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국내 최초, 터널 건설현장에 스마트기술 본격 적용 ‘디지털 트윈’ 시대 박차

2022.04.07 3min 11sec

2022 현대건설 터널/스마트건설 기술시연회 사진


현대건설이 4월 7일 경기도 파주시 소재 ‘고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구’ 현장(이하, 한강터널)의 한강터널 홍보관에서 ‘현대건설 터널/스마트건설 기술시연회’를 가졌습니다. 시연회에는 현대건설 토목사업본부의 김기범 본부장, 한국도로공사 R&D본부 김유복 본부장과 스마트건설사업단 조성민 단장 등 스마트건설 관련 주요 정부부처/산학연 관계자들이 참석했습니다.

*스마트건설사업단: 스마트건설기술사업단을 운영하고 있는 한국도로공사는 국토교통부로부터 건설산업 디지털혁신을 위한 총괄기관으로 지정되었습니다.


기술시연회는 터널 기술의 현재와 미래, 그리고 최근 각광받고 있는 스마트건설기술 활용에 대한 기술시연을 포함한 TBM(Tunnel Boring Machine) 제작장 및 현장 견학 순으로 행사를 진행했습니다. 현대건설은 스마트터널, 스마트항만, 스마트교량, 스마트토공 총 4개의 테마로 혁신 현장을 운영 중에 있으며, 그 중 한강터널(고속국도 제400호선 김포~파주간 건설공사 제2공구)현장은 스마트터널의 대표 혁신 현장으로 운영되고 있습니다.


현대건설 토목사업본부 김기범 본부장 기념사에서 생산성·품질·안전 등 건설업계의 현안을 해결할 수 있는 키는 현장의 스마트화이며, 이는 정부부처, 산학연 모두의 노력이 함께 이루어져야만 정착이 가능함을 강조했습니다. 또 현대건설은 꾸준히 연구한 기술을 각 분야 전문가들과 공유함으로써 건설업계 전체의 발전을 이루겠다고 밝혔습니다. 한국도로공사 스마트건설사업단 조성민 단장은 대한민국 건설산업의 빠른 변화의 흐름에 맞춰 엔지니어링을 기반으로 한 데이터 기술을 발전시키고 더 나아가 디지털 전환에 이를 수 있도록 건설업계 모두의 과감한 투자와 적극적인 노력이 필요함을 강조했습니다.


터널현장의 노하우를 바탕으로, 터널 기술 첨단화 및 글로벌 경쟁력 선보여
현대건설은 김포-파주 구간의 한강 하저 통과 구간을 터널로 연결하는 한강터널을 포함해 국내·외 26개 TBM 터널 시공 경험을 토대로, 최근 직경 14m 대(大)구경 TBM 공법과 로드헤더 등 기계식 터널 굴착 장비의 적용을 통해 터널건설의 기계화 시공을 선도하고 있습니다. 특히, 이번 시연회에서는 한강터널에서 적용한 첨단 TBM 기술을 포함해 터널 현장에 적합한 스마트건설 기술과 현대건설에서 연구하고 있는 각종 기술을 중점적으로 소개했습니다.


TBM 커팅힐 면판 사진

[ TBM 커팅힐 면판 ]


터널 굴착 장비인 TBM은 각종 센서와 디지털 기기를 탑재해 운영정보를 실시간으로 취득할 수 있도록 설계했습니다. 특히, 현대건설의 자체 개발 기술(TADAS:TBM Advanced Driving Assistance System)을 활용해, 굴착  데이터와 지반정보를 실시간으로 분석하고 최적의 운전 방법 제시하여 TBM 운전에 활용할 계획입니다. 이러한 터널의 시공 정보를 포함한 전체 현장의 현황 정보는 현대건설에서 개발한 BIM 기반 디지털 시스템(HIBoard:Hyundai IoT Board)과 중앙 통합운영 시스템(HOC:Head Office Control) 본사-현장 통합 운영 시스템, 디지털화 된 현장들의 HIBoard 정보가 본사 HOC을 이용해 실시간으로 현장 작업을 원격 지원·관리하고 있다.

*TADAS: TBM 통합운전관리시스템, TBM 운영에 대한 모든 정보(굴착데이터+지반정보 등)를 실시간으로 취합하여, 최적 운영 방법을 제시하는 시스템

*BIM: 건설정보 모델링(Building Information Modeling). 3차원 설계 방식을 기반으로 건축물의 모든 정보를 통합 활용할 수 있게 지원하는 시스템

*HIBoard: 현장 디지털 현황판, 현장운영에 대한 모든 정보(공정, 인력, 시공현황 등)가 실시간으로 나타나며, 현장 전체 정보를 관리할 수 있는 시스템

*HOC: 시스템에 실시간으로 연동되어, 본사에서 현장들을 통합하여 관리할 수 있는 시스템


기존 터널 현장은 통신 시설을 설치하지 않거나 터널 출입구 근처의 일부 구간에만 설치해 원활한 데이터 전송이 불가능하므로, 터널 전 구간에 ICT 기반의 스마트건설기술 기반의 통신환경 구축이 필수적입니다. 이에 현대건설은 국내 최초로 터널 현장의 원활한 무선 데이터 통신 환경 구축을 위한 기술(TVWS:TV White Space)을 적용해 터널 전 구간에서 원활한 데이터 통신을 가능하게 하고, 다양한 스마트건설 장비의 활용이 가능한 무선 통신 환경을 구축하고 있습니다.

