국내 건설산업의 OSC화 기술개발 현황 및 과제

1. 배경 및 개요 

“Modernize or Die” 
2016년 영국의 한 건설회사 CEO 였던 마크 파머(Mark Farmer)가 작성한 건설산업 혁신 보고서의 제목이다. 그는 이 보고서에서 현 건설산업의 위기는 생산성 저하, 유입 인력 감소, 연구개발 저조에서 비롯하고 있고, 이를 극복하기 위해서는 과거와 달리 건설 생산 프로세스 상 혁신을 이뤄야 한다고 역설하였다. 특히, 그는 이를 위해서는 OSC(Off-site Construction, 탈현장)의 필요성을 강력하게 주장하였다. 이 보고서는 현 건설산업의 민낯을 적나라하게 드러냄과 동시에 영국 정부로부터 건설산업의 혁신에 대한 공감을 불러일으키기에 충분했다. 이에 화답하듯, 영국을 비록한 많은 국가에서 건설산업의 “OSC화” 혁신을 이루고자 다양한 시도가 펼쳐지고 있다. 한국도 예외가 아니다.  

지난 5월19일 한양대학교 재성토목관 103호 대형강의실에서 자동화 로보틱스 학회와 한국건설관리학회가 공동으로 “국내 건설산업의 OSC화 기술개발 현황 및 과제”라는 주제의 세미나를 개최하였다. 현재 국내에서 진행 중인 건설 OSC화 기술개발 내용을 소개하고, 향후 국내 건설산업 생산 프로세스의 혁신을 위한 다양한 논의를 제공하고자 기획되었다. 본 세미나에 초청된 강연자와 해당 주제는 다음과 같다. 

● 제1주제: 프리팹 교량 구조물의 건설 자동화 (이순환 브리콘 대표)
● 제2주제: OSC 부재 운송계획 자동화 시스템의 개발과 활용 (김태완 인천대학교 교수)
● 제3주제 : 디지털 트윈 기반 OSC공장 최적화 (김진영 아주대학교 교수)
● 제4주제: 영상기반 OSC 공장 안전관리 시스템 연구개발 소개 (황성주 이화여자대학교 교수)
 

2. 세미나 주요 내용
2.1 초청 강연 요약
1) 프리팹 교량 구조물의 건설 자동화
건설기술 스마트화를 위해 도로 구조물, 특히, 교량 구조물의 설계를 표준화하고 자동화하는 제작 및 설치 기술이 주목받고 이다. ㈜ 브리콘 이순환 대표는 해당 자동화 제작 기술을 통해 실제로 시공된 다수의 프로젝트를 소개하였다. 공장의 자동화 설비에서 제작한 모듈을 현장에서 조립하여 구조물을 완성하는 프리팹 공법은 공기를 단축하고 품질과 경제성을 확보할수 있는 기술이다. 프리팹 교량을 중심으로 한 설계-제작-운반-시공-공용/유지관리 전주기의 구조물 품질관리 수행 시 요구되는 3차원 계측 절차와 의사결정 데이터를 통합 관리하는 플랫폼 기술 개발 내용을 함께 소개하고, 관련 기술 개발의 향후 발전 방안에 대한 다양한 의견을 공유하였다. 
 

2) OSC 부재 운송 계획 자동화 시스템의 개발과 활용
인천대 김태완 교수는 OSC 프로젝트 중에서 PC부재의 운송에 관한 내용을 소개하였다. OSC 부재의 운송 계획은 비용, 시간, 공간 절약 측면에서 프로젝트의 성패에 큰 영향을 미치기 마련이다. 이러한 배경 하에서 OSC 부재의 운송 계획을 적절히 수립하고, 이를 효과적으로 운영하기 위해서는 자동화 시스템의 개발이 요구되었다. 해당 시스템은 BIM, 부재 할당 자동화 알고리즘, 차량 적재 계획 자동화 알고리즘, 클라우딩, AR 기술 등을 연계하여 운용되도록 설계되었다. 이를 통해 관리자의 계획 수립시간과 계획 품질을 향상시킬수 있고, 공장-현장 간 부재의 운송정보를 보다 시각화된 형태로 제공할수 있다.

