[공학저널 전찬민 기자] BIM 등 3차원 정보모델 활용, 디지털기술 등의 접목을 통한 3D 설계기술의 발달로 비정형의 건축물뿐만 아니라 복잡한 공종간의 설계와 검토가 보다 손쉽게 가능해졌다. 이에 예상되는 시공상의 문제들도 사전에 검토가 가능해져 이제는 건설산업에서 필수적인 요소로 손꼽히고 있다.
설계기술이 발전했지만 현재까지 많은 PC현장에서는 시공 중에 줄자, 수평계, 트렌싯 등 전통적인 방식을 활용하고 있어 검측 시 시간과 인력 투입이 필요하다. 또한 휴먼에러가 발생 할 수 있으며, 검측정보의 저장이 곤란해 누락이 발생할 수도 있다는 것이 단점이다.
특히 PC공사의 시공품질과 직결되는 앵커 플레이트의 경우, 철근배근 단계에서 정착시키게 되면 버림 콘크리트 먹매김과 템플릿을 활용해 시공위치를 마킹하게 되나 사전 정확한 위치 검측이 곤란하다. 사후 검측이 되는 상황에서 이러한 부재설치 시 허용오차를 넘게 되면 부재 후가공, 재작업 등 공기에 악영향을 미치는 일이 발생된다.
이를 미연에 방지하고자 정밀검측기술, 시공현황 데이터 확보와 활용의 필요성을 인식해 건설현장에서는 3D 스캐너 등을 적용하면서 시공관리 효율화, 검측, 포지셔닝·시공위치 가이드 등 고정밀 센싱장비를 활용해 시공관리의 효율화를 도모하고 있다.
하지만 3D스캐너 같은 고정밀 기기들은 고가의 장비이며, 또한 생성되는 데이터 변환 등 후처리 시간 소요 등으로 인해 실시간으로 현장작업에서 필요로 하는 데이터의 제공은 제한적인 상황이다. 이러한 문제점들을 극복하고 PC공사의 정밀한 시공품질을 위해 실시간으로 모니터링과 정밀조립을 위한 가이드가 가능한 검측기술 개발이 절대적으로 필요한 시점이다.
이에 따라 지난해 국토교통부 R&D 과제 중 하나인 ‘Off-Site Construction(OSC) 기반 공동주택 생산시스템 혁신기술 개발’ 과제에서 스마트 시공관리 기술 개발을 위한 연구가 착수됐다. 이번 연구에서는 PC 스마트 센싱 기반 PC부재를 정밀하게 시공품질 관리하는 기술 개발을 목적으로 설계단계 BIM 활용한 Virtual Construction 모델과 실제 시공현황을 연결하는 매개체로서 3D스캐닝 장비 등 스마트 센싱장비에 대한 연구 개발이 진행되고 있다.
우선 기존의 줄자, 레이저 거리측정 등의 작업으로 검측하고 있는 국내외 시공품질관리 기준을 분석해 스마트 센싱을 활용한 검측기법을 도입하기 위해 센싱장비 검측을 활용할 수 있는 시공품질관리 기준을 수립하는 것이 중요하다. 국내의 표준시방서를 기준으로 국내·외 시공품질기준을 비교해 부재별 조립의 허용오차기준을 설정하고 Pilot 현장을 대상으로 그 기준을 적용해 설정한 허용오차기준을 사전 검증하는 것 또한 필요하다.
이에 PC부재 현장설치 시 실시간 설치 현황 검측과 Positioning 시스템 개발을 통해 3D 레이저스캐너로 측정해 추출한 포인트 클라우드 데이터와 BIM 데이터 비교하고, 치수, 기울기 등 설치된 모든 부재를 단시간 내에 검측과 피드백이 가능하도록 할 예정이다.
