ICT를 향해 성큼 다가선 건설기계[대한건설기계신문]

# 건설기계 통제…체불방지에 도움될까

지난 2014년부터 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원의 지원 아래 한양대학교 서종원 교수를 단장으로 한 ‘ICT(정보통신기술)를 활용한 건설장비 관제 및 스마트 시공기술 개발’ 연구단이 선보일 기술에 관심이 모아지고 있다.

연구의 핵심은 첨단 IT기술을 융합한 통합 건설장비 관제기술 구축을 통해 토목공사 시 약 15%의 원가절감과 약 30%의 에너지 사용량을 절감할 수 있는 기술 개발이다.

연구단은 토공사의 기획부터 설계, 시공에 이르기까지 전 단계에 걸쳐 첨단 IT기술을 융합, 다수 건설기계군의 네트워크 단위와 건설기계 운영 단위까지 세분화된 작업계획과 가이드 정보를 생산하는 한편, 실시간으로 작업 내용을 모니터링, 통제할 수 있는 통합 건설기계 관제기술 구축을 목표로 작업을 진행하고 있다.

또 토공현장의 지형 변화와 함께 각 건설기계의 이동, 작업 상황의 실시간 모니터링을 통해 총괄적인 의사결정이 가능한 기술들이 개발되고 있으며, 의사결정 내용을 개별 건설기계에게 지시하기 위해 건설기계 가이드 시스템과의 연계, 건설기계 조종사와 설계·시공 정보를 교류, 관제하는 기술도 개발 중인 것으로 전해졌다.

‘건설장비 가이드 기술 시스템 개발’ 부문에서는 관제센터에서 생산된 3차원 설계정보와 작업계획 정보를 기반으로 스마트 머신가이드 시스템에서 정확한 3차원 측량 정보를 비롯해 자동 제어기술, 시각화 안전 정보, 네비게이터 등의 정보를 건설기계 조종자에게 제공하는 기술이 개발되고 있다.

아울러 실시간 관제 시스템과의 연계체계를 구축, 효과적으로 정보를 전송·피드백 하는 MMI(Man-Machine Interface) 기술 개발도 이뤄지고 있다.

연구단은 현장 적용 테스트를 통해 상용화에 한발 더 다가섰다. 지난해 11월부터 두 달 간 경기도 고양시 도시계획시설 사업 정비 공사를 통한 현장적용 테스트를 수행한 것.

현장 테스트에서는 연구단의 대표적 기술인 건설기계관제시스템과 머신가이던스를 적용, 관거 설치에 소모되는 레벨 측량 작업인력을 절감하고, 덤프트럭과 굴삭장비의 휴지시간을 최소화한 운영으로 전통적 굴착공법의 생산성 대비 약 27%가 향상된 결과를 도출했다고 연구단은 발표했다.

이처럼 건설기계 관제시스템의 경우 건설기계임대료 체불에는 어떤 영향을 줄지 이목이 쏠릴 수밖에 없다. 현장에 투입된 건설기계를 제대로 통제하기 위해서는 연구단이 밝힌 바와 같이 시스템 관리자(발주자 또는 시공사)가 모든 건설기계의 입·출입을 파악해야 한다. 즉 건설업계의 후진적 관행 상 계약서 없이 체계 없이 오가는 건설기계가 많은 것을 고려할 때 관련 제도를 손보면 건설기계임대차계약서, 지급보증서 발급과 확인이 더욱 수월해 질 수 있다는 기대 때문이다.

# 건설기계 첨단화, 창조경제 핵심사업으로 부상

현 정부가 창조경제를 강조하고 4차 산업혁명이 미래 먹거리로 떠오르자. 건설기계 첨단화도 화두에 포함됐다.

지난해 미래창조과학부는 대학ICT연구센터(8곳), 그랜드ICT연구센터(1곳) 선정사업 결과를 발표했다.

ICT 연구센터에는 경희대, 세종대, 전남대, 충남대, 서울과기대, 광운대, 아주대, 영남대 등 8곳이 선정됐고, 그랜드ICT연구센터는 부산대·창원대 컨소시엄이 선정됐다.

