• 한국건설관리학회논문집
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• 제24권1호
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• pp.40-50
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• 2023

건설 품질관리는 건설 프로젝트의 성공적 수행을 위한 필수요소이다. 최근 ICT 기술 적용이 활성화 됨에 따라 현장 검측 업무에 첨단 기술 및 장비를 활용하기 위한 다양한 시도가 이루어지고 있다. 그러나 개별적 검측업무에 대한 첨단기술 적용에 앞서 전체 검측업무를 선제적으로 계획하는 것이 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 건설 검측업무에 첨단 기술 및 장비를 활용하기에 앞서 검측대상과 관련 정보를 명확히 도출하기 위한 데이터베이스와 그 데이터 베이스를 활용하기 위한 알고리즘을 개발하는 것이다. 또한 건축 시공계획에 따라 검측업무에 해당하는 액티비티를 자동 생성하기 위한 프레임워크를 제안하였다. 그 방법으로 국토교통부에서 고시한 책임 상주 감리 체크리스트의 검사 항목을 바탕으로 검측 대상, 검측 시기, 검측 방법, 검측 범위, 검측 제약요소를 분석하고 분류하였다. 본 프레임워크는 철근 콘크리트 공사 사례에 적용되었다. 개발된 건설 검측 업무 액티비티 자동 생성 프레임워크는 건축 시공을 위해 사용하는 공정관리 프로그램, 검측업무 및 검측기술을 연계하는데 적용할 수 있다. 향후 다양한 건설 프로젝트의 검측 업무 시, 액티비티 자동 생성 및 자동화를 위한 기초로 활용될 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제24권5호
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• pp.431-449
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• 2022

지금까지 국내에서는 수 많은 터널들이 완공되어 오면서 시공에서뿐 아니라 설계에서도 다양한 경험과 기술이 지속적으로 축적되어 왔다. 따라서 이제는 매우 복잡한 지질조건 또는 특수한 터널구조가 아니라면 일반적인 터널설계작업은 설계 항목에 따라 기존 유사 설계사례를 수정 또는 보완하는 것만으로도 충분한 경우도 적지 않다. 특히 터널발파설계의 경우, 실제 터널시공시 현장에서 시험발파를 통해 시공을 위한 발파설계를 추가로 수행하는 것이 일반적이라는 것을 감안할때, 설계단계에서 수행하는 발파설계는 예비설계 성격을 지니고 있어 기존의 유사 설계사례를 참고하는 것도 타당하다고 사료된다. 한편 최근 4차산업혁명시대에 들어서면서 전 산업분야에 걸쳐 그 활용도가 급증하고 있는 인공지능은 터널 및 발파분야에서도 다양하게 활용되고 있지만, 발파터널의 경우 발파진동 및 암반분류 등의 예측 분야에서 주로 활용되고 있을 뿐 터널발파패턴 설계에 활용된 사례는 많지 않다. 따라서 본 연구에서는 터널발파설계를 인공지능의 한 분야인 머신러닝 모델을 이용하여 자동화하기 위한 시도를 하였다. 이를 위하여 25개 학습용 터널설계 자료 및 2개의 시험용 설계자료에서 4가지의 입력데이터(지보패턴, 도로유형, 상반 및 하반 단면적) 및 16개의 출력데이터(심발공 종류, 비장약량, 천공수, 각 발파공 그룹별 공간격과 저항선 등)를 발췌하였다. 이를 기반으로 3가지 머신러닝 모델, 즉, XGBoost, ANN, SVM 모델을 시험한 결과 XGBoost모델이 상대적으로 최상의 결과를 나타내었다. 또한 이를 이용하여 실제 발파설계 상황을 가정하여 발파패턴을 제안하도록 한 결과 일부 항목에서 보완이 필요하긴 하지만 일반적 설계와 유사한 결과를 나타내었다. 본 연구가 기초연구 성격이어서 전체 발파설계를 완벽하게 수행하기는 아직 부족하지만, 향후 충분한 발파설계데이터를 확보하고 세부적인 처리과정을 보완하여 실용적인 활용이 가능하도록 추가 연구를 수행할 계획이다.

