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VOL 02
2020 WINTER

KCL LIFE, 당신의 삶에 안전함의 점을 찍다

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KCL, 한국건설생활환경시험연구원

스마트 건설,
4차 산업혁명을 이끈다

글 김부미 e대한경제 기자

과거 2차원 도면으로 구현하던 각종 시공 관련 정보를 3차원 가상현실로 모델링 하는 모습은 더는 낯선 풍경이 아니다.
건설 현장에 드론이 ‘윙윙’ 소리를 내며 날아다니고, 카메라가 장착된 로봇이 사람 대신 활보한다. 건설산업에도 스마트 바람이 불고 있다.
국내 건설업계에서는 인구감소ㆍ고령화에 대비해 건설의 생산성ㆍ안전성을 근본적으로 개선하고, 글로벌 경쟁력을 확보하기 위해 건설기술 혁신에 대한 필요성이 확산하고 있다.
이에 건설업계는 첨단기술을 건설에 접목해 건설산업의 변화를 꾀하는 동시에 4차 산업혁명을 이끌어 나가겠다는 구상이다.

BIM 드론ㆍ로봇 등 최첨단기술을 건설산업에 접목

스마트 건설은 설계 - 시공 - 유지관리 등 건설 전(全) 단계에 첨단기술을 융합해 안전성ㆍ생산성 등을 획기적으로 개선하는 것을 의미한다.
스마트 건설은 크게 △BIM(Building Information Modeling) △건설 디지털 장비 △스마트 유지관리 등으로 구분된다. BIM은 4차 산업혁명 시대를 맞아 급성장 중인 ‘스마트건설기술’의 핵심이 되는 3차원 설계와 빅데이터의 융복합 기술로서, 3D 모델과 공사정보(자재, 공정, 공사비, 제원 등)를 결합해 건설 전 과정의 정보를 통합 관리하는 기술을 말한다.
BIM 설계를 통해 설계·시공·관리상 오류와 낭비 요소를 사전에 검토할 수 있어 건설공사의 생산성과 안전성을 극대화할 수 있다. 드론ㆍ로봇ㆍ머신컨트롤(Machine Control, 시스템+반자동 운용)ㆍ머신가이던스(Machine Guidance, 보조장비+수동 운용) 등 건설 디지털 장비들 역시 건설 현장에서 중요한 역할을 맡고 있다.
드론의 경우 사람의 접근이 어려운 부분이나 고층의 손상이나 결함 등을 세밀하게 찾아내고 분석한다. 또한 현장 조건과 인접 구조물에 대한 정보도 더욱 정확하게 파악하는데 유용하다.
건설 로봇은 근로자의 움직임을 센서로 감지하고 근력을 증강해 적은 힘으로 무거운 짐을 손쉽게 옮길 수 있게 돕는 ‘웨어러블 로봇’, 현장 관리용 ‘무인 순찰 로봇’, 페인팅 등 반복 작업의 효율을 높이는 ‘시공 작업용 로봇’ 등이 있다.
머신컨트롤은 건설장비에 부착된 센서와 고정밀 GPS 및 자동유압제어기술 등을 이용해 컴퓨터가 작업을 도와주는 반자동 시스템을 말한다.
머신가이던스는 건설장비에 부착된 센서와 디스플레이를 통해 장비 기사의 작업을 보조ㆍ가이드하는 시스템이다.
또한 노후화한 시설물이 증가하는 상황에서 이상 징후가 발생해도 외부 결함으로 확대될 때까지 확인하기 어려운 탓에 시설물의 결함 및 손상 파악이 어렵고, 사람의 접근이 어려운 위치에서는 정밀 점검ㆍ진단이 불가하다는 한계가 나타나고 있다. 이에 빅데이터 AI(인공지능) 등 첨단기술을 건설 현장에 활용한 점검ㆍ진단을 하는 스마트 유지관리도 활용도가 높아지고 있다.

