주메뉴 바로가기 본문바로가기
전체메뉴닫기
과제현황 목록

과제기본정보

로보틱 크레인 기반 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 08CCTI-B043768-03
국가과학표준분류 1순위 건설·교통 | 시공·재료·건설관리 기술 | 첨단시공·건설자동화시스템 기술 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 로보틱 크레인 기반 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 개발
주관연구기관 고려대학교 산학협력단
총괄연구 책임자 성명 박귀태
소속 고려대학교산학협력단 직위 단장
기관 대표번호 02-3290-5863 FAX 02-927-5175
총 연구기간 2006-12-29 ~ 2011-10-28
당해연도 연구기간 2008-08-29 ~ 2009-06-28

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
3차년도 2,376,656,000 267,965,000 721,029,000 988,994,000 3,365,650,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ㅇ 본 연구는 우리나라 차세대 성장엔진인 “최첨단 로봇 기술”과 국제적 경쟁력을 갖추어가고 있는 “고층건물 구조체 시공 기술”을 융합한 “로보틱 크레인 기반의 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템”을 개발하기 위한 것임. ㅇ 본 연구와 유사한 시스템들(ABCS, SMART 등)이 1990년대 일본에서 적용된 사례가 있으나, 일본의 시스템들에 적용된 건축구조 및 공법이 국내 현실에 맞지 않을 뿐 아니라, 전자동 시스템의 구축에 막대한 비용이 소요되어 실용화되지 못하고 단지 기업의 이미지 홍보용으로 밖에 사용되지 못하고 있는 실정임. ㅇ 이에 본 연구에서는 한국의 건축기준 및 산업여건에 적합한 “경제적”이고 “실용적”인 한국형 건물 시공 자동화 시스템을 개발하고자 함.
- 일본의 시스템들과 본 연구의 주요 차이점은 국내에 일반적인 코어선행 공법에 적용이 가능하다는 점과, 고비용의 천정 주행형 크레인이 아닌 기존의 타워크레인을 자동화한다는 점임. ㅇ 본 연구에서 개발하고자하는 세부핵심기술은 (1)로보틱 크레인 기반 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 기획 및 통합, (2) 클라이밍 유압로봇 및 건설공장(Construction Factory: CF) 구조체 기술 개발, (3)로보틱 크레인 기반의 자재설치 핵심 기술 개발, (4)무선인식 및 다차원 CAD 기반의 지능형 건설자재 조달 시스템 개발의 4분야 기술임. ㅇ 이들 세부과제의 효율적인 수행을 위하여 산(두산건설(주) 외 24), 학(고려대학교, 건국대학교, 한양대학교, 연세대학교 외 2), 연(한국과학기술연구원, 한국원자력연구원 외 1) 클러스터를 유기적으로 구축하였으며, 원천기술 보유기관인 미국의 Stevens Institute of Technology, 일본 AIST와 공동연구 팀을 구성하였음.
최종목표 ㅇ 최첨단 로봇 기술과 고층 건축물 시공 기술의 융합을 통한 “로보틱 크레인 기반 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 개발”
* 경량의 건설공장 개발
* 총 무게 1톤 / 길이 3m 이하의 볼트 체결 로봇 개발
* 지능화된 Tower Crane 및 자재 / 공정 관리프로그램의 개발
* 본시공 시 전체 공정의 60% 이상을 자동화
* 시공 simulation을 통한 가상 시공시 전체공정의 80% 이상을 자동화


- 1단계에서는 “고층건물 구조체 시공 자동화 핵심기술 개발”을 목표로 하며, 이를 달성하기 위해 핵심기술들을 개발하고, Downsized prototype 제작을 통해 적용 가능성 검토 및 문제점 도출을 수행함.

- 2단계에서는 “통합 시스템 구축, 실 건축물 시공 및 추가기술 개발”을 목표로 하며, 이를 달성하기 위해 1단계에서 개발된 핵심기술을 통합하는 통합 시스템을 구축하고, 이를 실 건축물 시공에 응용함. 또한, 추가기술로 분류된 기술들에 대한 개발을 수행하고 이에 대한 모듈별 검증 데모 및 시공 simulation 을 통해 검증을 수행함.

ㅇ 본 연구의 정량적 목표는 자동화 시공을 통한 노무량 30% 감소, 기후영향 절감을 통한 공기 15% 단축, 지능형 타워크레인을 통한 생산성 25% 향상임.
연구내용 및 범위 제1세부과제 :로보틱 크레인기반 고층건물 구조체 시공자동화 시스템 기획 및 통합
1. 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 사업 총괄 및 핵심기술 적용성 연구
2. 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 통합 및 인터페이스 연구
3. 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 연구 개발 현황 조사 및 성능평가 모듈 개발.
제2세부과제 : 클라이밍 유압로봇 및 건설공장 구조체 기술 개발
1. 고층건물 구조체의 시험시공 및 본시공
2. 클라이밍 유압로봇 및 상하이동 구동 유닛 개발
3. 건설공장 구조체 개발
4. 건축물 구조체 자동화 시공을 위한 DFA(Design for Automation) 개발
- 본 연구의 최종 결과물은 향후 국내의 가장 일반적인 건물 규모일 것으로
추정되는 정방형/장방형 형태 및 30F ~50F 규모의 RC 코어선행 구조에
적용할 수 있는 고층건물 구조체 시공자동화 시스템 기술임.
정부 지원 연구비의 한계상 본 연구 수행 중 대규모 30F ~50F의 RC 코
어선행 구조의 건물을 지을 수 없기 때문에 TEST BED로서 본 연구의
4~5차년도에 고려대학교 부지 내 교육 및 연구시설을 위한 지하 1층 지
상 7층, 건축면적 약 567.35M2의 건물을 코어선행 및 SRC 구조로 시공
할 계획임.
제3세부과제 : 로보틱 크레인 기반의 자재설치 핵심 기술 개발
1. 수직/수평 철골구조 대응형 볼트체결 로봇 및 제어기 개발
2. 사용자 인터페이스 및 Network 기반 Intelligent Teaching Agent 기술 개발
3. 수직/수평 철골구조 대응형 신뢰도 Stable 주행 Carrier 메커니즘 및 볼트 체결용 Mobile Manipulator 개발
4. 고중량 지지 로봇의 핵심 구동부 개발
5. 고출력 볼트체결 자동화 핵심 구동부 개발
6. 양방향 시간지연 원격 시스템의 강인 제어 기술 개발
7. 볼트 체결용 Mobile Manipulator를 위한 레일 주행 로봇의 개발

