<엔지니어들이 SOC실증연구센터에서 스마트 건설 방식으로 공사를 진행하고 있는 모습.>

SK텔레콤은 한국건설기술연구원, 트림블, 현대건설기계, SK건설 등과 함께 SOC 실증연구센터에서 ICT를 활용한 도로공사 실증을 성공리에 마쳤다고 11월 21일 밝혔다.

이번 실증사업은 기존 전통방식과 스마트 건설방식으로 시공해 공법의 효율성을 비교한 사업이다. 실제 길이 260m, 폭 20m에 해당하는 상·하행선 도로공사를 총 37일 진행했으며, 스마트건설 방식에는 라이다(LiDAR) 드론, BIM*, AR 기술 등이 도입됐다. ICT 기술이 건설 현장에 적용된 적은 있었지만 측량, 설계, 시공, 관리까지 전 단계에 적용된 것은 이번이 처음이다.

*BIM(Building Information Modeling): 3차원 설계 방식을 기반으로 4D 공정지원, 유지관리 등 건설의 모든 정보를 통합·활용할 수 있게 지원하는 시스템

SK텔레콤은 스마트건설 공법을 통해 총 생산성 30% 향상, 공사기간 및 비용 25% 단축 등의 효과가 나타났다고 밝혔다.

이번 실증사업이 막연한 청사진만 제시하는 수준이 아닌 터널, 교량 등 현장에 바로 적용할 수 있는 상용 솔루션과 실증 효과를 제시했다는 점에서 의미가 크다고 SK텔레콤은 설명했다.

■ 드론으로 3D 지형 측량 단숨에… 센서 장착한 중장비의 측위오차 1.5cm안팍

이번 실증사업에는 현대건설기계의 굴삭기, 도저, 그레이더, 진동롤러 등 총 4대의 중장비가 투입됐다. 측량à설계à시공à모니터링 및 관리까지 토공공사 전 단계에 SK텔레콤과 현대건설기계, 측량 전문기업 美 트림블(Trimble)의 ICT 솔루션을 중장비에 장착해 실증이 이뤄졌다.

[측량 단계]에서는 사람 대신 근적외선을 이용한 초정밀 ‘라이다(LiDAR) 드론’을 이용해 측량했다. ‘라이다 드론’은 상공에서 레이저 광선을 쏘아 반사파로 지형의 생김새를 찍어 떠내듯 기록하는 초정밀 드론이다. 이를 통해 숲이 우거진 지대에서도 땅의 높이, 토공량(흙의 양) 등을 쉽게 산출할 수 있다.

기존 전통방식의 측량은 전문가들이GPS 측량장비와 프리즘이 장착된 폴대, 깃발 등 재래식 측량장비를 이용해 방위각과 거리 등을 일일이 조사하는 방식이었다.

이번 도로공사에서는 보통 5명의 측량 전문가들이 18일 간 수행해야 할 업무를 3명의 전문가와 라이다 드론 1대로 4일 만에 측량을 완수했다고 한국건설기술 연구원은 설명했다.

[설계 단계]에는 3차원 설계 방식인 BIM(Building Information Modeling) 기술을 활용했다. BIM은 미리 시설물을 3차원(3D) 공간에서 디자인하고 시공, 준공, 유지관리까지 건설의 모든 정보를 통합·활용할 수 있는 시스템이다.

기존에는 종이로 된 설계도나 2D 캐드(CAD) 도면에 의존하다 보니 설계가 변경될 경우 처음부터 다시 전 과정의 설계도를 수정해야 했다. 특히, 설계상 문제를 시공 전에 파악하기 어려워 숙련된 건설자들의 경험에 의존해왔다.

스마트건설 방식으로는 라이다 드론이 측량한 데이터를 기반으로 공사 전 과정을 BIM을 통해 시뮬레이션 할 수 있어 설계오류로 인한 시행착오를 줄일 수 있다.

이번 도로공사의 평균 공사비가 전통방식과 비교했을 때 25.44% 가량 감소한 것으로 나타났다.

[시공 단계]에서는 T 라이브 캐스터, 경사센서와 GPS 안테나 및 수신박스 등을 중장비에 장착해 작업했다. 이들 장치는 통합관제센터와 실시간으로 정보를 주고받으며 건설현장을 3D도면으로 형상화했다.

실제 기능공이 굴삭기로 땅을 팔 때 버킷(삽)에 장착된 경사센서와 GPS 등을 통해 땅의 넓이, 깊이, 기울기 각도 등을 정확히 알 수 있어 실제 1.5cm 오차범위 안에서 정밀 작업이 가능한 결과가 나타났다.

또한, 공사지휘관은 관제센터에서 중장비 조정석 뒤에 부착된 ‘T 라이브 캐스터’를 통해 작업 현장을 고화질로 한 눈에 볼 수 있다. 건설현장에서는 트림블社의AR 기반 ‘사이트 비전’을 장착한 스마트폰을 통해 3D 설계도와 시공 정보 등을 증강현실로 확인이 가능하다.

이 외에도 현대건설기계의 텔레매틱스 ‘하이메이트(Hi MATE)’를 통해 중장비의 가동률, 고장 정보, 유류사용량, 이동경로 등 확인이 가능해 중장비 통합관리가 가능하다.

■SKT, 5G 기반 스마트건설 혁신 위해 기업·기관과 협력 강화할 것

SK텔레콤과 4개 기업·기관은 실증사업을 토대로 향후 초저지연/초고속/초연결성 이 특징인 5G를 접목해 스마트건설 기술을 고도화하고 건설 자동화를 위해 협력할 계획이다.

5G를 사용하면 수백km 떨어진 관제센터에서 작업자가 마치 중장비 조종석에 앉아 작업하는 것처럼 고화질 영상을 보며 원격 조정하는 등 건설 현장의 원격제어, 자율작업, 무인화 등을 구현할 수 있다.

국토교통부에 따르면 세계 스마트 건설시장은 2016년 100억달러 규모로 연간 12% 성장할 것으로 전망된다.

SK텔레콤 최판철 기업사업본부장은 "이번 실증 결과가 스마트건설 대중화의 밑거름이 될 것"이라며 "앞으로 5G와 AR/VR, AI 등 New ICT 솔루션을 결합해 터널, 교량, 스마트 조선소까지 5G B2B 영역을 확장해 나갈 것”이라고 밝혔다.

한국건설기술연구원 한승헌 원장은 "본 실증을 통해 스마트건설이 보편화 되는 시기가 멀지 않았음을 확인하게 되었으며, SOC실증센터에서 스마트건설 연구 및 실증시험이 더욱 활발해질 수 있도록 지원할 것"이라고 밝혔다.