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“이젠 AI와 아파트 짓는다”… 건설사 ‘4차 산업혁명’ 열풍
특집 기업

[비즈라이프 건설특집] “이젠 AI와 아파트 짓는다”… 건설사 ‘4차 산업혁명’ 열풍

삼성물산의 용두6재개발현장 교육생이 가상의 작업 상황에서 위험요인을 찾아보고 있다. (제공: 삼성물산)
삼성물산의 용두6재개발현장 교육생이 가상의 작업 상황에서 위험요인을 찾아보고 있다. (제공: 삼성물산)

‘고된 위험 노동’ 인식은 ‘NO’

AI·빅데이터 등 건설현장 적용

국내 건설업 수출, 세계 ‘5위’

 

음성인식하는 최신 아파트부터

클라우드 기반 시공시스템까지

대형 건설사들의 ‘스마트 건설’

[천지일보=이우혁 기자] 인공지능(AI)과 빅데이터를 이용해 맞춤형 서비스를 제공하는 일상이 익숙해져 가는 가운데 국내 건설업계에도 ‘4차 산업혁명’의 바람이 불고 있다.

건설업계에선 AI 기술을 주거환경에 접목하는가 하면, 건축 과정에서 안전 및 비용 절감을 위해 로봇을 투입하거나 4D모델링을 활용한다. 또 수십 년간 모아온 자사의 빅데이터를 활용해 최적의 설계를 적용하는 등 최신기술을 현장에 적용하는 이른바 ‘스마트 건설’이 유행하고 있다.

흔히 ‘건설업에 종사한다는 말’을 들으면 고되고 위험하기만 한 노동을 생각하기 쉽지만, 첨단기술을 사용하고 이를 개발하는 부분도 엄연한 건설업이다. 특히 주거와 관련된 스마트 기술 중엔 AI를 통한 음성인식을 활용해 입주자 맞춤 서비스를 제공하는 것도 있고, VR을 통해 교육으로 안전사고를 예방하기도 한다.

내년부터 중대재해처벌법이 시행되면서 경영진에 대한 처벌이 강화되는 가운데, 건설사들은 최신기술을 도입해 노동자들의 안전과 재해예방에 총력을 다하고 있다. 위험작업을 로봇에게 맡기는가 하면, 드론을 통한 현장 모니터링으로 위험 요소들을 조기 식별하기도 한다.

특히 국내 건설업은 지난 2월 한국수출입은행 해외경제연구소가 발표한 ‘2020 하반기 해외건설산업동향’에서 해외건설 매출 246억 달러(약 28조 3293억원)를 달성하며 미국과 함께 5위(점유율 5.2%)를 기록하기도 했다.

RAI 라이프관의 홈오피스 공간은 사무, 홈스쿨링, 음악감상 등 다양한 용도로 활용하다. 사진은 RAI 라이프관의 홈오피스. (제공: 삼성물산)
RAI 라이프관의 홈오피스 공간은 사무, 홈스쿨링, 음악감상 등 다양한 용도로 활용하다. 사진은 RAI 라이프관의 홈오피스. (제공: 삼성물산)

◆삼성물산, 차세대 ‘AI 스마트 주거기술’ 선도

삼성물산은 올해 래미안 홈랩을 업그레이드한 ‘RAI(Raemian Artificial Intelligence) 라이프관’을 공개하고, 편리한 주거생활을 위한 A.I 기술들을 적용했다. RAI 라이프관은 A.I 및 로봇·드론 등 미래 기술을 활용한 식음·배송 등 생활편의 서비스와 홈오피스, 홈트레이닝 등 특화 공간을 선보이고 있다.

RAI 라이프관의 공간 구성은 크게 공용부와 세대 내부로 나누어진다. 공용부는 주차장과 단지 공용공간으로 구성되며, 주차장에는 입주민의 차량 번호를 인식해 거주동에 가까운 주차공간으로 안내하는 스마트 주차유도 시스템과 입주민의 짐을 받아서 이동하는 배송로봇 기술을 선보였다.

아파트 입구에는 방문자 얼굴 인식 기능과 열화상 감지 시스템이 설치되고, 집안에서도 CCTV를 통해 단지 공용부에 설치된 스마트팜의 식물 재배 상태 확인할 수 있다. 커뮤니티에는 자율주행 기능을 갖춘 안내 로봇이 설치돼 고객 에스코트와 시설물 안내 등을 수행하며, 내부 카페에선 무인 카페 로봇이 음료 제조와 서빙을 담당한다.

