3.4 사물인터넷기반 스마트 건설
3.4.1 스마트 유지관리 사례
붕괴를 예방 및 모니터링을 위하여 붕괴가 일어날 수 있는 지형(터널, 도로변, 지하 등) 에 사물인터넷 장치를 부착하여 정보를 수집하고 사물인터넷 통신기술을 적용하여 이를 실시간으로 모니터링하여 붕괴 징후를 예측할 수 있는 기술들이 도입되고 있다.
국립산림과학원은 한국전자통신연구원과 사물인터넷 기반의 산사태 무인원격 감시 시스 템 기술을 개발하였다.
<그림 3.4.5> 산사태 무인 원격 감시 시스템 체계 개념도 (출처: 국립산림과학원, 산사태 무인원격 감시시스템 시범구축 사업)
국도, 고속도로 등 도로변의 사면상태 및 위험상황을 실시간으로 감지하고 감지된 데이
터를 기반으로 도로사면의 붕괴 및 위험상황을 감지하여 도로주행 중인 운전자 또는 주 변에 경보를 발령하여 최소화할 수 있도록 하였다.
한국건설기술연구원은 한국전자통신연구원, 홍인이엔씨와 함께 터널 등 지반 시설물의 상태를 실시간으로 정확히 분석할 수 있는 지반 변위 시스템 기술을 개발하여 지반 시설 물의 변위를 측정하고 형상 정보로 변경해 시설물의 상태를 실시간으로 분석하고 이를 기반으로 터널의 실시간 위험 상태를 파악하여 붕괴에 대비할 수 있도록 하였다. 터널, 교량과 같은 국가 주요 시설물 관리에 IT 기술을 접목, 수동적 모니터링 체계를 벗어나 온라인화하고 자동화된 시설물 관리 시스템 구축이 가능해졌으며, 터널 공사 적용 시 안 전과 내구성 문제로 인해 지금까지 발파 지점 수 미터 후방에서만 계측이 가능했지만, 이 기술은 터널 발파 지점 근접 거리에 계측 센서를 설치할 수 있어 발파 후 초기치와 막장 변이를 측정할 수 있다. 특히, 유지관리 단계에서도 터널 공사 중에 적용된 시스템 을 그대로 사용할 수 있으며, 구조물의 상태 모니터링과 예측을 비롯해 센서 관리, 공사 에 의한 영향 분석, 유지보수 업무 절차 지원 등에 활용할 수 있다.
<그림 3.4.6> 지반 변위 센서 개발 – 시설물 이상 징후 모니터링 시스템 (출처: 건설기술신문 2015.12.31.)
건설현장 붕괴 사고를 예방하기 위하여 대우 건설은 SK텔레콤과 함께 ‘대우 스마트 건 설’ 기술을 개발하여 사물인터넷을 기반으로 현장 근로자와 장비, 공정을 통합 관리하 여 안전사고를 사전에 방지하도록 하였다. 위치기반 안전관제는 작업자 및 장비의 위치 를 실시간으로 파악하여 안전관리를 지원하는 시스템으로서 위험구역출입 관제, 안전 활 동(TBM) 참여, 긴급 상황 시 호출 등으로 구성된다. 위치기반 시공관리는 현재 작업의 위치와 현황을 파악할 수 있으며, 출력인원 및 장비의 확인, 품질검사기록 및 공정기록의 자동수집이 가능하다. 특히 디지털 가상현장을 통해 시공정보에 대한 실시간 공유가 이 루어져 협업효율이 증대됨으로써 안전과 생산성의 향상이 획기적으로 이루어질 수 있다.
안전/환경 모니터링은 센서를 통해 시공현장의 각종 정보(가스, 화재연기, 구조물 진동 등)를 실시간으로 수집하고 이를 분석하여 사고발생위험을 경고함으로써 현장의 안전 활 동을 지원하는 시스템이다. 특히 사물인터넷 센서는 현장의 임의 위치에 간편하게 설치 할 수 있기 때문에 다양하게 변화하는 현장여건에 효과적으로 사용될 수 있다. 드론 영 상관제는 드론으로 촬영된 항공영상을 입찰단계 설계지원, 시공물량조사 이력관리, 안전 관리 및 공정관리 계획에 활용할 수 있다. 3D Mapping 기법을 활용하면 설계물량산정, 기성측량이 가능하게 된다. 현장에서 수집된 각종 정보는 현장의 효과적인 관리를 위해 1차적으로 활용되며, 이러한 데이터를 각 현장으로부터 수집하여 향후 공사 관리 계획 수립 및 수주제안에 활용될 수 있다.
<그림 3.4.7> 대우 스마트 건설(DSC) 서비스 구성 (출처: www.kfpa.or.kr, 2019)
사물인터넷 센서 기술과 3차원 객체 모델링 기술을 융합하여 교량 유지관리 정보시스템
<그림 3.4.9> 구축을 통해 교량 정보의 유지 관리가 가능해진다. 3차원 정보 모델과 기 존의 시설물 관리 시스템에 축적된 준공 성과품 및 공사 이력정보를 활용하며, 센서 네 트워크에서 전송하는 다양한 계측 및 점검 정보를 3차원 모델 기반 통합 데이터베이스와 연계하여 교량 시설물을 관리하도록 지원한다.