2021.11.23 현대엔지니어링
현대엔지니어링에게 듣는 스마트컨스트럭션 이야기
건설 현장에 스마트 기술이 접목되면 어떤 점이 좋을까요? 현대엔지니어링 스마트컨스트럭션팀 이창용 팀장에게 물어봤습니다.
최근 건설 현장에 AI 기술이 적용된 미장(美匠) 로봇이 등장했습니다. 현대엔지니어링에서 국내 최초로 개발한 미장 로봇은 작업자의 추가 조작 없이 콘크리트 바닥면을 평탄하게 만들어주는 역할을 합니다. 사람이 했던 일을 로봇이 함으로써 작업 시간을 단축하고, 완성도를 높입니다. 로봇의 등장으로 사람은 더 가치 있는 업무를 할 수 있게 됐죠. 이처럼 건설 현장에 스마트 기술이 적용되고 있습니다. 시대적인 흐름과 업계의 변화에 맞춰 현대엔지니어링은 스마트 건설기술 시장을 선도하기 위해 기술 개발 조직을 확대하고 있습니다.
올해 각 사업분야의 기술 개발 능력을 결집하고, 전사의 스마트 건설 기술 확보와 기술 활용 시너지를 위해 스마트기술센터를 만들었습니다. 스마트기술센터 산하에는 건설 현장의 생산성을 높이기 위한 기술을 개발하고 연구하는 스마트컨스트럭션팀이 있습니다. 구체적으로 어떤 업무를 하고 있을까요? 이창용 팀장을 만나 스마트컨스트럭션팀에 대한 이야기와 스마트 건설기술의 미래를 들었습니다.
4차 산업혁명 기술로 생산성을 높이는 스마트컨스트럭션
Q. 건설 업계에서 스마트컨스트럭션은 무엇을 뜻하나요?
A. 특별한 사전적 정의는 없지만, 측량부터 시공 후 유지 관리에 이르기까지 건설 프로세스 전반에 4차 산업혁명 요소 기술을 적용해 정보 공유 및 자동화를 강화하는 기술이라고 할 수 있습니다. 간단하게는 AI와 같은 스마트 기술을 기존의 시공기술과 융합하여 건설에 적용하는 것을 말합니다. 기술의 발전에 따라 생산성이 꾸준히 상승해온 제조업에 비해 건설 산업의 생산성 정체 현상은 과거부터 있었지만 규격화가 어려운 특징들 때문에 개선이 쉽지 않았죠. 그러나 최근 몇 년 새 AI, IoT, 로봇 등 스마트 기술이 눈부시게 발전하면서 건설 업계에서도 이러한 기술을 이용해서 건설 생산성을 근본적으로 개선해 보자는 움직임이 나타났습니다.
Q. 건설 현장의 생산성을 높이기 위해 현대엔지니어링 스마트컨스트럭션팀은 어떤 일을 하나요?
A. 건설 현장의 인력이 더 가치 있는 일에 활용될 수 있도록 스마트 기술을 활용해 현장 업무를 효율화 및 자동화할 수 있는 방법을 개발하고, 현장에 적용하는 일을 합니다. BIM(Building Information Modeling)이라고 들어보셨나요? 건설 과정의 정보를 기반으로 건물의 3D 모델을 구축하는 기술인데요. 3D 모델에 설계, 공정, 물량 등 건물의 생애 주기 전반의 정보가 담겨 있기 때문에 스마트 건설의 근간이 되는 기술이라고 할 수 있습니다. BIM 기술을 기반으로 저희는 크게 현장 관리 자동화 및 시공 자동화 분야의 기술을 개발하고 있습니다. 현재 현대엔지니어링에서 시공하는 모든 힐스테이트 아파트 건설에 BIM을 적용하고 있어요. 인프라 사업에도 BIM을 적용하기 시작했고, 점차 적용을 확대해 갈 예정입니다. 이러한 BIM 모델로 설계 오류를 찾고, 시공 시뮬레이션을 통해 시공 과정에서 발생할 수 있는 문제점들을 사전에 발견하고 수정합니다.