세대 내부에는 기존의 스마트홈 기능에 A.I 솔루션을 적용, 입주민의 생활 방식에 따른 맞춤형 환경을 제공한다. 입주민이 가장 선호하는 식사, 휴식, 취침 환경을 공간별로 구현하고 욕조에는 원하는 온도로 물을 받아놓는다.

코로나19로 재택 활동이 늘어난 점을 반영해 홈오피스, 홈스쿨링이 가능한 공간도 조성했다. 집중도를 높일 수 있도록 숨겨진 공간 형태로 만든 것이 특징이다. 또한 홈피트니스, 영화관람 등 다양한 취미활동을 즐길 수 있는 멀티룸도 선보였다. 해당 기술들은 검증 완료 후 상용화를 통해 래미안의 가치를 높일 예정이다.

AI비전을 통한 자율주행이 가능한 무인시공 로봇. (제공: 현대건설)
AI비전을 통한 자율주행이 가능한 무인시공 로봇. (제공: 현대건설)

◆현대건설 ‘무인시공 로봇’ 등 건설로보틱스 시연회 개최

현대건설은 건설로보틱스 기술 시연회를 선보였다. 이 시연회에서는 현장순찰 로봇, 무인시공 로봇 등이 소개됐다.

현장순찰 로봇은 건설현장 주변을 자율주행하면서 각종 정보를 수집하고 원격으로 현장상황에 대응하는 작업을 수행했다. 현장순찰 로봇에는 자율주행이 가능한 LiDAR 및 SLAM 기술이 적용돼, 복잡하거나 위험한 건설 환경에서도 주행 안정성이 높다.

현대건설은 현장 순찰 로봇에 다양한 플랫폼 센서를 적용함으로써 유독물질에 대한 오염상태 포착, 현장 주변 레이저스캐닝 등 다각적 활용을 기대하고 있다.

시연회에서 무인시공 로봇은 근로자가 보호장구를 착용하고 리프트에 올라가 했을 천장드릴 타공 작업을 대신 수행했다. 무인시공 로봇은 상단에 부착된 AI비전(객체 자동인식)을 통해 작업 지점을 찾고 자율주행 기반으로 지정된 작업을 원격 수행할 수 있다. 이로써 정확하고 효율적인 작업도 가능하지만 궁극적으로 고위험 작업환경에서 근로자의 안전을 확보할 수 있다. 앞으로 페인트, 용접, 조적 작업 등으로 적용 범위를 확대할 전망이다.

향후 현대건설은 로봇 기술의 핵심이라 할 수 있는 디지털 트윈(Digital Twin)을 건설정보모델링(BIM) 도면과 연계해 건설로봇의 이용률을 극대화함으로써 안전사고, 생산성, 고령화 문제 등을 높일 것으로 보고 있다.

DL이앤씨 직원들이 자동설계 프로그램을 활용해 회의를 하고 있다. (제공: DL이앤씨)
DL이앤씨 직원들이 자동설계 프로그램을 활용해 회의를 하고 있다. (제공: DL이앤씨)

◆DL이앤씨 ‘AI기술’, 30분에 주차장설계 1000건 도출

DL이앤씨는 인공지능(AI) 설계기술을 개발해 특허출원을 완료했다. AI가 아파트 환경을 분석해 30분 만에 1000여건의 지하주차장 설계안을 자동으로 만들어내는 기술이다. 사람 대신 AI가 설계를 담당하기 때문에 단지 환경에 최적화된 설계안을 모든 현장에서 균일한 품질수준으로 도출할 수 있다. 또 주차장의 골조 공사에 프리캐스트 콘크리트(PC)의 사용 비율이 높게 반영한 설계안을 만들어내기 때문에 우수한 품질을 구현할 수 있다.

이번에 개발된 기술은 인공지능이 수많은 대안을 비교해 최적의 설계를 도출할 수 있는 ‘제너레이티브 디자인(Generative Design)’ 개념을 적용했다. 주차장이 들어설 구역의 모양, 아파트 동의 방향과 배치 등의 조건을 입력하면 수천 여건의 설계안이 자동으로 만들어진다. DL이앤씨는 학습된 알고리즘을 이용해 1,000개의 대안 설계를 단 30분만에 도출할 수 있다.