ICT연구센터에 선정된 각 대학은 1차년도(6∼12월)에 5억원, 2∼4차년도 연평균 8억원을 지원받는다.

ICT연구센터는 기업중심의 산학협력과제를 30% 이상 진행하게 된다. 기업과 학교수업을 병행하는 프로그램도 도입한다.

또 창조경제혁신센터와 협력을 통해 산업수요에 맞는 고급인력을 안정적으로 공급하는 역할도 맡게 된다.

미래부는 그랜드ICT연구센터의 경우 부산·울산 등에 포진한 대형·중소형 건설기계 등 기계유관 기업의 ICT 개발을 지원한다는 방침이다.

부산 센텀시티에 설치해 올해 6∼12월에 10억원, 2∼4차년도에 연평균 20억원을 지원하기로 했다. 인근 총 7개지역 대학과 27개 중소·중견기업을 참여하도록 추진하기로 했다.

ICT센터는 ICT 중소·중견기업의 애로기술 해결을 위한 기술사업화 컨설팅을 지원하는 한편 기업 재직자를 대상으로 ICT 융합학과를 공학석사 학위로 개설해 2017년부터 운영한다는 계획이다.

이밖에 미래부는 인공지능(AI)과 클라우드컴퓨팅 분야에 대한 대학ICT연구센터 2곳을 내달 초 추가 공모해 운영한다는 방침이다.

제조사 가운데는 두산인프라코어(이하 두산)가 눈에 띄는데 두산은 위성위치확인시스템(GPS), 지리정보시스템(GIS), 무선 인터넷 등을 활용한 텔레매틱스시스템(TMS)으로 고객 중심 서비스 솔루션을 제공하고 있다. 텔레매틱스는 단말기를 통해 작업 중인 굴착기 위치와 가동 상황, 엔진과 유압 계통 등 주요 시스템의 상태를 실시간으로 확인할 수 있다.

이를 수집, 가공해 스마트폰과 태블릿PC 등 모바일 기기를 통해 전달하거나 반대로 원거리에서도 모바일 기기로 장비 제어를 할 수 있다.

두산은 TMS를 통해 위치 추적과 원격 차량 진단, 사고 감지 등의 연계 서비스를 제공하고 관리자는 장소에 구애 받지 않고 실시간으로 현장을 관리할 수 있다. 두산은 지난해 TMS 2.0을 탑재한 ‘DoosanCONNECT 서비스’를 선보였다. TMS 2.0은 두산 자체 기술로 개발해 안전한 장비 정보 관리와 빠른 업데이트가 가능하다. 

또 두산은 혁신 기술 개발을 위해 2014년 7월 글로벌 연구개발(R&D)센터를 인천에 오픈했다. 

볼보는 스웨덴 에스킬스투나 고객센터에서 열린 기업·언론인 초청 포럼을 통해 기존 건설기계산업의 이끌 미래 기술을 공개했다.

이번 포럼에서 굴절식 덤프트럭 ‘A25’와 휠로더 ‘L120’, 무인 로드캐리어 ‘HX1’ 등이 한 시간가량 골재를 실어 나르며 험지를 이동하는 장면을 야외 행사장에서 연출했다. 이들은 운전자나 원격 조종자 없이 채석장에서 스스로 골재를 채취하고 이를 옮겨 다시 싣는 과정에서 부딪히지 않았다. 이번 포럼에 처음 공개된 1t 트럭 크기인 ‘HX1’은 전기로 구동돼 물건을 싣고 내릴 때 물질이 접촉하는 소리밖에 나지 않을 정도로 조용했다. 

지방자치단체도 건설기계 첨단화 사업에 뛰어들었다. 군산시는 ICT융합형 건설기게부품 시험시설 구축에 18억원을 투자한다. 건설기계부품연구원 소재지가 군산이기 때문에 시는 연구원과 협력할 것으로 예상된다.

