도로포장 현장 품질관리, IoT 기술로 수명 ↑
도로포장 현장 품질관리, IoT 기술로 수명 ↑
  • 전찬민 기자
  • 승인 2020.09.16 12:21
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[공학저널 전찬민 기자] 그간 도로 포장의 현장 품질관리는 시공 기술자의 경험 등에 주로 의존해 수행됨에 따라 효율성이 떨어진다는 지적이 있었다. 하지만 이제는 IoT 기술을 활용해 시공 기술의 효율성과 투명성을 확보함으로써 공용 수명을 증가시킬 수 있을 것으로 전망되고 있다.

국내 도로 포장 분야는 그간 다년간의 기반 기술의 연구 개발을 통해 국내 기술 수준을 선진국과 비교해도 손색이 없을 정도로 지속적인 발전을 이룩했다. 특히 도로포장 설계분야의 경우 2012년 한국형 포장설계법 (KPRP)이 개발돼 역학적-경험적 설계가 가능해졌으며, 유지 관리 분야 역시 도로포장관리시스템 (PMS)을 도입해 체계적으로 관리, 운영되고 있다.

하지만 도로 포장의 현장 생산과 시공 분야의 경우 현재까지도 별도의 관리시스템이 구축돼 있지 않고, 문서와 대면보고 등의 절차를 통해 이뤄지고 있어 품질관리의 효율성과 투명성이 저하되는 문제점을 안고 있다.

또한 대부분의 현장 생산과 시공 품질관리가 인력 중심으로 시공 기술자의 경험적 노하우에 의존하고 있어 일반국도 평균 공용수명은 선진국의 공용수명(13~15년) 보다 낮은 수준(약 9.7년)인 것으로 보고되고 있다. 최근 5년간 하자발생 건수가 9천 건에 이르고 있으며, 일반국도의 경우에도 조기 파손에 따른 유지보수 비용이 급증하고 있는 실정이다.

이러한 국내 도로 포장 품질관리의 투명성과 효율성 제고를 위해 지난 2019년 04월부터 한국건설기술연구원의 주관으로 국토교통국가연구개발사업 중 하나인 ‘IoT 기술을 활용한 도로 포장 현장 품질관리 시스템 개발 연구’가 시작됐다.

이번 연구는 크게 세 개의 핵심 연구과제로 구성돼 있다.

1세부 과제인 콘크리트 생산 분야에서는 원자재와 콘크리트 혼합물의 함수율, 골재 입도 등 품질관리 인자들을 생산 플랜트 현장에서 IoT 센서를 통해 측정하는 기술과 품질 시험 데이터를 자동으로 취득, 전송할 수 있는 기술을 개발하고 있다.

시공 분야에서는 IoT 기술을 활용해 콘크리트 포장 시공시의 평탄성을 측정할 수 있는 모듈 개발과 최적의 줄눈 시공 시기 결정 로직, IoT 양생관리 장비 개발 등이 있다.

2세부 과제에서는 아스팔트 플랜트에서 발생하는 원자재와 아스팔트 혼합물의 역학적 품질을 IoT 센서로 측정하고, 전송하는 기술/시스템을 개발하고, 시공 분야에서는 IoT 다짐도 측정 모듈과 GPR을 활용한 전면도 다짐 관리 기술/모듈을 개발하고 있다.

특히 IC(Intelligent Compactor) 모듈 개발을 통해 보다 체계적이고 효율적인 아스팔트 포장 다짐뿐만 아니라 품질관리까지 가능해 질 것으로 예상된다.

1, 2세부에서의 IoT 품질관리 기술을 활용해 측정된 데이터를 하나의 데이터 플랫폼에 전송하고 빅데이터화하며, 도로 발주기관과 현장 품질관리자가 사용가능한 IoT PQMS(Pavement Quality Management System)와 모바일 정보 제공 시스템을 개발하는 것이 3세부 과제이다.

각 세부 과제 별로 강원대학교, 한국건설기술연구원 인프라안전연구본부, 한국건설기술연구원 미래융합연구본부가 주관하고 있다. 연구단에서 개발된 기술을 한국건설기술연구원 연천 실증센터와 한국도로공사 현장에 테스트 베드를 구축하고 실증과 검증을 통해 현장에 즉시 적용될 수 있도록 기반을 마련하고 있으며, 국토교통부와 협의를 통해 이를 제도화할 계획이다.

이번 연구단의 책임을 맡은 한국건설기술연구원 황성도 단장(사진)은 “연구단의 기술 개발을 통해 국내 도로 건설 현장의 특성을 고려한 생산과 시공 품질관리의 신뢰성과 투명성 확보가 가능할 것으로 기대하고 있다”며 “IoT 기반 도로 포장 현장 품질관리 시스템 구축을 통한 세계적인 도로 건설 기반 기술 확보와 4차 산업혁명 기술의 연계를 통한 국내 관련 분야의 기술 경쟁력을 향상시킬 수 있는 계기가 될 것”이라고 말했다.

이를 바탕으로 기존에 시공자의 경험에만 의존하던 방식에서 탈피하고 환경 조건과 도로 포장 재료의 물성을 스마트 센서, IoT 기반 시스템으로 관리할 수 있는 과학적인 관리시스템 구축을 통해 국내 도로 건설 기준 수준은 비약적으로 향상될 것으로 전망되고 있다.

또한 도로 포장 시공 완료 후, 정밀한 준공 (As-Built) 모델과 이와 통합된 품질 관련 데이터를 유지관리 단계에 활용해 빅데이터 기반의 체계적 유지관리 의사결정에 제공할 수 있을 것으로 예측되고 있다. 특히 도로 포장의 시공 후 하자 발생 시 그 원인 규명에도 중요한 자료로 활용될 수 있으며, 궁극적으로는 효율적이고 체계적인 도로 포장 건설 현장 품질관리를 통해 도로를 이용하는 이용자의 안전과 편의성 향상에 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

황 단장은 “IoT 기술을 활용한 현장 도로 포장 품질관리 시스템 개발은 국내 도로 건설 관련 발주자와 업계의 협조가 절대적으로 필요하다”며 “이번 연구의 목표가 도로 건설의 효율성과 투명성 제고인 점을 감안할 때 관리시스템 개발 시 지속적이고 단계적인 관련 업계와의 간담회와 협의체를 구성해 현장과의 소통을 추진할 예정”이라고 말했다.

한편 연구단은 이번 연구 개발을 통해 IoT 기술을 활용한 도로포장 품질관리 시스템의 현장 적용을 위해서 국토교통부, 관련 학회, 협회, 업계 등의 의견 수렴과 단계적 적용·확장할 예정이다. 최종적으로는 도로 포장 설계시스템(KPRP)과 생산·시공 품질관리 시스템(IoT-PQMS), 유지관리 시스템(PMS)이 상호 호환 연계해 도로 건설과 운영 전단계의 관리 효율화에 힘쓸 계획이다.


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