DL이앤씨는 이 기술을 실제 현장에 적용하여 성능 검증을 마쳤다. AI가 설계한 주차장은 기존의 방식보다 주차 가능 대수를 평균 5% 이상 증가시켰다. 특히, 프리캐스트 콘크리트 골조 사용 비율은 17% 이상 높였다. 프리캐스트 콘크리트는 공장에서 생산되어 품질이 균일하며 간단하게 현장 설치가 가능하다. 전통적인 현장 타설 공법보다 균일한 시공 품질 유지가 가능할 뿐 아니라 원가와 공기, 하자를 줄일 수 있다.

DL이앤씨는 고객들에게 최적화된 주거상품을 제공하기 위해서 세계 1위의 AI 연구기관인 카네기 멜런 대학교와 협업 등을 통해서 인공지능기술 개발에 적극적으로 나설 계획이다.

GS건설이 개발한 자이플랫폼은 국내 모든 통신사의 음성엔진과 연동돼 세대 내 조명 및 환기 제어를 음성인식으로 작동할 수 있다. 사진은 GS건설 직원이 음성인식으로 기기를 제어하는 모습. (제공: GS건설)
GS건설이 개발한 자이플랫폼은 국내 모든 통신사의 음성엔진과 연동돼 세대 내 조명 및 환기 제어를 음성인식으로 작동할 수 있다. 사진은 GS건설 직원이 음성인식으로 기기를 제어하는 모습. (제공: GS건설)

◆GS건설 자이, ‘AI플랫폼’으로 스마트홈 선도

GS건설의 자이(Xi)가 ‘자이 AI플랫폼’을 통해 미래 아파트의 모습을 현실에 담아내며 주목받고 있다. 자이 AI플랫폼은 자이 아파트의 미래를 가늠할 수 있는 4차 산업혁명 기술이다.

자이S&D와 GS건설이 함께 개발한 자이 AI플랫폼은 기존의 홈네트워크에서 한발 더 나아가 단지 내에서 발생하는 다양한 데이터들을 빅데이터 솔루션을 통해 쌓고, 다양한 파트너들과 유기적으로 연결해 새로운 서비스를 만들어내는 고객 만족형 플랫폼 서비스다.

가장 돋보이는 것은 빅데이터 기반이라는 점이다. 자이 AI 플랫폼은 아파트 내에 발생하는 다양한 빅데이터를 분석하고 관리하는 데이터 기반의 미래형 주택 관리 시스템이다. 빅데이터를 기반으로 입주민의 생활패턴에 맞는 환경을 지속적으로 제공한다.

자이 AI 플랫폼이 갖는 또 다른 특징은 최고 수준의 보안 기능이다. 단지 내 모든 통신의 암호화, 세대와 세대 사이의 방화벽, 자이 인증시스템 적용으로 허가된 기기만이 사용 가능한 시스템을 선보인다. 최근 스마트홈 해킹 사건이 지속적으로 이슈가 되면서 스마트홈 보안의 중요성도 커지고 있어 자이 AI 플랫폼에 대한 관심도 높아지고 있다.

또 기존 카카오 음성인식 연동에 이어 SK 누구, KT 지니, LG 클로이, 네이버 클로바, 아마존 알렉사까지 국내에 출시된 주요 음성엔진 연동을 완료했으며, 자이 고객이면 어떤 통신사이든 상관없이 자이 AI 플랫폼을 통해 누구나 사용 가능한 인공지능 아파트의 혜택을 누릴 수 있도록 했다.

포스코건설 직원들이 디지털시공관리 플랫폼을 활용해 현장의 공사현황과 설계도면을 비교하면서 장비 동선 및 설치에 간섭사항이 없는지 사전 검토하고 있다. (제공: 포스코건설)
포스코건설 직원들이 디지털시공관리 플랫폼을 활용해 현장의 공사현황과 설계도면을 비교하면서 장비 동선 및 설치에 간섭사항이 없는지 사전 검토하고 있다. (제공: 포스코건설)

◆포스코건설, 클라우드 기반 ‘디지털 시공관리 플랫폼’ 구축

포스코건설이 설계에서부터 시공관리에 적용 중인 스마트컨스트럭션 기술을 클라우드 기반으로 통합한 ‘디지털 시공관리 플랫폼’을 구축했다.

디지털 시공관리 플랫폼은 설계검토 시스템인 ‘POS-WEB’, 사업지 분석 시스템인 ‘POS-SITE’, 시공관리 시스템인 ‘POS-VCON’이 상호 호환될 수 있도록 통합한 것으로, 설계에서 최종 시공에 이르기까지 업무 효율을 극대화하게 된다.

