건설 생산 자동화 및 로봇 기계화 시공 (공업화 건축)

건설현장의 생산 자동화

건설공사의 생산 자동화는 현장 작업에서 로봇의 활용 및 기계화 시공 한가지와 공장에서 미리 계획에 의해 제작된 부품과 부재를 현장에서 조립하는 공업화 시공의 두 가지 형태로 구분한다. 이러한  두 가지 형태의 생산 자동화가 제대로 진행되기 위해서는 로봇 같은 장비의 개발 뿐만 아니라 자동화가 가능한 설계의 표준화, 현장 시공의 단순화 및 시스템화 등이 동시에 진행되어야 한다.

 

1. 건설로봇의 이용

건설 현장의 많은 작업이 기계화로 변했음에도 상대적으로 건설분야는 자동화는 더디게 진행되어 왔다. 다른 제조업 대비 건설업은 새로운 신기술의 활용에 다소 소극적이다. 또한, 노동 집약적인 산업 구조에서 변화를 하지 못하고 있다. 뿐만 아니라 건설업체들은 영세하고, 각종 규제는 자동화를 위한 새로운 기술 개발 또는 도입에 걸림돌이 되고 있다. 하지만 제조업의 로봇과 관련된 기술 발전과 그 입증된 성과는 극심한 인력난과 인건비 상승의 어려움을 겪고 있는 우리 건설업에도 본격적인 로봇 기술의 적용 가능성을 말하고 있다. 뿐만 아니라 위험한 위치 및 극한지에서의 작업 등 인간의 안전 및 활동에 제약을 받는 곳에서 건설작업의 필요성이 증가함에 따라 로봇 기술 도입의 필요성 또한번 강조되고 있다.

 

일반적으로 현장에서 건설로봇을 사용해서 기대할 수 있는 효과는 다음과 같다.

• 해저, 원자로 등 위험한 건설환경에서도 작업이 가능.
• 인공적 탐지기능을 접목해 파이프라인 공사와 같은 제약된 공간에서 작업이 가능.
• 시간외(時間外) 작업이 가능, 지속적 작업으로 공사기간 단축.
• 직접적인 인력의 투입 줄일수 있어 현장의 투입인력 절감.
• 자동화 제어로 균질, 정확한 시공이 가능하며, 이는 시공품질의 개선, 생산성 향상이 가능.

 

위 기대효과를 건설 로봇을 활용해 실질적인 효과를 실현시킨다는 것은 아주 어려운 문제이다. 특히 현재 고정된 장소에서 단순한 동작을 반복하는 제조산업에서 활용되는 로봇과 달리 건설현장 시공작업은 자주 변화하는 작업환경에 따라 다양한 형태의 작업을 요구하기 때문에 로봇이 건설현장에 유용하게 사용되기는 매우 어렵다. 

또 건설 로봇은 진동, 먼지 등의 극한적인 상황과 악천후 속에서도 작동할 수 있을 정도로 내구성이 높아야 한다. 이런 기술적인 문제점들 외에도 건설기술 자동화 도입에는 기존의 현장 노동자 및 기술자들의 반발과 같은 제도적며, 인습적인 장애도 있다.

하지만, 로봇 기술 활용의 기대효과는 막대하여 자동화와 건설로봇 기술은 앞으로 건설업에서 지속적으로 연구 개발되어야 한다.

 

 

2. 공업화 건축

건설업의 공업화 건축이란?

현장에서 미리 계획 설계반영하여 공장에서 사전에 생산된 건축 부재와 부품을 시공현장에서 조립만 함으로써 현장시공에 소요되는 시간과 인건비 감축의 효과를 기대하는 공법 말한다.

 

공업화 건축의 역사는 제2차 세계대전 이후 유럽의 복구사업에서 주택의 대량 수요에 대한 대응 방안으로 등장하였다. 그러나 현장에서의 직접 시공 위주인 건설공사 공법방식을 공업화 부품의 공장 생산으로 현장 조립 공법방식으로 변경하는 것은 요즘 우리 건설업에서 나타나고 있는 인력 부족, 인건비 상승, 현장 근로의 기피, 노조의 횡포 등 문제점을 극복하기 위해 건설생산 방식이 지향해야 할 피할 수 없는 흐름이다.

 

작게보면 공업화 건축은 프로젝트별로 소요되는 부재와 부품을 공장 주문해 생산하여 현장에 반입, 취부하는 형태로 나타난다. 이를 개념적으로는 클로즈드 시스템(closed system)이라고 한다. 이를 바탕으로 더욱 바람직한 방향은 부재나 부품이 전 (全) 건설산업 차원에서 표준화한다면 건축물 설계 자체가 규격화된 부재와 부품을 근거로, 설계와는 관계없이 표준화된 부재, 부품의 지속 생산이 가능할 것이다. 그리고, 부재 및 부품 공급과 구매를 위한 자유로운 시장(open market)이 형성 될것이다. 이런 오픈 시스템(open system)에 의한 공업화 개념에서 상호 호환성을 가진 많은 부재가 각업체의 독립된 공장에서 경쟁적으로 생산, 제조될 수 있어 부재의 생산원가는 절감될 수 있다. 그 결과 보다 효과적인 건설부재 산업을 키울 수 있을 것이다.

 

국내 건설업의 공업화 건축은 골조공사에 PC(precast concrete)의 형태로 적용, 시작되었다. 하지만 이러한 변화에서 여러 가지 기술적인 문제점들을 경험하기도 하였다. 특히 공업화로 생산된 각부재의 현장 조립은 부재 사이의 많은 접합부 시공이 수반회었다. 이 접합부의 구조적 일체성 확보는 매우 중요한 문제다. 이러한 문제로 인해 공장에서 생산된 PC 부재의 조립과 현장 콘크리트 타설 작업이 병행되는 (하프슬래브, 철근 선조립 등) 복합화 공법이 많이 활용된다. 이러한 복합화 공법은 PC방식과 비교해 접합부의 구조적인 일체성 측면에서 우수한 신뢰성을 가지게 된다. 그러나 PC방식은 공업화 건축의 다양한 방식 중 한 가지이며, 그 밖에도 새로운 형태의 공업화 공법이 계속 개발되어야 한다.

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