• 지질공학
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• 제27권4호
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• pp.367-376
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• 2017

최근 전 세계적으로 해저터널 건설이 활발하게 진행되고 있으며, 국내에서도 본토와 제주도를 연결하기 위한 해저터널 건설에 관심이 집중되고 있다. 해저터널의 안전한 건설을 위해서는 설계 및 시공 단계에서 단층과 같은 지질구조의 파악이 매우 중요하다. 그러나 해저터널의 경우 육상터널과는 다르게 지반조사의 한계로 인하여 지질구조의 분포에 대한 정보를 취득하는데 어려움이 있다. 본 연구의 목적은 지구통계학적 방법을 이용하여 해저지반에 발달하는 대규모 지질구조를 자동으로 도출하는 알고리즘을 개발하는 것이다. 본 연구에서 가장 중요한 것은 최적 이동창의 크기, 최적 공간통계량 종류, 최적 백분위수 기준의 결정이다. 최종적으로 도출된 최적 분석 알고리즘으로 R을 이용하여 사용자 프로그램을 개발하였다. 개발한 프로그램은 다양한 공간통계량의 변화를 쉽게 파악할 수 있도록 하였다. 또한, 공간통계량의 종류와 백분위 기준을 손쉽게 지정할 수 있도록 하여 공간통계량의 변화에 따른 지질구조 분석을 용이하게 하였다. 따라서, 지질구조선 도출 알고리즘에서 공간통계량은 이동 분산값, 분위수 기준은 상위 10%, 이동창의 크기는 $3{\times}3$ 일 때 대규모 지질구조선의 선형적인 형태가 시각적으로 가장 잘 나타나는 것을 확인할 수 있다. 특히 분위수 기준을 상위 0.5%로 할 경우 등고선 그림에서 오류값들이 거의 제거가 되는 양상을 보여준다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.55-63
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• 2020

토공 자동화는 건설 산업에서 유망한 기술로 주목받고 있으며, 토공 자동화 기술의 적용은 건설 현장의 포인트 클라우드 데이터(Point Cloud Data, PCD) 취득 및 처리로부터 시작된다. PCD는 광범위한 건설 현장의 특성상 백만 개 이상의 많은 데이터를 가지며, 이에 대한 원데이터의 처리 속도는 디지털 지형 모델(Digital Terrain Model, DTM) 생성 및 공사의 효율성 증가에 매우 중요한 요소이다. 현재 국내 설계기준에 적합한 PCD 처리 및 BIM 설계 통합 프로그램인 벤치마크 프로그램(Benchmark Program, BP)이 존재하지만, 사용자의 편의성과 효율성을 위한 수정과 개선이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 BP의 기존 PCD 처리 기능을 유지하며, PCD 파일의 호환성에 대한 확장 및 컴파일(Compile) 기반 개발 환경, OpenGL의 활용 및 UI/UX 디자인을 이용한 개선 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램에 다양한 크기의 PCD를 로드 했을 때, 기존 프로그램과 비교하여 92~99%의 속도 향상이 있었다. 이 프로그램은 추후 PCD와 토공 BIM 기능을 통합하여 설계와 시공 사이의 간극을 줄이는 프로그램 개발의 기반이 될 수 있고, 나아가 토공 생산성 향상에 기여할 것으로 기대된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
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• 제21권6호
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• pp.849-860
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• 2019

본 논문은 쉴드 TBM의 급곡구간 굴착 시 안정성에 대한 데이터를 얻기 위한 장비 시스템 개발 연구이다. 최근 터널 굴착에 쉴드 TBM 장비가 많이 활용되고 있다. 굴착 시 지반 상부의 건물이나 기존 지하 구조물에 의해 불가피 하게 우회해야 할 경우가 발생할 수 있다. 이러한 경우에 대비하여 시공의 안정성을 확인하기 위해 시공 전 사전 시뮬레이션이 필요로 한다. 그러므로 본 장비 시스템 개발로 자동화 제어시스템을 구축하여 급곡구간 굴착 모형 시뮬레이션을 통해 모의실험을 진행한다면 안정성을 높일 수 있을 것이다. 장비의 좌·우 각도 및 추력 등을 제어하며 굴착 시 장비에 받는 토압, 추진압에 대한 데이터를 실시간으로 볼 수 있도록 시스템을 개발하여야 한다. 이 시스템으로 굴착 방법과 각도 별 굴착 시뮬레이션을 통한 현장실험에 필요데이터를 수집할 수 있다. 실제 쉴드 TBM 공사 전 축소모형 실험을 통한 평가 시 매우 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2006년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.154-160
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• 2006

