포스트코로나, 건설이 가야 할 길 ● 국토부, 스마트 건설기술 개발 지원
사물인터넷(IoT), 클라우드(Cloud), 빅데이터(Big Data), 모바일(Mobile) 등 핵심 기술이 사회 모습을 바꾸는 4차 산업혁명 시대에 살고 있다. 건설산업도 예외는 아니며, 건설 분야에서는 ‘스마트 건설기술’ 연구개발(R&D)이 화두다. 건설현장의 모습도 이와 함께 바뀌고 있다. 추진되고 있는 R&D를 통해 우리나라 스마트 건설기술의 나아가는 방향을 들여다봤다. /편집자 주
정부가 구상하는 스마트 건설현장은 어떤 모습일까?
한 조사에 따르면 독일과 영국의 건설산업에서 평균 노동 시간당 부가가치 창출액은 35.6달러인데 우리나라는 그의 절반 수준인 18.7달러에 그치고 있다. 또 건설 선도국에서는 ‘다단계 최소화 및 직접 시공 노력’을 통해 전체 공사비 중 약 5%의 관리비가 누수되고 있는 반면 우리나라는 9%로 다소 높은 수준이다.
이에 국토교통부는 영국·미국 등 선진국이 선점 중인 스마트 건설기술 시장에 뛰어들어 기술혁신을 꾀하고 있다.
이를 위해 ‘스마트 건설기술 육성을 통해 글로벌 건설시장을 선도한다’는 비전 아래 올해부터 2025년까지 약 2000억원(국비 1476억원, 민간 493억원)을 투입하는 대형 연구개발(R&D)에 착수했다.
국토부는 △건설장비 자동화 및 관제기술 △도로구조물 스마트 건설기술 △스마트 안전 통합 관제기술 △디지털 플랫폼 및 테스트베드 등 총 4개 중점분야에서 건설현장의 디지털화를 추진한다.
2021년까지 중점 분야 내 핵심기술 개발을 마치고 2023년까지 기술을 연계하는 작업을 추진하며, 2025년까지는 테스트베드에서 종합적인 시범적용 및 검증을 완료한다는 계획이다.
이 사업의 총괄기관으로는 한국도로공사가 선정됐다. 실현 가능한 기술을 신속히 개발해 도로 분야에 바로 적용·검증 가능하다는 점이 높이 평가받은 것으로 분석된다.
◇디지털 건설로 생산성 25% 향상, 공기 25% 단축=우선 국토부는 토공사와 도로포장공사의 생산성을 25% 향상시키기 위한 기술 개발을 추진한다.
드론 측량을 토대로 3차원 디지털 지도를 생성하고 디지털 트윈(현실세계의 기계나 장비, 사물 등을 컴퓨터 속 가상세계에 구현한 것)을 기반으로 현장의 정보를 한 번에 파악할 수 있도록 한다.
인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술이 적용된 지능형 건설장비는 3차원 디지털 지도 안에서 최적의 이동 경로를 찾아 스스로 이동할 수 있다. 자율 작업형 건설장비는 사람이 없이도 오차를 최소화할 수 있으며 현장의 생산성을 극대화한다.
빌딩정보모델링(BIM) 설계와 모듈 생산을 통해서는 공사기간을 25% 줄일 계획이다. BIM 기반 구조해석, 설계검토, 시공시뮬레이션 모델을 통해 설계변경을 최소화하고, 수정 설계 사항이 발생해도 의사결정을 보다 빠르게 할 수 있다는 장점이 있다.
또한 부품을 공장에서 생산해 현장에서는 조립만 가능하도록 하는 프리팹(prefab) 부재 생산방식을 통해 공기를 줄이며, 로보틱 크레인과 원격로봇 기술로 시공이 어려운 작업 환경에서 공사 중단 없이 시공할 수 있도록 한다.
여기에 터널공사 시 TBM 시공 중 발생할 수 있는 지반조건의 변화 등 리스크를 발생 전에 사전 예측하고 적절한 대응방안을 제시하는 통합리스크관리시스템도 개발한다. 이 작업에는 빅데이터, 머신러닝기술이 핵심이다.
국토부는 “선 제작 부재를 활용하고 모듈화를 중심으로 한 건설방식의 변화가 건설산업의 체질을 변화시킬 수 있는 파급력을 가지고 있다”고 예상했다.
◇‘스마트 건설 플랫폼’ 통해 정보 활용=시공 및 유지관리 단계에서 발생하는 방대한 양의 데이터를 수집·축적·관리할 수 있도록 하는 ‘스마트 건설 플랫폼’의 개발도 이뤄진다. 실시간으로 수집된 데이터는 건설 전반적인 단계에서 활용할 수 있다.
플랫폼은 도로 설계와 시공 등 건설 단계에서 발생하는 장비·인력·자재·안전·환경과 관련되는 원시 데이터를 모두 갖고 있다. 발주처·설계사·원도급업체·하도급업체·현장 근로자는 이를 활용해 효율적인 의사결정을 내릴 수 있게 된다.
국토부는 건설현장 관련 데이터를 일반국민, 연구자, 기업에 개방·공유해 다양한 서비스가 제공될 수 있도록 추진한다는 계획이다.
인공지능(AI) 기술을 적용한 건설 시뮬레이션 기술도 개발한다. 도로건설공사 중 발견된 물리적 문제점들을 데이터화하고 이를 통한 시뮬레이션을 통해 문제 발생 시 신속하게 대응할 수 있다.