건설 전 과정의 디지털화, 자동화, 다양한 스마트 건설기술 선봬
특별관, 스마트 체험관, 스마트안전, OSC, 빅데이터 플랫폼 등 출품
[애플경제 정한빈 기자] 지난 20일부터 22일까지 3일간 킨텍스에서 열린 ‘2024 스마트 건설엑스포’는 국내외 건설에 첨단 기술을 접목해 건설 산업의 본격적인 디지털 전환 실태를 조명했다. AI, IoT, 스마트 센서 등 다양한 첨단 기술이 적용된 사례를 통해 더욱 효율적이고 안전한 건설 산업의 미래를 제시했다.
국토부가 주최한 이번 엑스포는 건설 전 과정의 디지털화, 자동화, 다양한 스마트 건설기술을 두루 선보였다. 이는 "스마트건설 관련 정책의 실효성을 제고하고 관련 사업을 홍보해 스마트 건설기술을 육성한다"는 취지다.
스마트건설 얼라이언스 특별관, 스마트 체험관, 스마트안전, 건설 자동화, OSC, 빅데이터 플랫폼 등으로 구성된 이번 엑스포는 국내외 우수 스마트 건설기술을 망라했다.
OSC(Off-site Construction) 기술로 현장 작업 감소화
OSC 분야의 모듈러 건축에서는 희림종합건축사사무소와 모듈러 제작 전문회사 유창의 ‘미노(MINO)’의 기술이 눈길을 끌었다. 미노는 모듈러 이노베이션의 약어로 희림과 유창이 공동 개발한 모듈러 건축 브랜드다. 이번 엑스포에서 지난 7월 출시한 미노 리조트 빌라를 선보이며 민간 B2B 시장을 겨냥한 고품질 모듈러 건축 확대를 위한 비즈니스 모델을 제시했다.
미노 리조트 빌라는 리조트 특성에 맞춰 공간 모듈을 특성화해 ‘-’자형, ‘ㄱ’자형, ‘ㄹ’자형 등으로 자유롭게 조합할 수 있는 유연성이 특징이다. 또한 초박형 외피 시스템, 건식 바닥 난방 시스템, 탄소저감 내외장재 등을 활용해 기술력과 지속 가능성을 강조했다.
구조분야에서의 OSC 공법 또한 이번 엑스포에서 주목할 만 했다. 가우리안의 KG-합성구조는 슬래브와 보를 일체화 시킨 모듈러 시스템 KG-BEAM과 각형강관 접합기술 G-Column을 접목시켜 현장 작업을 감소화 시키는 기술이다. KG-BEAM은 슬래브와 보를 현장에서 설치하는 기존 공법과 달리 슬래브 역할을 하는 데크플레이트를 보와 볼트로 체결한 뒤 콘크리트 타설로 마무리하는 공법이다. G-Column 공법은 공사현장에서 용접 없이 편측 볼트 이음을 이용해 설치하는 공법으로 공정이 간단하고 연성 성능이 우수한 내진접합 공법이다. 이 두 기술을 접목시킨 KG-합성구조를 공사에 활용하면 기초바닥공사, 기둥, 거더 설치 후 KG-BEAM을 반입, 설치 단계만 거치면 강구조물 공사가 완료돼 공기단축에 효과적이다.
YTG의 PC(Precast Concrete)공법 또한 OSC 분야에서 눈길을 끌었다. PC공법은 건설 현장에서 기초 시공 시점에 공장에서 부재를 생산하기 때문에 현장 타설공법와 비교해 공사 기간을 30~40% 가량 줄일 수 있다. 또한 복합 패널을 단열과 외부 마감재에 이용하면 공기 단축 및 버려지는 자재를 최소화할 수 있다. 특히 PC공법은 자동화시스템이 구축됨에 따라 적은 인력으로 많은 자재를 생산할 수 있다는 점에서 장기적으로 자동화시스템이 발전됨에 따라 더욱 기대가 된다.
건설 자동화로 안전성과 생산성 향상
건설 자동화 분야에서는 여러 기업들이 다양한 시공 로봇들을 제시하며 건설 현장에서의 안전성과 생산성을 동시에 향상시키는 방안을 제시했다.