설계검토 시스템인 POS-WEB에 3D도면을 올려주면 설계·시공 등 관계자들이 검토의견을 메모하거나 실시간 소통하면서 도면을 수정하고, 수정 내역을 기록 관리할 수 있다.

또 사업지 분석을 위한 시스템인 POS-SITE는 정밀 계측기를 탑재한 드론 등으로 계측한 사업지 정보를 분석해 설계 및 시공에 활용하도록 토공량, 지형·지물 분석 데이터 등을 제공한다. 또한 계측기를 부착한 굴삭기 등의 토공장비와 연동해 정밀한 굴착 작업에 활용할 수 있다.

이와 함께 시공관리 시스템인 POS-VCON은 3D 도면에 자재 사양, 공사기간 등 공사에 필요한 정보를 담은 BIM(Build Information Modeling)을 구축해 원하는 정보를 쉽게 확인할 수 있으며, 수립한 시공계획을 공사 시뮬레이션 기능으로 여러 공정 사이에 간섭사항이나 가장 효율적인 시공방식을 사전에 점검할 수 있다.

이번에 디지털 시공관리 플랫폼이 구축됨으로써 각 시스템의 데이터가 서로 연동 및 호환되어 현장의 토공 공사현황을 계측한 데이터와 설계도면을 중첩해 시공이 도면대로 이뤄졌는지 장비 동선, 가설건축물 설치 계획 등이 문제가 없는지 사전 검토하고 필요한 경우 도면을 수정해 문제점을 해결할 수 있다.

대우건설 직원이 4D 스마트모델링 프로그램을 시연하고 있다. (제공: 대우건설)
대우건설 직원이 4D 스마트모델링 프로그램을 시연하고 있다. (제공: 대우건설)

◆대우건설, 4D 스마트모델링 프로그램 ‘스마일’ 개발

대우건설은 빅데이터를 기반으로 한 4D 스마트모델링 프로그램 ‘스마일’을 개발했다. 스마일 프로그램은 대우건설이 지난 47년간 국내외 다양한 공사를 수행하며 축적한 빅데이터를 활용해 토공사, 골조 공사의 ‘4D 모델링’을 손쉽게 구현할 수 있도록 만든 프로그램이다.

스마일을 활용하면 토공사, 골조 공사의 3D 모델링 시간을 획기적으로 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 실시간 시공계획수립을 통한 최적 공법 선정과 공사 물량 및 공사 기간 산출이 가능하다. 프로그램 명칭 스마일(SM.ile)은 스마트 기술(SMart technology)의 ‘SM’과 ‘할 수 있는’ 이라는 뜻의 형용사 어미 ‘ile’를 합성해 지었다.

일반적으로 사용되는 설계도면은 공간을 2D로 표현해 실제 공사에서 오차가 발생할 수 있어 최근 건설업계에서는 시공 오차 방지, 원가절감, 생산성 향상 등을 위해 BIM(Building Information Modeling)과 같은 3D 모델링 작업이 활성화되는 추세다. 하지만 3D 모델링은 전문 프로그램(레빗, 테클라 등)과 관련 지식이 필요하므로 비전문가가 접근하기 어려운 것이 현실이다.

스마일은 이러한 문제점을 획기적으로 개선했다. 이 프로그램을 사용하면 설계도면과 주변 지형정보 등을 분석해 시공계획을 수립하고 공사 물량과 공사 기간을 산출하는 데까지 통상 1달가량 소요됐던 작업이 하루 만에 가능하다.

대우건설은 스마일을 수주 전 사업성 검토 단계부터 적극 활용할 계획이다. 수주 정보가 확보되면 스마일 프로그램을 활용해 시각화된 ‘4D 모델링’ 정보로 전환할 수 있으며, 이를 통해 신속한 의사 결정과 사업 추진에 도움을 줄 수 있다.

현대엔지니어링이 모듈러 주택을 설치하고 있다. (제공: 현대엔지니어링)
현대엔지니어링이 모듈러 주택을 설치하고 있다. (제공: 현대엔지니어링)

◆현대ENG, 미래 건설 신사업 ‘모듈러 공법’ 개발 박차

현대엔지니어링은 미래의 신사업 중 하나로 ‘모듈러 공법’을 지속적으로 확대해 국내 모듈러 분야에서 최고의 기술력을 갖춘 건설사로 발돋움하고자 한다.

