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앞으론 디지털 기술과 스마트 건설이 건설산업의 성패를 좌우할 전망이다.

최근 국내 건설업계도 AI와 빅데이터, AR 등을 현장에 도입하는 움직임이 일고 있으나, 아직은 초보 수준에 불과하다. 이에 전체 건설산업의 스마트화, 디지털화가 시급하다는 목소리가 높다.

이를 위해선 건설기업의 디지털 트랜스포메이션이 급선무라는 지적이다. 이를 통해 BIM(건축물 디지털 모형 기술), 클라우드, 사물인터넷, 데이터 고급 분석(인공지능 등), 증강현실, 가상현실, 모듈러, 3D 프린팅, 로보틱스, 지능형 건설장비, 무인 항공기 등을 공사 현장이나 설계 과정 등에 적극 활용해야 한다는 것이다.

디지털화로 공사비 절감과 효율화, 유지관리 비용 절감
건설산업연구원이나 건설산업기술원 등 건설 관련 연구기관들은 이에 관한 실용적이면서도 심층적인 연구를 진행하고 있다. 이들 전문가들은 우선 단계적으로 설계를 위한 데이터 기반 3D 통합 모델 개발, 공사비 절감과 기간 단축, 안전성 확보, 건축물 수명 증대, 유지관리 비용 절감 등을 위해 디지털 기술을 적극 도입해야 한다는 입장이다.

예를 들어 무인 항공기를 기반으로 한 ‘스카이캣치’를 활용해 ‘물리적 구조의 가상화’, ‘시공 자동화’, ‘시공 모니터링’이 가능하다.

또한 대표적인 디지털 건설기술로는 프리 패브리캐이션 및 모듈러 건축, 3D 프린팅 및 적층제조, 자율 건설, 증강현실 및 가상화, 빅데이터와 예측 분석, 무선 모니터링 및 연결 장비, 클라우드 및 실시간 협업, 3D 스캐닝 및 사진 측량, BIM 등이다.

이 밖에도 지능형 건설장비 및 로보틱스, 무인 항공기, 내장형 센서 등 건설산업에 적용할 만한 디지털 기술은 많다.  최근 기업 활동의 필수 도구가 되고 있는 클라우드 컴퓨팅, 모바일 디바이스, IoT 플랫폼, 위치 감지 기술, 인증 및 이상 감지, 스마트 센서, 고객과의 소통을 위한 프로파일링 등도 중요한 기술들이다. 특히 건설 분야에도 블록체인과 로봇 기술은 매우 유용하고도 필수적인 건설 기술로 꼽힌다.

디지털 건설 플랫폼 기술, 특히 주목
그 중에서도 디지털 건설을 위한 플랫폼 기술들이 날로 그 유용성을 인정받고 있다. 데이터를 저장 및 공유함으로써 데이터 입력, 처리, 출력 과정 전반을 통합적으로 지원하기 위한 기술이다. BIM, 클라우드, 사물인터넷 기술 등이 대표적이다. 

데이터 수집 기술은 지능화의 개념을 포함해 새로운 방식으로 데이터 수집을 가능하게 하는 기술이다. 드론 등의 무인 항공기술이 이에 해당한다. 데이터 분석 기술은 지능화를 가능하게 하는 기반 기술로 빅데이터나 인공지능 기술 등이 해당된다.

예를 들어 빅데이터 기술은 기존과는 다른 데이터 분석 방식을 통해 목적에 적합한 공정 처리 결과를 제공함으로써 사전 의사결정에 도움을 준다.

건설 과정에선 사전에 수집한 데이터와 데이터 분석 결과를 활용하여 특정 목적에 적합하도록 구현된 기술도 건설 품질을 좌우할 만한 요소다.

가상현실, 증강현실, 모듈러, 3D 프린팅, 로보틱스, 지능형 건설장비 기술 등이 그래서 중요하다. 이들은 이미 알려진 기술들이기도 하나 지능화의 개념이 새롭게 포함되면서 시너지를 도모하고 있다.

데이터의 수집 및 분석, 적용 기술은 플랫폼 기술을 기반으로 융·복합 방식으로 적용할 수 있다. 예를 들어 건설 현장에서는 측량의 자동화를 위하여 드론 등의 무인 항공기술을 적용하기도 한다.

