 비용 절감을 통한 RFID 기술적용을 통한 재작업에 소요되는 비용 절감효과 3~5%와 자재를 파악하기 위해 走요되는 작업시간 50%단죽이 가능하고 자재 On-demand)기반 조달로 인한 추가적인 비용절감이 가능한 경제적 성과를 기대할 수 있을 것이며, 국내 건설 산업에서의 새로운 첨단융합기술 적용 시장창출과 효율적인 설계 변경 관리로 인한 자재 손실 최소화, 경쟁력 강화를 통한 해외건설프로젝트 수주에 일조 그리고 RFID 관련 산업의 활성화를 통한 사회정책적성 과를 기대할 수 있을 것으로 사료된다.
또한 건설기술의 혁신을 통한 생산성 제고와 건설 자동화 기술개발을 통한 건설 산업의 부가가치 극대화 그리고 개발 핵심기술의 타 산업 적용에 의한 경제성 확보에 활용될 수 있으며, 장비의 개발을 통하여 자동화 시공의 활성화 도모하고 해외기술 의존도 감소 및 해외시장 진출 확대와 국내 민간 건설 산업의 표준화, 정보화, 자동화 기술개발촉진 효과에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
본 연구에서 제안하는 4단계의 고층 콘크리트 구조물 모듈화 시공 시스템 개발 방안은 유닛화/모듈화 채용에 따른 생산성 및 시공품질의 향상과 효율적인 설계방법 및 라이브러리 개발에 의한 생애주기 비용 절감 그리고 자원관리의 효율화를 통한 생산성 향상에 활용될 수 있을 것으로 기대되며, 건설기술의 혁신을 통한 건설 산업의 이미지를 제고하고 첨단건설기술 개발을 통한 기능 인력 대체와 안전한 건설환경 제공에 따른 사회적 부담 비용 절감을 유도할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구에서 제안한 단계를 현장에 적용할 경우, 콘크리트 구조물 모듈화에 대한 산업계의 SCM 지원을 통한 기술 경쟁력 강화와 건설 산업에서의 모바일 기술적용 확대, 건설 산업의 RFIDAJSN 자동화 기술의 적용범위 확대가 가능해질 수 있을 것이며, 이를 통해 USN을 이용한 구조물 모니터링에 의한 안전관련 예방하는 기술적 성과를 도출할 수 있을 것으로 기대된다.
것으로 예측된다. 확대되는 시장규모에 맞는 신규 응용 분야 창출을 위한 첨단융합요소기술 개발 및 이를 지원할 수 있는 통합적인 체계구축을 위한 기반연구가 선행되어야 할 필요성이 있다.
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