*TVWS: TV 방송용으로 할당된 주파수 대역 중 사용하지 않는 주파수 대역으로 전파 특성이 우수하여 커버리지가 넓습니다.


토목/스마트건설 기술시연회 사진. 홀로렌즈를 체험하고 있습니다

[ 홀로렌즈 체험 모습 ]


터널 내부에서도 스마트글래스를 활용해 실시간으로 본사·사무실과 원격 화상 회의를 수행하고, 홀로렌즈와 연계한 AR(Augmented Reality) 기반의 품질관리업무에 활용하고 있습니다. 또 무인 현장 관리에 활용 가능한 원격드론, 무인지상차량(UGV:Unmanned Ground Vehicle) 등도 터널 현장에 투입해 AI 기반의 안전관리 및 라이다(LiDAR) 기반의 측량 업무 무인화를 실현하고 있습니다.

*원격드론: 원격드론/원격 현장관리 플랫폼에 레이저 스캐너, 카메라 등을 결합하여, 인력이 접근하기 어렵거나 광범위한 지역의 촬영을 통해 효과적으로 시공 및 안전 관리가 가능하도록 지원하는 시스템

*무인지상차량: 사람이 탑승하지 않고 원격조작 내지 인공지능에 의해 움직이는 무인지상차량과 레이저 스캐너, 360도 카메라 등을 결합하여 인력이 접근하기 어렵거나 위험한 지역을 촬영을 통해 효과적으로 시공 및 안전 관리가 가능하도록 지원하는 시스템

*라이다: 레이저 펄스를 활용해 물체까지의 거리 등을 측정함으로써 주변의 모습을 정밀하게 그려내는 장치


현대건설은 안전한 터널 시공을 위해, 자체 개발 시스템인 AI 재해예측 시스템을 통해 빅데이터 기반의 안전 리스크를 분석해 안전관리 업무를 효과적으로 수행하고 있습니다. 특수장비인 TBM의 시공 단계를 VR(Virtual Reality)시뮬레이터로 구축해, 모든 시공 과정을 가상으로 체험하고 몰입형 안전 교육도 수행이 가능합니다. 또한, 현대건설의 독자기술로 개발된 IoT센서 기반의 안전관리시스템(HIoS:Hyundai IoT Safety System)과 이동식 AI CCTV를 통해 작업자의 위치를 실시간 모니터링하고 있으며, 현장 내 모든 차량계 건설장비에도 AI 기반의 근로자인식카메라를 설치하여 장비협착사고를 예방하는 등 관리사각지대에 발생하는 근로자 안전사고 방지에 앞장서고 있습니다.


현대건설은 이러한 기술 노하우를 바탕으로 현장의 스마트화를 단계적으로 확대하고 있습니다. 대표 스마트항만 현장인 인천신항 1-2단계 컨테이너부두 하부공 축조공사 등을 포함하여 많은 현장이 첨단·스마트 기술을 활용하고 있으며, 이는 현장의 패러다임이 바뀌는 데에 기여하고 있습니다.
      
끊임없는 미래기술 연구 및 실증, 현장의 첨단화로 건설 패러다임 변화 선도
현대건설은 지속적으로 사전 제작-현장 조립 방식의 건설형태인 OSC(Off-Site Construction)을 구축하고, 자동화 기기 및 산업용 로봇(스팟)을 개발하여 건설현장의 완전한 스마트화를 이루고자 미래 기술 혁신 조직을 운영하고 있습니다. 이를 위해 기술연구원을 중심으로 다양한 연구를 수행 중이며, 모든 사업본부에서 실증 및 기술 역량을 내재화하고 있습니다. 
    
현대건설 관계자는 “건설현장의 스마트화는 생산성과 품질을 높이고 안전을 강화 할 수 있는 핵심 요소다. 이번 시연회를 통해 현대건설에서 장기간 쌓아온 노하우를 산학연 관계자들과 공유함으로써 국내 건설 산업계의 상생적 발전을 기대한다”라며, “앞으로도 현대건설은 지속적인 R&D투자와 스마트건설기술의 확대 적용을 통해 대한민국의 건설 산업을 선도하고 글로벌 톱 티어 건설사로 도약할 것”이라고 밝혔습니다.