이 경우 BIM, 클라우드 기술은 플랫폼 기술로 수집한 데이터의 저장 환경을 제공하며, 드론을 통해 수집한 데이터는 빅데이터 기술을 통해 처리되어 시각화된다.

공정별 디지털 건설 기술, 조금씩 달라
좀더 구체적인 공정별로 설계, 시공, 유지․관리 및 보수 과정에 따라 각기 디지털 건설기술의 활용 방식이 조금은 다르다.

설계 단계에선 ‘데이터 기반의 3D 통합 설계 모델’을 구축하는게 중요하다. 즉 ‘디지털 협업’, ‘데이터 기반 설계’, ‘시뮬레이션 및 프로토타입 제작’, ‘물리적 구조의 가상화’, ‘데이터 분석 및 설계 최적화’ 등이 구체적으로 제시되고 있다.

특히 시뮬레이션 및 프로토타입의 제작은 가상현실 프린팅을 위해 3D기술을 적용하여 설계안을 시각화한다. 이를 통해 복잡한 구성 요소를 포함하는 건축물에 대한 반복적인 설계 과정을 최소화할 수 있다.

시공 단계에서는 공사비 절감과 공사 기간 단축 및 안전성 확보가 디지털 건설기술 활용의 목적이다. 구체적으론 ‘실시간 데이터 공유 및 조정’, ‘데이터 기반 계획 수립 및 적용’, ‘새로운 제작 방식의 적용’, ‘시공 자동화’, ‘시공 모니터링’의 과정을 거친다.

예를 들어 실시간 데이터 공유 및 조정은 클라우드상의 3D BIM 모델을 활용하여 시공 중 발생하는 데이터를 통합·관리하는 것이다. 이때 시공자들은 증강현실이나 가상현실 기술을 통해 실시간으로 데이터 및 시공 정보를 확인할 수 있으며 문제 발생시 빠르게 대응할 수 있다.

스마트한 데이터 기반 유지관리
운영 및 유지관리 단계에서는 건축물의 생애주기 수명 증진과 유지관리 비용 절감이 가장 중요한 목적이다. 이를 위해 ‘BIM 및 데이터 기반 유지관리’, ‘가상 핸드오버 및 시운전’, ‘스마트 유지관리’, ‘성능 모니터링 및 선제적 유지관리’, ‘유지보수 및 리모델링 효율화’가 이뤄지게 된다.

그중에서도 BIM 및 데이터 기반 유지관리는 선행 단계의 데이터를 저장하고 있는 3D BIM 모델과 시설물 유지관리 시스템을 연계하는 것이다. 또한 가상의 핸드오버 및 시운전을 위해 준공검사시 BIM 소프트웨어를 활용하여 결과를 3D BIM 모델에 저장한다.

이를 기반으로 유지관리 시뮬레이션을 수행함으로써 핸드오버 및 시운전 과정을 간소화하고 효율화할 수 있다. 또한 스마트 유지관리는 3D BIM 모델과 증강현실 기술을 활용하여 시설물의 기계, 전기, 배관(MEP) 등 보이지 않는 구성 요소에 대한 유지관리를 수행하게 된다.

한국건설산업연구원은 최근 이에 관한 분석 보고서를 통해 “이같은 디지털 건설기술의 도입 및 확산을 통한 디지털 전환은 현재 진행 중이며, 향후 생산 방식 통합의 가속화, 상품의 스마트화, 제도·정책 및 인력 양성 방식의 변화 등 산업혁신을 유도할 것”이라고 밝혔다.

다만 그 전제 조건으로 “산업 차원에서는 전후방 연관산업 간 융합을 촉진하기 위한 관련 규제 개선과 제도적 지원이 필요하고, 변화하는 기술인력의 역량 수요에 대응하기 위한 교육훈련 방식의 변화가 요구된다”면서 “건설시장의 최대 발주자이면서 수요자인 정부는 건설기업이 다양한 디지털 건설기술을 활용할 수 있도록 높은 품질과 기능이 요구되는 상품을 제시하는 등 조력자 역할에 집중해야 할 것”이라고 주문했다.