도장 로봇, SPOT 등 건설 현장에 투입할 로봇/기술 개발 중
Q. 최근 현장에 시범 적용한 AI 미장 로봇 이야기가 궁금합니다. 어떤 역할을 수행하나요?
A. 건물 바닥을 만들기 위해 콘크리트를 붓고 별도 작업을 하지 않으면 그 상면이 매끄럽지 않아 부분적으로 요철이 생기게 됩니다. 그래서 콘크리트가 완전히 굳기 전에 바닥을 회전 날로 일정 시간 갈아 평탄한 바닥상태를 만드는데요. 이 작업을 바닥 미장 작업이라고 합니다. 콘크리트 바닥의 평탄도는 아파트의 층간 소음 저감 측면에서도 필요하고, 공장이나 물류창고 등에서는 생산 부품을 쌓아 두는 선반과, 물건을 싣고 다니는 지게차의 안정성을 확보하기 위해서도 필요합니다. 바닥면을 고르게 하려면 장시간의 반복된 미장 작업이 필요합니다. 미장 로봇은 이러한 미장 작업을 무인 로봇화한 것입니다. 쉽게 말해, 진공청소기를 로봇 청소기로 바꾼 것으로 이해하면 될 것 같습니다.
Q. 어떤 원리로 작동하는지도 궁금합니다.
A. 사람의 조종에 의해 구동되는 기존의 미장 기계와 기계적 원리는 유사합니다. 미장 로봇 하단에 붙어 있는 금속 날이 회전하며 바닥을 평평하게 만드는 것이죠. 그러나 기존의 미장 기계는 사람의 힘에 의존해 방향을 전환했는데, 미장 로봇은 스스로 주행할 수 있습니다. 이 부분이 저희 미장 로봇의 핵심 기술 중 하나입니다. 미장 로봇의 자율 주행에는 자율 주행 자동차 등에 이용되는 라이다(LiDAR) 기술이 적용되는데요. 저희 미장 로봇에는 2대 이상의 로봇이 동일한 경로로 움직이며 연속적으로 작업할 수 있는 군집주행 기능도 탑재되어 있습니다.
Q. AI 미장 로봇 도입이 건설 현장에 어떤 긍정적인 영향을 미쳤나요?
A. AI 미장 로봇을 이용하면 작업자는 구역만 설정하고, 로봇이 제대로 작동하는지 정도만 점검합니다. 즉, 기존에는 작업자 1명이 미장 기계 1대만을 운영할 수 있었다면 지금은 작업자 1명이 여러 대의 미장 로봇을 운영할 수 있습니다. 현재 미장 로봇은 일부 현장에 시범 적용 중이고, 내년에 본격적으로 적용할 예정이에요. 본격적으로 현장에 투입되면 건설 생산성을 높일 뿐만 아니라 균일한 바닥 품질을 확보하는 데에 기여할 수 있을 것입니다. 기쁜 소식도 있는데요. AI 미장 로봇이 올해 국토교통부에서 주관하는 ‘스마트건설 챌린지 2021’에서 국토부장관상인 우수혁신상을 수상했어요. 저희가 개발한 미장 로봇의 우수성을 공식적으로 인정받은 것이어서 기쁜 마음입니다. AI 미장 로봇을 더 알고 싶다면 현대엔지니어링 블로그를 참고해 주세요.
Q. AI 미장 로봇 외에 스마트컨스트럭션팀에서 개발 중인 로봇 기술은 무엇이 있나요?
A. 외벽 도장 로봇을 개발 중에 있습니다. 건물 외벽에 페인트칠을 하는 로봇이죠. 현재는 작업자가 줄에 매달려서 도장을 하기 때문에 안전사고의 가능성을 완전히 배제할 수가 없는데요. 도장 로봇이 현장에 투입되면 작업자가 벽에 매달리지 않아도 작업을 수행할 수 있어 안전사고를 근본적으로 예방할 수 있습니다. 저희가 개발하는 도장 로봇에는 페인트 도료의 분진이 공기 중으로 확산되는 것을 막는 분진 저감 기술과 바람이 불 때 로봇의 자세를 스스로 조절할 수 있는 자세 제어 기능이 있어요. 이 두 가지 기술은 저희만의 기술로 특허 출원을 완료한 상태입니다.