제4세부과제 : 무선인식 및 다차원 CAD 기반의 지능형 건설자재조달시스템 개발
1. 다차원 CAD 시스템과 무선인식기술을 연동한 실시간 진도관리 시스템 개발
2. 복합형 RFID기술을 이용한 지능형 양중관리 시스템 개발
3. RFID를 이용한 자재인식과 조작기술개발
4. 진도/자재/양중 통합관리를 위한 다차원 모니터링 시스템 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 핵심 모듈 상세도면 도출 및 실제작 - 핵심기술 개발 지원, 시스템 통합 인터페이스 개발 및 평가 체계 확립..
- 실제 시공을 위한 상세 협의 및 CF / 크라이밍 유압로봇 제작.
- 수직/수평 철골구조 대응형 볼트체결 로봇 제작.
- 무선인식기술 기반 자재관리 및 모니터링 프로그램 개발.
연구성과 기술적 기대성과 - 고공작업의 자동화 및 외부바람이 차단된 CF 내의 작업으로 인한 안전성 확보.
- 고중량 자재에 대한 작업의 자동화 및 쾌적한 작업 환경 조성을 통해 작업의 편의성 확보.
- 경량의 CF 구조로 제작기간 단축 및 CF 내의 전천후 작업으로 공사기간 단축
- 우리나라 현실에 맞는 코어 선행 기법, 현재 사용되고 있는 타워 크레인의 활용등 기존의 건설기술의 경제적 활용
사회 경제적 파급효과 - 자동화에 의한 효율적 시공 및 경비절감을 통해 저가 주택의 대량 공급이라는 국가 정책에 부응.
- 건설 시공의 효율 증대로 인한 공사비 절감 및 건설 생산성 향상으로 첨단 대형 건축물 건설의 국제적 수주 증가.
- 건설 로봇이라는 블루오션 시장의 개척과 시장 선점에 따른 사업이윤의 극대화.
활용방안 - 본 연구는 전통적인 건설 및 기계산업에 첨단 로봇기술 및 IT를 접목시킴으로써 국민소득 30,000불 시대의 차세대 국가성장동력 확보를 위한 전략기술을 개발하기 위한 사업으로, 본 연구결과는 건설산업, 기계산업 및 로봇산업분야 등에 활용될 수 있을 것으로 사료됨.
- 우선 건설산업 측면에서 본 연구를 통해 개발되는 건설 로봇을 현장에 투입함으로써 고도의 숙련공을 요구하는 철골공사의 인력을 저감시키고, 작업의 안전도를 향상시킬 수 있을 것이며, 무선인식기술을 이용한 자재 관리 및 모니터링 시스템을 통해 효율적인 건축시공관리 체계를 확립하고 이를 표준화함으로써 이 분야의 글로벌 스탠더드를 이끌 수 있음.
- 이를 통하여 건설현장의 생산성 향상과 환경개선 효과를 거둘 수 있을 것이며 건설산업에 대한 첨단이미지를 창출할 수 있을 것임
- 기계산업 측면에서, 클라이밍 유압로봇의 개발을 통해서는 현재 낙후되어 있는 우리나라의 대용량 유압장치의 설계제작 능력 및 제어 기술을 향상시킴으로써 고가의 유압장치의 국산화 및 수입대체를 유도하며, 나아가 국내개발 제품의 해외수출로 이어질 수 있게 하는 기반기술로 활용함.
- 로봇산업 측면에서는 기존의 로봇영역에 건설산업이라는 새로운 영역의 시장을 창출할 수 있을 것이며, 자재운반용 로보틱 머니퓰레이터의 개발을 통해서 현재 실용화되어 있지 않는 고중량 물체의 운반 및 접촉력 제어 기술에 대한 원천 기술 확보할 수 있을 것이며, 볼트 체결 메커니즘 개발을 통해 현재 기능인력에 의해 행해지는 볼트 체결 작업을 자동화할 수 있음.
- 특히 위의 산업분야 이외에도 본 연구의 성과를 자동차, 조선, 항공 등의 제조업에서의 부품조립 작업에도 활용될 수 있고, 건설 로봇 조종용의 사용자 인터페이스는 원자력 발전소, 해저 및 극한지 환경, 의료용 수술 로봇 등에 사용되는 원격조종형 로봇의 제어기술 개발에 응용할 수 있어 국가 전략기술개발 측면에서 개발기술의 전후방 효과를 극대화 할 수 있을 것임.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 시공 자동화 건설공장 이동 매니퓰레이터 볼트 체결 엔드 이펙터 무선인식기술
영문 Construction Automation Construction Factory Mobile Manipulator Bolting End-effector RFID
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 로보틱크레인기반고층건물구조체시공자동화시스템개발20111028.pdf   다운로드

목록

  • 담당부서해당 사업실
  • 담당자과제 담당자
  • 연락처 사업별 담당부서 보기