R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717SCIP-B079689-04 | |||||
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| 연구사업명 | 건설기술연구사업 | |||||
| 연구과제명 | ICT를 활용한 건설장비 관제 및 스마트 시공 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-07-15 ~ 2017-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 서종원 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
20명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 2,818,000,000 원 기업 : 939,800,000 원 계 : 3,757,800,000 원 |
총연구비 | 정부 : 8,387,000,000 원 기업 : 2,913,421,000 원 계 : 11,300,421,000 원 |
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| 연구기관명 | 한양대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구에서 제안하고자 하는 핵심기술인 “ICT를 활용한 건설장비 관제 및 스마트 시공 기술 개발”은 규모가 큰 토공사에서 높은 업무 비중을 차지하고 있는 건설 기계장비(굴삭기, 불도저, 그레이더, 덤프트럭, 롤러 등의 장비)의 운영 및 작업을 정보화 및 효율화함으로써 에너지 효율을 높이고 건설 생산성 및 안전을 향상시키며, 원가절감을 이루어 내는 기술임. 본 연구의 개발기술은 1) 그 동안 분절되어 있던 다수의 건설장비 군과 현장 관리자와의 설계/시공 정보 교류를 이어주는 관제 센터와 2) 건설장비 조종자의 안전하고 효율적인 작업을 지원하는 가이드 기술의 시스템화로 구성됨. 1) 건설장비 통합 관제 기술 건설 현장 내·외를 이동하는 굴삭기, 그레이더, 덤프트럭 등 다수의 건설장비군의 움직임과 토공 현장의 지형 변화를 관제센터 내에서 모니터링하고, 토공 작업에 대한 전반적/총괄적인 의사결정을 내리며, 장비 조종자와 설계/시공 및 작업 수행에 대한 정보를 자유롭게 교류하는 기술임 2) 건설장비 가이드 기술 시스템화 건설 장비 조종자가 디지털화 된 설계 정보, 고정밀 네비게이터가 공급하는 실시간 측량 정보, 자동 제어 기술을 토대로 기존 방식보다 더욱 효율적인 장비조종과 작업이 가능토록 하는 머신 가이드(Machine Guide) 기술을 관제 시스템과의 연계를 통해서 보다 안전하고 효과적인 정보 전달과 통신이 가능토록 하는 기술임. - 건설장비의 작업 효율을 충분히 고려하여 토공사를 운영하는 것이 매우 중요하며, 숙련된 장비 조종자를 기용하여 건설장비를 효율적으로 활용하는 것이 토공사의 성패를 좌우함. 따라서 건설장비의 협업을 높이고 조작의 난이도가 높은 건설장비의 조작을 용이하게 할 수 있는 플릿(장비군) 관제시스템 도입이 필요하며, 이러한 장비 관제시스템기반 스마트 토공시스템이 도입될 경우 숙련된 건설장비 조종자 부족의 문제를 극복할 수 있음. 또한 건설장비 네비게이터 시스템화 기술과 같은 건설장비 시각화 기술의 개발과 접목하여 건설장비의 조작 용이성을 향상시키며, 전체적인 건설장비의 작업 생산성 및 효율을 제고할 것으로 기대됨. - 건설업계의 재해자 수는 전체 산업재해의 약 25%를 차지하며(2012년 기준), 특히 건설장비 운전과 관련된 산업재해가 차지하는 비율은 약 25%로 건설장비 운전과 관련된 산업재해로 인해 막대한 사회적 비용이 발생하고 있음. 본 연구의 개발기술인 건설장비 통합 관제 기술과 가이드 기술 시스템화는 효과적인 토공현장 안전관리를 위해 지속적인 정보수집·분석·의사결정·상호 커뮤니케이션이 가능하게 함으로써 토공현장 재해발생률 감소 및 건설산업의 안전문제 개선에 기여하는 핵심연구가 될 것임. - 국내 가이드 시스템 기술은 해외 선진국에 비해 원천기술이 매우 부족한 실정이며, 플릿 관제 기술은 물류 분야에서 사용되었으나 건설장비에 도입된 사례가 없음. 또한 건설장비의 가이드 시스템과의 통합을 목표로 한 기술 개발도 미미한 실정임. 본 연구단에서 개발하는 첨단 토공기술은 국내 뿐만 아니라 해외공사 수주 및 수행 시 경쟁력을 확보할 수 있도록 지원하며, 향상된 경쟁력을 통해서 해외수주의 확대와 국가경제발전에 기여할 것임. 