시공단계 감리 자동화를 위한 첨단검측 기술 적용 계획 수립 = Application Framework of Advanced Inspection Technology for Construction Supervision Automation

국문 초록 (Abstract)

국내외 건설 프로젝트의 대형화 및 복잡화가 가속화되고 있는 추세에 따라 시공 단계에 투입되는 자원인 자재, 장비, 인력과 같은 자원의 집중적 투자 및 최신 공법의 활용으로 인한 시공 난이도 또한 증대되고 있다. 시공 난이도 증가는 계약 공기를 준수해야 하는 시공주체에게 부담으로 작용하여 시공 품질 확보에 위협이될 수 있다. 시공주체는 공기 준수를 위해 세부 공정별 적용공법에 따른 공기 및자원투입 계획과 더불어 공정의 진행에 따른 품질관리 계획을 수행해야한다. 그러나 대규모 현장의 복잡하고 다양한 공사수행 과정에서 공기 준수를 위한 공정계획에 비해 품질관리 계획은 선제성과 체계성이 부족한 경향이 있다. 품질관리를 위해 건설자재 및 시공 생산품에 대한 검측 업무는 가장 기본적인 업무로써 인력에 대한 의존도가 매우 높다. 최근 전문 건설 인력의 감소와 고령화로 인해 기술자 미확보가 국내 건설 프로젝트 관리의 주요 리스크로 대두되고 있다. 건설업 인구의 고령화는 건설 프로젝트의 생산성 및 품질을 떨어뜨리고 현장 작업에서 안전사 고를 증가시키는 직접적인 원인이 된다. 이러한 건설업의 인구구조 변화와 특성에 따라 한정된 검측 인력으로 현장 검측 업무를 정확하고 효율적으로 수행하기 위해 서는 검측 인력의 업무를 대체할 수 있는 첨단 기술 및 장비를 통한 검측 업무 자동화의 도입이 필요하고 품질관리 및 유지관리 업무의 중요성이 높아짐에 따라 건설공사 현장에서의 검측 업무의 중요성 또한 강조되고 있다. 동시에 최근 ICT 기술의 상용화 및 발전과 함께 건설 현장에서 검측 업무를 기계가 대체하는 업무 형태가 증가하고 있다.
이에 본 연구는 건설 현장에서 사용할 수 있는 검측 자동화를 위한 알고리즘 개발과 프레임워크를 제안한다. 이를 위해 건설 현장에서 의무적으로 시행해야 하는 책임 상주 감리 체크리스트의 검사 항목을 검측 대상, 검측 방법, 검측 시기, 검측 작업 범위의 세분화된 기준으로 분류하여 프레임워크를 개발하였다. 또한 검측 자동화 장비 사용 시 현장에서 검측에 제약 요소가 될 수 있는 요소를 파악하고 자동화 과정에서 제거하기 위해 표준 품셈을 바탕으로 현장에서 제약 요소가 될 수있는 자재, 장비, 인력 품셈에 대해 정리하여 자동화 알고리즘에 반영하였다. 분류된 체크리스트 프레임워크와 제약 요소 품셈 데이터를 바탕으로 검측 자동화를 위
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한 알고리즘을 개발하였다. 검측 지시서가 발주되면 검측할 항목을 선택하고, 선택한 검측 항목에 대해 검측 업무를 수행할 검측 시기를 설정한다. 그 후, 검측 자동 화가 가능한 항목과 필요 없는 항목으로 나누고 검측 자동화가 필요 없는 도면, 시방서 및 서류 확인 항목들은 자동화 알고리즘 진행 전에 분류되게 된다. 검측 자동화가 가능한 검측 항목들에 대해서 검측 방법과 작업 범위를 선택하고 방법과 작업 범위의 성격에 따라 투입할 검측 장비를 결정하게 된다. 장비 결정 후 장비를 현장에 투입하였을 때 검측 업무 액티비티 자동 생성에 제약 요소가 되는 항목을 순서도에 반영하여 검측 업무 액티비티 자동 생성을 시작하게 된다. 개발된 알고리즘을 바탕으로 토공사와 철근 콘크리트 공사 실제 체크리스트에 검측 자동화 프레임워크를 적용한 결과 해당 공사 체크리스트 항목의 자동 생성을 위한 검측 대상, 방법, 시기, 작업 범위에 대한 정보를 도출해낼 수 있었다. 개발된 건설 검측 업무 액티비티 자동 생성 프레임워크는 현재 건설 현장 검측을 위해 사용되고 있는 검측 장비 및 다양한 첨단 기술과 연계하여 적용할 수 있으며 향후 검측 업무를 자동화시키기 위한 기초자료가 될 수 있을 것이다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Quality control (QC) is an essential work for the successful construction project execution. Recently, robust application of ICT to the QC tasks leads to utilizing innovative technologies and equipment. However, overall planing of QC works needs to take place before applying new technologies to each and individual QC task. The objectives of this research involve developing a database and an algorithm that identifies QC tasks and related information upfront. In addition, the researchers developed a methodology to generate inspection tasks in conjunction with construction work tasks. The Korean Ministry of Land and Transportation provides standard supervision checklists. They were classified based on criteria of inspection items, methods, period and the scope. Reinforced concrete work was selected as a case study for validation of the method. This framework can function when planing construction tasks with any type of planning tools and innovative technologies. The researchers expect this framework may contribute to various construction projects when developing QC plans and tasks with applicable technologies.
Using the framework, unmanned vehicles could be automatically generated at the construction site. By analyzing the disaster factors at the site, test items that can be replaced with unmanned vehicles in the existing test work were classified and analyzed.
Through the analysis of disaster factors, the timing and area of the test were clarified, and the constraints of the flight path of the unmanned vehicle were derived, and the autonomous operation plan of the unmanned vehicle was suggested. It is believed that it will be used as the basis for deriving the optimal route when autonomous driving of unmanned vehicles at construction sites in the future.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론 1
• 제1절. 연구배경 및 목적 1
• 제2절. 연구 방법 및 절차 3
• 제2장 이론적 고찰 및 문제점 도출 6
• 제1절. 감리 업무에 대한 선행 연구 6
• 제2절. 검측 업무의 현황 및 제도 9
• 제3절. 첨단 기술과 장비를 활용한 현장 모니터링 10
• 제3장 검측 업무 자동 생성 프레임워크 개발 15
• 제1절. 책임 상주 체크리스트 분석 및 검측 대상 도출 17
• 제2절. 세부 공정 연계 및 검측 시기 분류 18
• 제3절. 검측 대상에 따른 검측 방법 분류 20
• 제4절. 검측 장비/기술 활용을 위한 검측 범위 분류 22
• 제5절. 검측 장비의 활용을 위한 제약요소 도출 24
• 제4장 사례 연구 25
• 제1절. 검측 자동화 프레임워크 토공사 적용 예시 25
• 제2절. 검측 업무 자동 생성 프레임워크 철근콘크리트 공사 적용 예시 30
• 제5장 현장 적용 방안 연구 36
• 제1절. 현장 분석 검측 객체 설정 36
• 제2절. 현장 적용 가능성 분석 39
• 제3절. 현장 사진 데이터 활용 방안 41
• 제6장 결론 43
• 참고문헌 45
• ABSTRACT 49