건설산업분야에 CAD시스템이 도입된 이래 CAD로 작성된 도면으로부터의 물량산출에 관한 연구가 지난 20여 년간 많은 관심 속에 국내외 적으로 지속되어 왔으나, 성과는 그다지 만족스럽지 못하였다. 특히 3D CAD 시스템을 활용한 설계 및 물량산출은 제조업에서는 괄목할 만한 성과를 거두고 있음에도 불구하고 건설 산업에서는 3D CAD 시스템에 의한 물량산출시스템의 개발 및 운영에 많은 어려움이 있다. 3D CAD 시스템에서는 3D 라이브러리(3D Object)의 구축 및 활용이 매우 중요하며 건설 산업의 특성상 설계과정에서 발생하는 신규 부재(3D object)에 대한 신속한 지원이 없이는 설계 및 물량산출에 3D CAD 시스템의 활용에 많은 어려움이 있다. 또한 3D CAD 모델로 부터의 물량산출을 지원하는 시스템은 개념설계(schematic design)단계에서도 개략견적이 가능하여야 하며, 상세설계(detailed design) 단계 및 시공도면작성(construction design)단계에 이르는 각 단계마다 물량산출 및 비용 산출이 가능하여야 한다. 다음으로는 설계과정 및 의사결정단계를 거치면서 계속 진화하는 설계변경(revision)에 따라 유연하게 물량 및 비용 산출이 가능하여야 한다. 본 연구에서는 3D 모델을 기반으로 한 상용화된 5D(3D+cost+schedule) CAD 시스템인 컨스트럭터(Constructor)의 기본개념을 살펴보고 특히 레서피(Recipe)기반의 물량산출 모듈에 대한 설명 및 시범 프로젝트 적용결과에 대해 검토하고 앞으로의 기대효과 및 건설 산업에서의 3D CAD 기반 응용시스템 연구 방향에 대해 살펴보고자 한다.

• 한국건축시공학회지
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• 제9권4호
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• pp.103-109
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• 2009

건설산업은 전체산업분야들 중에서 가장 많은 재해사망자를 발생시키는 산업분야이다. 또한 재해건수와 재해자수가 감소하고 있는 타 산업분야와는 달리, 건설산업에서는 매년 재해건수와 재해자수가 증가하고 있는 실정이다. 한편 건설재해는 다양한 잠재 요인들이 서로 연관 축적되다가 한계에 이르게 되면 어느 한 순간에 갑작스럽게 발생하는 특징과 함께 다양한 재해가 연속적 복합적으로 일어나는 특성을 가지고 있다. 따라서 기존의 안전관리방법 만으로 안전사고를 예방하는 데에는 한계가 드러나고 있다. 본 연구의 목적은 건축공사현장에서의 안전관리에 USN기술의 접목 가능성을 검토하고, 안전관리 모니터링을 위한 USN기술 적용방안을 도출하는 것이다. 본 연구에서는 우선 기존 건설공사현장에서의 안전관리 업무를 분석하고, 재해율을 분석하였다. 그리고 건설공사현장의 재해 특성을 분석하여 건설현장 안전관리 모니터링의 중점관리요소와 차순위 관리요소들을 도출하였다. 마지막으로 USN기술을 적용한 건축공사현장 안전관리 모니터링 시스템의 구성과 모니터링 시스템의 흐름을 제시하였다. 이러한 첨단 USN기술의 건설분야 접목을 통하여 건설현장 근로자의 안전사고를 미연에 방지할 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제14권3호
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• pp.134-145
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• 2013