현대엔지니어링이 개발한 커튼월 정밀 시공 로봇은 6개의 흡착패드로 구성된 유리 양중 앤드툴을 이용해 유리를 안전하게 양중한다. 또한 시각 데이터를 바탕으로 한 스테레오 카메라로 커튼월 자재의 위치를 추정한다. 이 로봇은 최대 625kg까지 양중할 수 있는 유압식 6축 매니퓰레이터를 활용한 반자동 시공을 지원해 고위험 작업인 커튼월 시공에 생산성을 향상하고 안전성을 확보한다.
삼성물산이 개발한 벽체 타공 로봇은 이중 방화석고보드 타공과 탈거와 같은 고소 반복 작업을 로봇화해 안전성을 제고하고 생산성을 향상시킨다. 이 로봇은 비전 카메라를 통해 작업 영역을 자동 인식하고 레이저 센서를 활용해 좌표를 산출한다. 작업종류에 따라 3종의 작업 도구를 자동으로 교체하며 이중 벽체 고정 도구를 이용해 타공과 탈거 작업을 수행한다. 특히 이 로봇을 도입하면 고소 작업에서 발생할 수 있는 추락 및 낙하 위험 리스크가 제거된다. 또한 이중 벽체를 동시에 작업할 수 있어 생산성이 최대 42%까지 향상한다. 더불어 도면 변경에 따른 소구경 배관 작업 변화에서도 유연하게 대응 가능하다.
친환경 건설 신소재의 발견
건설 신소재로는 바이오 재료를 활용한 한국그린텍홀딩스의 고다공성 바이오플라스틱이 돋보인다. 철강, 시멘트, 석유화학산업은 기후변화를 초래하는 원인 물질을 발생시키는 주요 산업으로 꼽히며 이 중 석유화학생산품의 약 40%가 건설 자재로 사용되는 만큼 건설 산업에서 친환경 자재 개발은 시급한 과제가 되고 있다.
기획재정부에 따르면 2022 국가연구개발 국정 10대 과제 중 하나로 미래 신소재인 바이오플라스틱이 선정됐다. 또한 정부는 2020년 10월 탄소중립 2030 및 2050 선언을 통해 5대 추진전략으로 바이오플라스틱을 혁신 신소재 물질로 선정해 건축물 소재 및 단열재 개발에 적용하겠다고 밝힌 바 있다.
현재 바이오플라스틱 기술은 옥수수, 전분 등의 탄수화물에 미생물을 배양해 천연 고분자 물질을 추출하는 방식이다. 하지만 이러한 미생물을 통한 천연 고분자 물질은 내후성이나 강도 측면에서 취약하다는 단점이 있어 건축물의 주요 자재로 사용되기 어렵다. 이러한 문제점을 바탕으로 한국그린텍홀딩스에서는 천연 고분자 물질인 리그닌을 활용한 건설 신소재를 개발했다. 리그닌이란 관속식물에서 조직을 지지하는 구조물질로 쉽게 부패하지 않고 단단해 식물을지지, 보호하는 것이 특징이다. 리그닌은 종이 생산을 위해 사용되며 펄프 전체의 1/3을 차지해 종이의 내구성을 강화한다. 그동안 리그닌은 다른 물질과 섞이지 않는 특징 때문에 연간 5000만 톤 가량 버려졌지만 최근 바이오 신소재 물질로 다양한 분야에서 주목받고 있다.
한국그린텍홀딩스에서 소개한 고다공성 바이오플라스틱 신소재 또한 대량으로 버려지는 리그닌을 활용한 것이다. 액체 상태의 리그닌을 gelation화 시키는 중간 단계를 거쳐 바이오 중합반응을 통해 고체 상태의 고강도 리그닌 고분자 물질을 합성한다. 나아가 리그닌 고체 사이사이에 구멍을 내는 기술을 사용해 다공성을 가진 리그닌 고분자를 개발했다. 다공성의 리그닌 고분자는 고강도, 고다공성의 특징을 가지며 화재 시에도 유해가스를 발생하지 않는 장점이 있어 단열재나 방음재, 흡착재 등과 같이 건설 자재로서의 미래가 기대된다.
이번 ‘2024 스마트 건설엑스포’는 첨단 기술을 기반으로 한 다양한 혁신 사례를 통해 건설 산업의 디지털 전환을 가속화할 가능성을 제시하며, 안전성과 생산성, 지속 가능성을 동시에 실현할 미래 건설의 비전을 보여줬다.