[공학저널 전찬민 기자] 우리나라는 실제 건설현장에 스마트건설이 점진적으로 적용되고 있고, 건설장비 자동화 도입에 따라 현재 토공사에서 도면은 2D에서 3D 토공 모델로 변환해 사용되고 있다. 특히, 스마트건설은 다양한 기술과 장비가 결합돼 수치화되고 정보화된 측량성과에 기반해 설계, 시공, 유지관리 등의 작업이 수행되고 있어 측량의 중요성이 더욱 강조되고 있다.
디지털 정보화에 따라 스마트 건설기술 시장이 급격히 성장하고 있는 가운데, 이에 따른 3차원 측량기술, 측량기준, 측량데이터 품질관리가 가능해졌다. 이처럼 건설분야에서 측량데이터의 중요도와 측량기술자의 역할이 증대되고 있다.
그럼에도 불구하고 측량에는 여러 가지 풀어야 할 숙제도 남아있다.
현실적으로는 각 공사 관련 시방서와 설계기준에서 측량 관련 내용이 개략적으로 제시되고 있으며, 이러한 건설분야에서 측량의 독립적 규정과 지침이 필요한 상황이다. 또한, 기술적인 측면에서는 정확한 측량을 위해 GPS가 활용되고 있지만, GPS를 활용한 측량의 한계점이 있다는 것이다.
그 한계점을 살펴보면 우선, GPS가 위성을 이용한 측량방법이기 때문에 터널/지하와 같은 상공이 가려져 있는 곳에서는 GPS 수신을 받을 수 없다는 것이다. 도심 빌딩, 건물 사이 등의 관측 조건이 좋지 않은 지역에서도 수신율에 영향을 주기 때문에 좌표값에 대한 오차가 발생할 수도 있다.
또한, GPS 측량에서는 높이값(Z값)을 결정하기 위해 지오이드 모델을 사용하는데 최근에 개발된 모델도 2.33cm 정밀도를 가지고 있다. 하지만, GPS 자체가 가지고 있는 높이 정밀도의 오차까지 있어 GPS 높이측량의 주요 사용처인 건설·토목분야에서 요구하는 정밀도 수준보다 미흡하며 적용지역도 제한적이라 정밀한 작업에 실제 적용에는 한계가 있다.
이러한 기존의 GPS 측량의 한계를 해결하고자 다양한 기술 개발이 진행되고 있는 가운데, 레이저 장비가 GPS의 정밀도를 보정해 정확도를 향상시키는 ‘mmGPS’ 기술이 개발돼 주목을 받고 있다.
mmGPS는 90년이 넘는 역사를 가지고 있는 측량 전문 글로벌 기업 TOPCON의 특허 기술로, 레이저와 GPS의 장점을 하나의 시스템으로 결합해 사용하기 쉽고, 기존 3D-GPS 시스템에 비해 정확도를 최대 300% 향상시켰다는 것이 가장 큰 장점이다.
여러 대의 장비와 로버가 동일한 레이저 네트워크를 사용해 동일한 작업 영역에서 작동할 수 있으며, 다른 레이저 기술과 달리 TOPCON의 송신기는 높이 10m, 직경 최대 300m의 Zone laser를 전송할 수 있다. 특히, 기존 GPS 시스템에 PZS-MC센서와 PZS-1 로버 센서를 추가하기만 하면 GPS 수직 정확도가 획기적으로 향상되고, 송신기를 최대 4개까지 연결해 수평으로 총 1200m를 연결할 수 있다는 것 또한 장점으로 손꼽히고 있다.
한편, 정확도를 향상시키는 기술 중 하나인 LPS는 자동형 T/S(토탈스테이션)을 이용해 정밀도를 보정하는 방식이지만, 자동형 T/S(토탈스테이션)은 고가의 장비이며 설치와 운영에 측량 전문가의 개입이 필요하다는 단점을 가지고 있다.
이를 해결하기 위해 TOPCON은 LN-150이라는 자동형 T/S(토탈스테이션) 장비를 개발해 기계제어시스템과 연동하고 있다. 또한, 삼각대에서 구심과 수평을 맞추는 작업이 없고 간편한 조작으로 초보자도 쉽게 사용할 수 있으며, T/S과 동일한 작업을 할 수 있기 때문에 장비와 연동 이외에 현장에서 작업 후 바로 측량기로도 사용이 가능하다는 것이 특징이다.
TOPCON 현지법인(소끼아코리아) 윤철 팀장(사진)은 “이처럼 측량 장비는 공간과 자원의 효율적인 사용을 가능하게 하는 위치 정보의 정확한 측정을 달성하기 위해 필수적인 기술”이라며 “이에 TOPCON은 모든 위성 별자리의 신호를 활용해 측량, 토목, 건설의 다양한 요구를 충족하는 정확한 위치 정보를 제공할 수 있는 광범위한 고정밀 GNSS 수신기를 제공해 생산성을 높이고 정확도를 높이는 데에 기여를 하고 있다”고 말했다.
그는 이어 “건설시장은 인프라에 대한 수요 증가, 비용 증가, 인력 부족과 같은 문제에 직면해 있어 이를 해결하기 위해 TOPCON은 20년 이상 자동화된 건설 기계 기술을 발전시키기 위해 노력해 왔다”며 “특히, 시공 자동화는 고정밀 GNSS, 토탈 스테이션, 모션 센서와 장비 제어 기술에 의존해 운영자의 기술 수준에 관계없이 정확한 작업을 생성하는 사전 구성된 3D 설계 데이터를 기반으로 작업을 가능케 하고 있다”고 덧붙였다.
이러한 자동화를 통해 생산성 향상, 에너지 절약, 인력 부족 해결, 비용 절감뿐만 아니라 CO2 배출량을 줄임으로써 탄소중립을 실현하고 있다. 또한, IT 기술을 활용해 프로젝트의 모든 단계에서 실시간 프로젝트 관리와 데이터 공유가 가능하도록 하고 기계 제어 기술로 토목 시장 전반에 걸쳐 자동화를 주도하는 한편, 국내 건설사와의 협력도 이어나가고 있다.
특히, GS건설과 지난 2016년부터 현재까지 여러 가지 프로젝트를 수행하면서 협력을 이어 나가고 있으며, 3DMG 굴삭기 시스템을 비롯해 항타기, 3D 스캔너, 드론 측량 등 신기술뿐만 아니라 다양한 스마트 건설에 대한 테스트와 데모 운용에 대해 지속적으로 협력하고 있다. 대표적인 예로, 신제품 출시 전 실제 현장에서 사용상의 문제점을 확인하고 보완하는 작업을 GS건설이 테스트 필드를 제공해주며 다양한 신제품을 먼저 적용해보고 활용성을 평가하고 있다.
윤 팀장은 “IT 기술은 인류를 지원하는 필수 인프라가 됐고, 세계에서 가장 큰 산업 중 하나인 건설 분야에서는 IT와 이를 통해 창출되는 자동화가 성장의 흥미로운 기회를 제공하고 있다”며 “TOPCON은 건설 현장의 생산성 향상을 목표로 비용 증가, 인력 부족의 문제점을 해결하기 위해 효율성, 정밀/정확도를 기본으로 쉽고 빠른 작업이 가능하도록 현장 어디에서나 쉽게 접할 수 있는 기술을 위해 최선을 다할 계획”이라고 말했다.
