도로구조물 시공품질 관리로 공사비·공기 단축
도로구조물 시공품질 관리로 공사비·공기 단축
  • 전찬민 기자
  • 승인 2020.08.25 16:18
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[공학저널 전찬민 기자] 도로 건설 현장에서 효율성을 높이기 위한 자동화 기술 개발이 활발히 이뤄지고 있다. 이와 함께 시공품질 관리가 더욱더 중요해지고 있다.

프리팹 기반 도로구조물 시공은 로봇, 머신러닝 등 원격·자동화로 공기단축과 생산성을 향상시키고 있지만 시공 전 시공성 판단은 반드시 필요하다. 실제 프리팹 시공에서 잘못된 부분을 시공성 판단 없이 진행한다면 재시공으로 인해 공사비는 물론 공기도 늘어나게 된다.

스마트 건설기술 사업의 ‘지능형 도로구조물 시공품질 관리기술 개발(6세부)’ 과제에서는 이러한 프리팹 기반 도로구조물 시공의 효율성을 향상시키고 품질관리를 위한 기술 개발을 통해 궁극적으로 프리팹 기반 시공의 신뢰성 확보와 저변확대를 목표로 하고 있다.

이번 과제에는 계측을 통한 시공 이전 시공성 판단과 부재의 품질 모니터링을 위한 기술 개발이 수행될 예정이다. LiDAR, 영상정보, 드론을 활용해 프리팹 부재와 시공 중 구조의 3차원 형상을 계측하고, 계측된 형상을 바탕으로 조립시공 이전에 시공성을 판단해 문제발생 위치를 추정한다. 이를 통해 시공자가 사전조치를 취할 수 있게 돼 잘못된 시공으로 인한 추가적인 공사비 지출과 공기지연을 막을 수 있다.

또한 프리팹 시공의 경우 부재를 공장에서 생산하기 때문에 조립까지 운송, 인양, 적재의 과정을 반복하게 되며 이 과정에서 충격, 하중분배 불균형 등에 의해 부재의 품질이 저하될 수 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 IoT센서를 통해 생산부터 조립까지 부재의 변형을 계측해 품질을 모니터링하는 기술이 개발될 예정이다.

성균관대학교 건설환경공학부 심성한 교수(사진)는 이번 사업과제 연구단의 책임을 맡았으며, 한국도로공사, ㈜디오티, ㈜브리콘, 중앙대학교, 홍콩이공대학교가 공동기관으로 참여했다. 스마트 건설기술 사업 실용화를 목표로 하는 연구단은 기술개발과 현장의 니즈를 모두 충족시킬 수 있도록 대학과 기업이 적절하게 구성된 작지만 강한 팀이다. 또한 한국도로공사는 사업단 전체를 이끌고 있을 뿐만 아니라 6세부에서는 시공품질 관리 기준(안)을 통해 크게 기여할 것으로 기대를 모으고 있다.

프리팹 시공품질 관리기술 개발의 연구의 핵심기술은 고속/정밀 형상계측과 이를 이용한 시공성 사전판단, 운송 중 부재 모니터링을 위한 IoT센서 기술이다. 일반적인 형상계측은 LiDAR, 카메라 등을 이용해 수행할 수 있지만, 현장에서의 적용이 가능한 수준의 고속화, 정밀화와 사용성을 모두 만족해야 한다. IoT센서 기술도 운송 중인 부재의 거동을 정확하게 계측할 수 있어야할 뿐 아니라 현장적용을 위한 비용, 사용성을 만족할 수 있도록 개발돼야 한다.

또한 2분과 내의 ‘디지털 기반 도로구조물 설계-제작-시공 지원기술 개발(4세부)‘, ’도로구조물 원격·자동화 시공 기술 개발(5세부)‘ 과제 기술과의 연계도 중요하다. 각 부재의 공장생산 단계에서의 이력정보 등을 넘겨받아 시공품질 모니터링에 사용하게 되고, 6세부에서 계측데이터를 기반으로 판단하는 시공품질 정보는 5세부에서 개발하는 원격/자동화 시공에 필요한 정보로 전달되게 된다. 이에 따라 설계부터 시공에 이르는 전 단계를 2분과의 연구진들이 유기적으로 협업해 핵심기술을 개발할 예정이다.

심 교수는 “시공품질 관리기술을 통해 프리팹 시공의 신뢰성을 향상시킨다면 이는 곧 시장이 확대되는 결과로 나타날 것”이라며 “계측을 통해 시공품질을 모니터링하는 것은 비용을 직접적으로 줄여주는 효과보다 조립시공 시 발생할 수 있는 시공실패를 미연에 방지해 불확실성을 줄여주는 형태의 간접적 효과가 크다”고 밝혔다.

그는 이어 “궁극적으로 사업화가 목표이기 때문에, 기업이 이윤을 창출하는데 우리의 기술이 사용될 수 있도록 노력할 계획”이라며 “참여기업들이 프리팹 시공에 대한 경험과 현장을 다수 보유하고 있어 현장에서의 실질적인 니즈를 파악하고 이를 해소할 수 있는 방향으로 연구를 추진할 것”이라고 덧붙였다.


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