최근 건설업계는 숙련된 기술자의 구인이 어려워지고, 이로 인해 건설 인력의 인건비 또한 가파르게 상승하는 등 어려움에 직면했다. 또 안전 관리, 친환경 건설의 필요성 또한 더욱 강조되면서, 이러한 문제의 해결책으로 모듈러 공법이 주목받고 있다.

모듈러 공법이란, 공장에서 건물의 뼈대 및 외장 마감, 내부 바닥 및 벽지, 심지어 주방 가구 및 화장실 위생 도기까지 모두 설치된 3차원 공간 ‘모듈’을 만들어 이를 건설 현장으로 운송하고, 현장에서는 이 모듈을 단순 설치하여 공사를 마무리하는 건설 기술이다.

이 공법은 현장 작업을 최소화하고, 현장 및 공장 작업을 동시에 진행할 수 있어 건설 공기를 20~50% 단축할 수 있는 장점이 있다. 반면 공기가 단축되기 때문에 모듈러 건물의 안전성에 대한 의심도 있지만, 모듈러는 건설 방식의 변화일 뿐, 건물은 법적인 설계기준을 완벽히 충족하도록 설계되어 건물의 기능과 안전성은 일반 건설 방식의 건물과 전혀 차이가 없고 시공 품질 확보가 용이하다.

현대엔지니어링은 지난 2012년부터 모듈러 기술을 개발해왔는데, 지난 9년간 모듈러 접합부 관련 건설 신기술 1건, 특허 11건을 획득했다.​ 특히, 현대엔지니어링의 건설 신기술 770호는 모듈러와 모듈러가 만나는 구조 접합부에 대한 상세로서, 해석과 실험을 통해 강진 지역에서도 견딜 수 있는 성능을 증명했다. 최근에는 이러한 기술력을 인정받아 서울주택도시공사의 가리봉동 모듈러 행복주택 건설 사업 우선협상대상자 선정, 경기도시주택공사의 용인 영덕 모듈러 주택 건설 사업의 시공사로 선정된 바 있다.

한화건설 직원이 VR기기를 활용해 안전사고 교육을 받고 있다. (제공 한화건설)
한화건설 직원이 VR기기를 활용해 안전사고 교육을 받고 있다. (제공 한화건설)

◆한화건설, ‘안전관리 기술’의 진화… 드론, 앱, VR까지

한화건설이 다양한 신기술을 도입하며 안전 관리 문화의 변화를 이끌고 있다. 각 건설 현장마다 특성에 맞는 아이디어 기술을 적용하는 한편, 효과가 높은 기술은 전사적으로 도입하는 등 안전과 기술의 융합을 통해 안전의 시너지를 높이고 있다.

대표적인 현장은 대구외곽순환고속도로 제1공구다. 금호대교를 포함해 총 5.11㎞에 달하는 고속도로를 건설하는 이 현장은 넓은 사업 구간의 안전 관리를 효과적으로 진행하기 위해 ‘현장 모니터링용 드론’을 도입했다. 특히 폭이 좁아 작업자 외 다른 인원이 올라가기 힘든 교량 상부 공사는 드론을 띄워 안전 점검을 진행하는 등 현장 특성에 맞는 안전 해법을 발굴하고 있다.

또 추락 사고 위험을 예방하기 위해 근로자 신규 교육과 정기 교육 때마다 ‘VR 기기를 활용해 위험한 상황을 시뮬레이션하며 안전의 중요성을 직접 느끼게 하고 있다.

아울러 한화건설의 전 현장 임직원과 협력사 직원들이 사용하고 있는 ‘HS2(Hanwha Safety Eagle Eye)’는 한화건설이 자체 개발한 모바일 안전관리 앱 시스템이다. 건설 현장에서 안전환경 관련 개선 및 예방조치가 필요한 상황이면 누구나 즉시 휴대폰으로 사진을 찍고 내용 입력이 가능하며, 실시간으로 현장 전체 직원들과 협력사 직원들에게 전파된다.

이렇게 처리된 재해예방 조치들은 데이터로 누적되며 그 분석 결과는 안전대책 수립에 활용된다. 예를 들면 재해예방 활동 중 가장 많이 등록된 재해 유형(추락, 전도 등)에 대한 집중 관리를 시행하거나 사업본부별 안전 활동을 성과 측정해 평가의 지표로 활용할 수 있다. 휴대폰 알림(Push) 기능과 문자 메시지를 통해 전 현장 직원에게 재해예방 메시지를 전파하는 기능도 포함하고 있다.

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