이번 기술 개발을 통해 BIM 데이터와 연계한 스캔한 정보들을 통해서 공장 생산된 PC 부재의 정확한 값으로 스캔과 포지셔닝(Positioning) 과정을 거쳐 현장 작업자들의 손쉬운 검측과 위치선정이 가능해졌다. 3D의 위치 정보값 제공은 기존의 먹선, 2D 레이저 위치제공보다 정확하고 신속한 작업 가이드라인을 제공할 수 있게 됐다.
이러한 스마트 시공관리 기술을 개발하고 있는 현대엔지니어링㈜은 산업 패러다임 전환과 선도를 위해 ‘2025년 스마트 건설 기술 국내 Top Tier 기업 도약’이라는 비전 아래 2025 스마트 건설 기술 로드맵을 수립했고 관련 기술 확보를 위해 준비해왔다.
그 중 건설 생산성, 안전성 향상을 위한 미래형 건설생산 방식으로서 현재 많은 각광을 받고 있는 OSC 기술 확보를 위해 2012년부터 모듈러 관련 기술 개발을 진행해왔다. 특히 OSC 공법에서 보다 넓은 스펙트럼의 기술개발 연장선상에서 기술경쟁력, 사업수행역량 확보를 위해 OSC 연구단에 참여하게 됐다.
이번 개발 기술의 활용으로 설치된 PC부재의 치수, 표면, 변위 등 신속한 검측과 피드백이 가능하기 때문에 작업시간과 인력투입 감소, 정확도 향상과 문제발생 여지에 대한 사전 조치가 가능해 졌다. 또한 PC공사 품질을 크게 좌우하는 기초 앵커플레이트의 정밀도도 향상된다.
뿐만 아니라 데이터 로그를 통해 후속 공종 작업 시 의사결정의 기초 데이터로서 활용 가능하고, 실제 설치오차 현황까지 반영된 준공 BIM 데이터와 함께 전체 공사단계, 특히 유지관리 단계와 리모델링 시에도 활용이 가능하다는 것이 특징이다.
현대엔지니어링 OSC팀 김양범 책임매니저(사진)는 “OSC 기반 PC 공동주택 생산 시스템 확산을 위한 기술적 인프라 구축과 함께 첨단 ICT와 스마트 생산기술을 활용한 공동주택 건설관리 선진화에 앞장설 수 있을 것”이라며 “또한 현장에서의 작업 시간과 인력이 최소화됨에 따라 현장 내 작업자 간의 접촉이 줄어들어 언택트 효과를 추가적으로 기대 할 수 있다”고 설명했다.
그는 이어 “설계단계 BIM 활용한 Virtual Construction 모델과 실제 시공현장 현황 간 연결 매개체로서 3D스캐닝 장비 등 센싱 장비가 될 수 있다”며 “센싱 장비와 함께 향후에는 플랫폼 개발을 통해 시공단계 디지털 트윈 구현으로 시공관리를 효율적으로 수행 가능하다”고 덧붙였다.
이를 위해 관련 기술을 고도화해 초정밀 시공이 가능한 정도관리 기술 구현과 검증을 목표로 해당 기술을 검증해 실증사업에 적용과 정밀시공이 가능하도록 할 계획이다.
이렇듯 현대엔지니어링은 스마트 건설 기술을 OSC, 건설 자동화, 스마트 사업 관리, 스마트 현장 관리 등에 실용적이고 선도적인 스마트 건설 기술을 적극 개발, 도입해 왔다. 특히 최근 스마트기술센터를 신설하고, OSC 기술개발의 고도화와 수행역량 확보를 위해 최근 스마트컨스트럭션실 OSC팀으로 조직을 개편했다.
4차 산업혁명을 대표하는 첨단기술들을 건설의 각 단계에 접목시켜 새로운 개념의 건설을 창조하고, 안전, 사업관리, 설계, 구매, 시공 기술 등 전 분야에 걸쳐 인공지능화, 첨단화, 디지털화, 무인화를 이뤄나갈 예정으로 행보가 더욱 기대되고 있다.