또한 가이드기술 플릿화 및 시스템 토공기법에서 개발하는 BIM, 네비게이터, 센서 자동화 등 첨단 토공기술은 건설 산업을 미래 기술 산업으로 발전시키는 초석이 될 것임. [최종목표] - 본 연구의 최종 목표는 “에너지 효율 30% 향상, 원가 15% 개선”이며, 이를 위하여 건설장비 통합 관제 기술 개발 및 건설장비 가이드 기술개발 및 시스템화를 목표로 함. - 본 제안과제는 추가적으로 연구의 성과 목표를 설정함. 다수의 건설장비가 투입되는 대규모 토공사 프로젝트에서 건설장비의 정보화 및 운영 효율화를 통하여 시공 품질, 생산성, 경제성을 향상하며 친환경적 관점에서 에너지 사용량 목표를 다음과 같이 설정함. - 에너지 효율 30% 향상 : 건설장비의 유류 사용, 불필요한 작업의 억제 및 다중 장비 토공 계획 수립을 통한 작업 효율화 증대 등을 통한 에너지 사용량 30% 절약. - 토공원가 15% 개선 : 건설장비의 플릿 매니지먼트(Fleet Management) 기반 건설장비 관제 시스템 기술을 적용하여 토공원가 15% 절감. [연구내용 및 범위] ◆ 1세부: 건설장비 통합 관제 기술 1) 1세세부 : 통합형 건설장비 관제 센터 개발 건설장비 통합 관제 센터 기술은 다양한 건설 장비를 대상으로 GNSS/GPS, UAV, LIDAR, Vision Sensor 등의 측량 및 측정 장비가 관찰한 정보와 GIS, 3D 모델링 기법을 이용하여, 건설현장 내·외에서 이동하는 건설장비의 움직임과 토공현장의 지형 및 객체의 변화를 실시간으로 모니터링 하는 관제 센터(하드웨어 및 통합 소프트웨어)에 관한 것임. 2) 2세세부 : 플릿(Fleet)형 작업계획 시스템 개발 기존의 토공작업은 건설장비 운전자의 경험과 직관에 의하여 수행되어왔지만, 개발될 플릿형 작업계획 시스템은 각 건설장비별 최적의 작업계획과 건설장비의 움직임으로 작업이 가능하도록 운전자에게 정보를 제공함으로써 토공작업의 생산성 향상과 경제성 향상을 가져오고자 함. 3) 3세세부 : 현장 지반 스마트 스캐닝 및 모델링 기술 개발 작업환경 인식을 위한 3D 스캐너, 보조장치, S/W 등이 통합된 시스템으로 3D 지형정보를 실시간으로 추적하여 지형 형상을 모델링하며 토공량을 신속 정확하게 파악하는 통합 시스템을 개발함. 4) 4세세부 : 장비 에너지 효율 관리를 위한 Eco-Operation 시스템 개발 장비별？공종별 작업패턴에 따른 장비의 표준 엔진부하량을 측정 및 분석을 통하여 공회전, 대기시간, 중복작업, 비효율적 작업패턴에 의해 낭비되는 장비의 에너지 사용량을 절감하고, 에너지 절감형 연료소모패턴을 유도할 수 있는 Eco-Operation System 개발이 연구내용임. ◆ 2세부: 건설장비 가이드 시스템화 1) 1세세부 : 스마트 머신 가이던스 시스템 개발 플릿형 네비게이터기반의 토공작업 프로세스 개선을 통해 건설 생산성을 증대하고 에너지 효율을 극대화함으로써 에너지저감 및 토공작업의 운영 최적화를 목적으로 함. 2) 2세세부 : 작업환경 인식 및 운전자 행태 기반 안전 가이던스 시스템 개발 건설장비 작업에 의한 재해 요인(작업장 및 작업 환경, 운전자)을 분석하고, 이로 인한 안전사고 가능성을 차단함과 동시에 안전사고 위험 요인을 예방하고자 함. 이를 통해 건설장비 작업의 안전성 향상 및 작업 환경 개선을 도모하고, 궁극적으로는 안전사고로 인한 막대한 사회적 손실비용을 절감하고자 함. 3) 3세세부 : 건설장비 AR-어라운드뷰 네비게이터 기술 개발 건설장비의 운전작업에 필요한 정보를 직관적인 증강현실(AR) 형태로 제공하고 장비의 주변 현황을 탑뷰(top-view)로 제공함으로써, 작업에 따른 Mental load를 최소화 하고 운전을 용이하게 하여 작업 효율을 향상하는 것이 연구내용임. 4) 4세세부 : 태블릿 기반 굴삭기 버켓 위치 디스플레이 시스템 및 MMI 유닛 개발 GNSS(Global Navigation Satellite System) 및 각도 측정 센서, 굴삭기 각부의 위치 인식이 가능한 태블릿 인터페이스 게이트웨이, 범용 태블릿 PC 및 태블릿 앱 S/W로 구성되어 운전자에게 굴삭기 버켓 위치 디스플레이가 가능한 시스템을 개발함. |
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| 색인어 | 한글 | 관제 | 건설장비 | 토공사 | 에너지효율 | 머신가이던스 |
| 영문 | Fleet Management | Construction Equipment | Earthwork | Energy Efficiency | Machine Guidance | |
| 최종보고서 | 최종보고서_(ICT를활용한_건설장비_관제_및_스마트시공기술_개발).pdf | |||||