한국, 스마트 건설 후발주자… 대대적 투자 통한 선도

전 세계 건설시장은 연평균 3.8%, 스마트 건설시장은 연평균 12% 내외 성장이 전망된다. 현재 영국, 미국 등 해외건설 선진국들은 스마트 건설기술의 중요성을 일찍이 인식하고 신속 하게 대응하고 있다.
영국은 공사비용 3분의 1 절감, 공사 기간 50% 단축 등의 내용을 담은 ‘컨스트럭션 2025’를 추진하고 있다. 미국, 싱가포르 등도 건설산업을 신성장 동력으로 키우기 위해 스마트 건설기술 활용에 적극적인 모습이다.
하지만 한국은 일부 기업들의 자체적 연구개발(R&D) 외에는 현장 활용이 미흡한 실정으로 아직 걸음마 단계에 머물러 있다. 이에 우리 정부도 최근 이같은 문제를 인식하고, 글로벌 건설시장 선도하기 위한 대대적인 투자에 나선 상황이다.
국토교통부는 ‘스마트 건설 기술 로드맵’을 수립하고 2025년까지 스마트 건설 기술 활용 기반을 구축하고 2030년까지 건설 자동화를 이루겠다는 계획을 내놓았다.
국토교통부는 △설계단계 △시공단계 △유지관리 등 3단계로 나눠 발전 계획을 수립했다.
설계단계에서는 측량과 BIM을 활용한 디지털 정보 모델을 정착시킨 후 빅데이터를 기반으로 설계 자동화를 추진하고 시공 단계에서는 건설장비 자동화, 조립시공 제어 등 기술 개발 후 시공 전반을 자동화한다는 계획이다.
유지관리 단계에서는 로봇과 드론이 더욱 신속 정확하게 시설물을 점검할 수 있는 기술을 확보하고 디지털트윈(물리적인 사물과 동일하게 컴퓨터에 표현되는 가상 모델)을 통한 시설물 유지관리 체계로 발전시켜 나가기로 했다.
국토부는 최근에는 2025년까지 즉시 건설 현장 전반으로 보급 가능한 핵심기술 패키지를 확보해 스마트 건설 기술 선도국 반열에 진입하는 한편, 건설산업의 생산성을 25% 이상 향상하고 공사기간과 재해율은 25% 이상 감축해 나간 나간다는 계획도 세웠다.
이를 실현하기 위해 건설장비 자동화 등 핵심기술 개발사업에 6년간 총 1,969억 원(국비 1,476억 원, 민간 493억 원)을 투자한다.
‘스마트 건설기술 개발사업’은 총 4개의 중점분야(12개 세부과제)로 구성돼 올해부터 대형 R&D 프로젝트에 사업비가 투입될 예정이다.
토공 장비 자동화와 다수 장비 간 협업 시공을 위한 실시간 통합관제, BIM 기반 모듈러 시공, 로봇을 활용한 무인 원격 시공, 스마트 안전관리 및 디지털트윈(실제 구조물을 그대로 재현하는 쌍둥이 모델) 기반 가상시공 시뮬레이션 등 건설 공정 전반을 획기적으로 혁신할 수 있는 주요 핵심기술들이 연구과제로 포함돼 있다.
이 사업은 핵심기술 개발부터 종합적 시험적용(테스트베드)을 통한 개발기술 검증까지 총 3단계로 구분돼 추진될 계획이며, 그간 대부분 300억 원 이하였던 사업 규모를 2,000억 원대로 대폭 확대해 실제 대형 건설 현장에서의 실증을 가능하게 한다는 구상이다.
세부적으로 1단계(2020〜2021) 중점분야 내 핵심기술 개발, 2단계(2022〜2023) 중점분야 간 핵심기술 연계, 3단계(2024〜2025) 테스트베드 종합 시험적용 및 검증으로 추진된다.
특히, 건설 분야 최초로 실제 발주되는 건설공사 사업과 R&D 사업을 연구 착수 시점부터 연계해 스마트 건설기술에 대한 실검증 사례(Track Record)를 확보하는 ‘건설발주 연계 R&D 사업’으로 추진해 실용화 가능성을 제고한다는 계획이다.
건설산업은 스마트 혁신을 통해 글로벌 건설시장을 선점하고 사업 기회를 확대해 나가려는 노력이 본격화돼야 할 시점이 도래했다. 스마트건설 기술은 단순한 미래 건설산업의 캐치프레이즈가 아니다. 지금이야말로 스마트 건설기술을 통한 건설산업의 혁신성장 동력을 새롭게 구축해야 할 때다.