# 일본, 건설기계 무인화 시스템 담금질

건설기계 첨단화 움직임과 관련 해외 선진국은 더욱 적극적이다.

일본의 경우 고마쓰를 필두로 글로벌 건설기계 제조업체가 지난해부터 지능형 건설기계 장비 개발·상용화를 서두르고 있다. 고마쓰 등 글로벌 업체는 10년 넘는 장기 개발을 통해 지능화 장비를 전면에 내세웠다. 

건설기계 업계 한 연구원은 “세계 최대 건설기계전시회인 독일 바우마(Bauma)전시회에서 고마쓰, 캐터필러, 볼보 같은 글로벌업체가 지능화 장비를 전면에 내세웠다”며 “얼마 전 하이브리드 기기가 유행하다 올해는 지능형 장비로 트렌드가 완전히 바뀌었다”고 말했다. 

고마쓰의 경우 선도적으로 지능화 건설기계장비를 선보이고 있다. 고마쓰는 지난해 1월 건설현장 장비 자동화를 목표로 ‘스마트 컨스트럭션(Smart Construction) 서비스’를 선언했다. 일본 내 9개 시범 거점을 지정했다. 지난해 스마트 컨스트럭션 1000건을 수행했으며, 올해 5000건으로 대폭 늘릴 계획이다. 

지능형 건설기계는 기존 건설장비에 환경 인지기술, 자동화 등 ICT를 심는다. 최종 단계는 장비 무인화다. 기술 수준에 따라 ▲작업 지형 정보 등을 화면으로 보여주는 ‘머신 가이던스(Machine Guidance)’ ▲특수한 형태 작업에 자동화를 적용한 ‘머신 컨트롤(Machine Control)’ ▲장비들이 협업하는 ‘스마트 컨스트럭션’ 등으로 나뉜다. 집단협업이 가능한 무인장비가 최종 단계로 꼽힌다. 현재는 지형 측정, 자동화 기술 등을 활용해 생산성·안전성 향상에 초점을 둔다.

예를 들어 고마쓰는 드론을 활용해 건설기계은 텅 빈 건설 부지 위를 부지런히 날아 구석구석 촬영한다.

드론이 찍은 영상은 자동으로 3차원(3D) 데이터로 전환돼 클라우드 서버로 전송된다. 소프트웨어가 부지 면적을 계산하고, 장비들이 굴착해야 할 양을 측정한다.

3D 설계안이 클라우드 서버에서 작성되고 시공 계획 시뮬레이션이 돌아간다. 측량 기사나 엔지니어 없이도 필요한 굴삭기 등 중장비와 시공기간, 비용 등이 계산된다.

고마쓰는 IoT를 활용해 스마트 건설 시스템을 구축하고 있다. 스마트 건설은 시공을 제외한 모든 과정이 가상 공간인 클라우드 서버에서 이뤄지고, 빅데이터를 활용해 공정을 최적화하는 시스템이다. 고마쓰는 이 같은 스마트 공정을 실현하기 위해 2014년 미국의 드론 제작 스타트업(신생 벤처기업)인 스카이캐치에 자본을 투자했다. 고마쓰는 스카이캐치와 함께 일반 상업용 드론 및 건설 현장에 특화한 드론을 개발하고 있다.

한 매체와의 인터뷰에 따르면 김낙인 한국건설기계부품연구원(KOCETI) 본부장은 “굴착기를 예를 들면 자동화를 통해 정확한 각도로 모래를 쌓아올릴 수가 있는 단계가 머신 컨트롤이다. 최대 60%까지 작업시간을 단축할 수 있는 것으로 알려졌다”며 “글로벌 업체는 현재 머신 컨트롤 단계까지 장비를 만들었다”고 설명했다.

일본건설기계공업회에 따르면 인력난이 심화되고 있는 일본은 업계들이 국토교통성과 제휴를 강화하고 있으며, 토목현장에 대한 ICT(정보통신기술)의 도입을 서두르며 건설기계 첨단화를 수순으로 받아들이고 있다