고층건물 시공 자동화 연구단은 국토 해양부 주관 건설기술 혁신 산업 계획의 일환으로, 우리나라 차세대 성장 엔진인 최첨단 로봇 기술과 국제적 경쟁력을 갖춰가고 있는 고층건물 구조체 시공 기술을 융합한 ‘로보틱 크레인 기반의 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템’을 개발하기 위해 2006년 12월 고려대학교를 주축으로 설립됐다.
이러한 시스템이 성공적으로 개발될 경우 무거운 자재는 로봇이 옮기게 되고, 위험한 작업도 로봇이 대신하게 된다. 비나 눈을 막아주는 시스템도 도입이 가능해지므로 로봇은 365일, 24시간 열심히 일할 수 있다.
이 같은 기술 개발을 통해 인건비는 30%, 공사기간은 15% 단축되고 생산성은 25% 향상될 것으로 기대된다. 즉 33개월이 소요된 69층 규모의 타워팰리스 공사기간이 28개월로 줄어들게 될 것으로 예상된다.
건설로봇 개발은 건설산업의 미래, 성장 동력
최근 국내 건설산업은 수요자의 요구가 다양화 되면서 시설물이 첨단화, 복잡화 및 고급화 되어가는 추세이며, 이에 대한 기술력의 확보가 경쟁력의 관건이 되고 있고, 건설시장의 개방으로 기술력을 바탕으로 한 고부가가치 창출이 건설업계의 경쟁력 확보를 위한 지상 목표가 되고 있다.
그러나 전통적으로 3D 업종으로 인식돼 온 건설 산업은 최근 젊은 기능 인력의 건설 현장 기피 현상이 심화되면서 숙련된 기능 인력의 확보가 더욱 힘들어지고 있어, 건설 기능 인력 수급의 불균형이 심각한 문제로 대두하고 있다.
현 추세라면 국내 건설 시장에 있어, 2010년에는 비숙련공 13만명, 숙련공 29만명의 기능인력 공급 부족 상황이 예상되고 있다.
숙련공 부족 현상으로 인한 노무 생산성 저하, 임금 상승에 따른 채산성 악화, 품질의 균일성 및 안전성 확보의 어려움 및 시공기술 경쟁력의 약화는 국내 건설 산업이 해결해야 할 필수적인 당면 과제이며, 건설로봇의 개발은 그러한 당면 과제의 해결을 위한 최선의 기술적 접근 방법이다.
건설 로봇의 개발을 통해 작업현장의 안전성을 높이고, 품질, 생산성 그리고 채산성을 향상시킬 수 있으므로, 건설로봇은 미래 건설산업의 비전, 성장 동력, 건설기술력 향상을 위해 산?학?연?관이 협업하고 전략적으로 육성해야 할 필수적인 연구개발 분야로 주목받고 있다.
고층건물 시공 자동화 연구단은 첨단 로봇 기술과 건설기술의 융합을 통해 진행되는 과제이므로, 총 169명의 건설, 전기전자, 기계공학 전문가들이 참여하고 있으며, 주관 기관인 고려대학교를 중심으로 총 4개의 세부로 구성돼 있다.
연구진은 주관기관인 고려대학교는 지능형 빌딩과 관련한 연구를 수년간 진행해 왔고, 로봇과 건설의 융합 연구에 대한 풍부한 실전 경험을 보유하고 있을 뿐만 아니라, 로봇과 건설 관련 다수 전문가들을 확보하고 있기 때문에, 관련 과제를 주관하기에 최적의 요건을 갖추고 있다.
연구진의 건설부분을 총괄하는 두산건설은 건축물 시공 자동화 연구에 다양한 경험을 소유하고 있을 뿐 아니라, 개발된 기술을 현장 적용으로 연계시킬 계획도 갖고 있어 기술개발의 실용화가 촉진될 것으로 예상한다.
한편, 연구진의 핵심기술인 로봇개발을 위해 국내 최고 로봇 연구기관인 한국과학기술연구원과 한국원자력연구원등이 참여하고 있다. 이들 기관은 본 과제의 핵심인 볼트체결 및 건설용 로봇과 관련한 다양한 개발 경험이 있으며, 국내 대형 로봇 과제들을 주도적으로 이끌어간 국내 최고의 로봇 연구기관이다.
자동화 시공의 첫 번째 핵심 기술이 로봇을 이용한 볼트체결이라면, 두 번째 핵심 기술은 자재를 자동으로 인식 및 양중 하는 지능형 양중 시스템의 개발이다. 이를 위해 건국대, 연세대, 한양대 등의 기관이 지능형 양중 시스템 개발을 수행하고 있다.
이들 기관은 건설 CALS 기반 전략 수립, 적시 생산용 양중 및 조달 시스템 개발, 유비쿼터스 활용 현장관리 시스템의 상용화 등의 연구 실적을 확보하고 있는 양중 시스템 선도 기관들이므로, 이들 기관을 통해 국내 최고의 양중 시스템 개발이 이뤄질 것으로 기대된다.
또한, 연구단은 일본의 AIST와 RFID와 관련한 자재인식을 위한 핵심기술을 공동 개발하고 있고 로봇 및 제어 이론 개발을 위해 미국 S.I.T.의 Chung 교수팀과도 공동연구를 수행하고 있다. Chung 교수팀은 힘 반향 원격조작 알고리즘의 선도 연구팀으로써, Chung 교수의 연구결과를 응용해 로봇 제어를 위한 핵심 기술을 개발할 예정이다.
세부별 상세 연구내용을 간추리면 고층건물 시공 자동화 연구단은 총 4개의 세부 연구과제로 구성돼 있으며, 세부별 상세 연구내용을 보면 제1세부과제의 연구 주제는 ‘로보틱 크레인 기반 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 기획 및 통합’이며, 타 세부에서 개발된 기술을 통합 구현함을 목표로 하고 있다.
이에 따라 1세부는 상기 과제의 구현을 위해 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 사업 총괄 및 핵심기술 적용성 연구와 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 통합 및 인터페이스 연구, 고층건물 구조체 시공 자동화 시스템 연구 개발 현황 조사 및 성능평가 모듈 개발 등을 수행하고 있다.
제2세부과제의 연구 주제는 ‘클라이밍 유압로봇 및 건설공장 구조체 기술 개발’이며, 건설공장 운영 핵심 기술을 개발하고, 시험시공 및 본 시공을 수행하게 된다.
제3세부과제의 연구 주제는 ‘로보틱 크레인 기반의 자재설치 핵심 기술 개발’이며, 자재설치 로봇 핵심 기술을 개발하게 된다.
제4세부과제의 연구 주제는 ‘무선인식 및 다차원 CAD 기반의 지능형 건설자재 조달시스템 개발’이며, 지능형 양중관리 시스템 및 실시간 진도관리 핵심 기술을 개발하게 되는데 이들 제1세부과제~제4세부과제에 대한 상세내용의 소개는 지면상 생략한다.