3) 디지털 트윈 기반 OSC 공장 최적화
인건비와 자재비의 상승은 프리캐스트 콘크리트 공법의 사용을 불러오고 있다. PC 부재의 특성 상 공장의 레이아웃 및 설비와 인력의 배치를 변경해야 하는 경우가 잦을 뿐만 아니라, 이를 최적화하기는 쉽지 않다. 아주대 김진영 교수는 PC 부재 제조 공장의 최적 레이아웃을 검토하기 위해 실제 PC부재 제조 공장의 데이터를 기반으로 공장, 장비, 작업자를 Unreal Engine을 이용한 디지털 트윈을 구축한 기술 내용을 소개하였다. 해당 구축 모델을 활용하여 생산성을 분석하고, AI sight, set labeling, heat map 등의 기능을 이용하여 작업자 동선을 분석하고, 안전사고와 관련된 정보를 추출 한 과정을 상세히 실명하였다. 
 

4) 영상 기반 OSC 공장 안전관리 시스템
이화여대 황성주 교수는 컴퓨터 비전 기술을 활용하여 프리캐스트 콘크리트 생산 공장을 중심으로 최소위험 수준까지 안전사고 위험도를 관리하기 위한 시스템 개발 진행과정을 소개하였다. 이를 위한 세부 내용으로 프리캐스트 콘크리트 생산 공장의 안전관리 요구사항 도출, 스케일이 상이한 대형장비 및 자재와 작업자 통합 모니터링을 위한 작은물체 감지기술(Small Object Detection) 개발, 지속적인 위험도 모니터링을 위한 에지 컴퓨팅 도입, 다양한 위험도 산정 및 위험도 관리 알고리즘 등을 설명하였다. 또한, 이러한 다양한 방법론을 접목한 통합 시스템 프로토타입을 소개하였다. 

2.2 토론 내용 요약
상기 4가지 주제발표를 통해 알수 있듯이, 최근 건설산업의 스마트화 시도는 현존하는 기술의 활용을 뛰어넘어 새로운 기술을 창조하고 발전시키려는 노력으로 연결되고 있다. 이러한 다양한 최신 스마트 기술의 발전은 건설산업의 OSC화라는 생산기술의 혁신을 견인하는 기술로 발돋움하고 있다. 스마트 센싱, 컴퓨터 시뮬레이션, 디지털 트윈, 컴퓨터 비전 등 4차산업 혁명의 대표적 기술분야가  현 건설산업과 새롭게 접목되어 새로운 기술로 거듭나고 있으며, 이러한 다양한 시도는 향후 건설산업의 생산성 증대, 안전성 확보, 고부가가치 창출 등의 긍정적인 결과로 이어질 것이다. 앞으로 건설산업의 OSC화가 산업의 미래 변화를 이끌어 앞으로 건설산업이 진일보하는 데 긍정적인 변화를 가져올수 있을 것으로 기대해 본다.  

3. 맺음말

이번 세미나는 건설산업의 스마트화를 이루려는 다양한 시도를 확인할수 있었던 더없이 좋은 기회였다. 전산업에 불어닥친 4차산업 혁명에 대한 기술의 융복합화는 건설산업의 낮은 생산성과 혁신에 뒤쳐지는 부정적 인식을 떨쳐버릴수 있는 시도임에 분명해 보인다. 최근 국토교통부는 건설산업을 새롭게 변화시키기 위한 노력의 일환으로 “스마트 건설 얼라이언스“ 새롭게 발족한바 있다. 특히, BIM, OSC, 자동화, 센싱, 스마트 안전, 빅데이터 등 총 6개의 기술분야에 산학연관 참여자를 확대하고 있으며, 생산성 혁신적 증대와 안전성 확보를 향상시키기 위한 다양한 논의를 진행중에 있다.  본 세미나를 통해 건설산업의 OSC 화 기술개발 현황과 과제를 인식할수 있는 의미있는 기회였고, 앞으로 다양한 OSC화 기술 개발을 필두로 건설산업의 스마트화가 앞당겨져 건설 생산 프로세스 혁신을 통해 마크 파머가 걱정했듯이 사그러지는(Die) 산업이 아니라, 발전하는 산업이 되기를 기대해 본다.

[작성자] 차희성 연구개발위원회 위원장 / 아주대학교 교수, hscha@ajou.ac.kr