또, 저희 그룹의 가족이 된 보스턴 다이내믹스의 사족 보행 로봇인 SPOT을 이용해 현장의 안전 관리를 자동화하는 기술도 개발했는데요. 화재 감지 센서, 산소 농도 센서 등 국내 건설사 중 최다인 9개의 감지 센서와 신호 장비를 SPOT에 장착했습니다. 이 SPOT 로봇이 건설 현장을 누비며 안전 감시를 하게 됩니다. 지난 8월, 힐스테이트 세운 현장에 시범 적용했고, 올해 말에는 현대자동차 싱가포르 글로벌 혁신센터(HMGICS) 건설 현장에 투입 예정입니다. 공사 중에는 건설 근로자의 안전을 확보하는 용도로 쓰고, 공사가 끝나면 건물의 보안 관리용으로 활용할 것입니다.
스마트컨스트럭션팀의 미래
Q. 그밖에 스마트컨스트럭션팀에서 현재 진행 중인 개발 기술이나 적용 기술은 어떤 것이 있는지 궁금합니다.
A. 앞에서 말씀드렸듯이 저희는 크게 현장 관리 자동화와 시공 자동화 분야의 기술을 개발하고 있습니다. 현장 관리 자동화 분야에서는 주로 3D 스캔과 드론 촬영 기술을 많이 적용하고 있습니다. 3D 스캔과 드론 기술은 현재 여러 건설사들이 많이 사용하고 있습니다만, 저희 팀에서는 현재 상용화된 기술 외에 3D 스캔에 소요되는 시간을 단축하는 기술과, 드론 촬영을 완전 자동화하는 기술, 드론에 열화상 카메라를 부착해 얻은 영상으로 균열을 감지하고 균열 폭과 깊이를 추정하는 기술, 또 드론 비행이 금지된 지역에서 크레인에 카메라를 설치하여 드론 촬영과 동일한 효과를 내는 기술 등을 추가로 개발하고 있습니다.
시공 자동화 분야에서는 앞서 설명드린 AI 미장 로봇과 도장 로봇 이외에 굴삭기를 무인으로 작동시키는 머신 컨트롤(Machine Control) 기술을 현장 적용 중에 있고, 내년에는 올해의 적용 실적을 바탕으로 기술의 자동화 비율을 보다 높일 예정입니다. 저희의 스마트 건설 기술은 대부분 스타트업이나 대학교 연구팀과 협업해서 개발하고 있는데요. 이와 같은 오픈 이노베이션(Open Innovation)을 통해 유망한 스타트업을 발굴하고 함께 성장하는 것은 기술 개발 측면 이외에도 대기업으로서 사회적 책임을 하고 있는 일이기도 해서 보람을 갖고 일하고 있습니다.
Q. 스마트컨스트럭션이 현대엔지니어링에 필요한 이유는 무엇일까요?
A. 국내외에 스마트 건설기술은 이제 막 등장했어요. 기술이 성숙되는 시간이 필요하기 때문에 1-2년 내에 효과성 측면에서 성과는 크지 않을 수도 있습니다. 하지만 기술의 발전 속도는 빠를 겁니다. 벌써 BIM이나 3D 스캔, 드론 촬영 기술은 건설 업계에서 생산성을 높이는 성과를 보이며 필요 기술로 자리 잡았죠. 로봇 시공도 빠르게 기술이 발전할 것으로 보입니다. 곧 어떤 티핑 포인트(Tipping Point, 갑자기 뒤집히는 점)에 다다르면 스마트 건설기술에 의해 생산성 및 안전성 증대가 급격히 나타날 것이라고 봅니다. 지금부터 이런 기술들에 대한 지식과 경험을 축적해 놓지 않으면 기술적으로 도태될 것입니다.
Q. 마지막으로, 스마트컨스트럭션팀의 목표가 궁금합니다.
A. 작년까지는 건축 사업 위주로 스마트 건설기술을 도입했어요. 그러나 올해 전사 조직으로 스마트기술센터가 생기면서 각 사업 본부에 있던 스마트 건설기술 전문 인력이 센터로 모이게 됐습니다. 이를 통해 건축 사업 위주로 적용하던 스마트 건설기술을 인프라나 플랜트 사업에도 적용하고 있어요. 전사의 스마트 건설기술 역량을 상향 평준화하여 업계 최고 수준의 기술을 유지해 가는 것이 스마트기술센터에 속한 저희 팀의 임무이자 목표라고 생각하고 있습니다. 위험하고 삭막한 건설 현장이 아닌 안전하고 스마트한 건설 현장을 만들기 위해 도움이 되는 기술을 계속 개발하고 적용해 나가겠습니다.
사진. 전석병