국내에서 시행되는 대형 도로건설사업은 공구별로 분리 발주되고 개별 시공사는 단절된 형태로 시공을 하게 된다. 공구별 공종 및 활용 장비는 유사하나, 공구 간 장비의 공유는 비공식적이고 부분적으로만 일어난다. 이로 인해 도로 현장에서 사용되는 고가의 장비들은 낮은 가동률을 보이며 임대비용이 공사비의 높은 비중을 차지한다. 본 연구에서는 린 건설과 프로그램 매니지먼트의 이론에 근거하여 개별 공구에서 발생하는 유휴 및 부족 장비를 전체 사업 차원에서 공유함으로서 장비 생산성을 향상 시킬 수 있는 방안을 모색하였다. 개발된 장비공유시스템은 정의된 기준(최단거리, 연속성, 빈도 및 일대일) 및 일련의 절차에 따라 공구들의 장비 수급현황을 바탕으로 비용을 최소화하면서 가동률을 높여주는 조건하에 두 공구 간 장비의 매칭(matching)을 자동화해준다. 본 시스템을 실제 도로공사 현장 4개 공구에 3개월 간, 3개 장비를 대상으로 시뮬레이션을 실시한 결과, 다공구에서의 생산성을 측정하는 지표인 nDPR이 향상되었으며, 장비 비용 또한 4.45% 개선되었다. 더불어, 공유횟수가 많은 장비일수록 nDPR 및 비용이 비례적으로 개선되는 것을 관찰할 수 있어 장비의 공유를 통한 긍정적 효과를 입증하였다. 본 연구의 결과는 개별 사업이 아닌 전체사업 차원의 관리를 통해 증대되는 사업 가치를 정량적으로 제시함으로서 프로그램 차원의 사업관리모델을 조기 도입하는데 일조할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국건축시공학회지
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• 제21권6호
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• pp.665-676
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• 2021

노후 건축물의 수가 증가함에 따라, 건물의 안전진단, 유지 보수에 대한 중요성이 증가하고 있다. 기존 외관 조사는 점검자의 주관적인 판단이 수반되어 평가 결과가 다르고 객관성과 신뢰성이 떨어진다. 따라서 본 연구는 기존 연구를 통해 기실시된 외관 조사 및 상태 평가 프로세스의 한계를 제시하였으며, UAV, Laser Scanner를 통해 3D Point Cloud 데이터를 수집하였다. 또한, Reverse Engineering 기술을 이용하여 3D 모델을 생성한 후 객관적인 상태평가 데이터를 취득하였다. 이후 기존의 정밀검사 데이터와 정밀 안전진단 데이터를 활용하여 DNN 구조를 생성하고, 고정밀도 측정 장치를 이용하여 얻은 상태평가 데이터를 적용하여 객관적인 건물안전등급을 산출하였다. 자동화된 프로세스는 20개의 노후된 건축물에 적용되며 동일 면적 건축물 기준 수작업으로 실시되는 안전진단의 시간에 비해 약 50% 감소하였다. 이후 본 연구에서는 안전등급 결과값과 기존값을 비교하여 안전등급 산출과정의 정확성을 검증하고 약 90%의 높은 정확도를 가진 DNN을 구축하였다. 이는 향후 노후 건물의 안전등급 산정의 신뢰성이 향상되고 비용과 시간을 절약해 경제성이 향상될 것으로 기대된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권5호
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• pp.30-42
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• 2022

최근, 국내의 도심지와 수도권을 잇는 급행철도 사업, 간선도로 및 고속도로의 지중화 사업 등과 같이 교통 인프라 건설이 활발하게 추진되고 있으며 국토의 효율적인 활용을 위하여 지하 터널 및 산 터널의 시공이 활발해지고 있다. 터널 시공이 늘어남에 따라 콘크리트 구조물의 노후화로 인한 안전진단, 유지보수 및 관리의 필요성도 증대되고 있다. 본 논문에서는 인력에 의한 외관조사의 단점을 해결하고 터널 안전점검의 자동화를 위하여 터널 스캐닝영상을 통한 안전점검을 제시한다. 터널 스캐닝영상을 통한 안전점검은 기존 인력에 의한 외관조사에 비해 조사기간과 인력을 크게 줄일 수 있으며 조사자의 안전사고와 교통체증에 따른 사회적 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 터널 스캐닝영상 기반 안전점검을 위해서는 터널 스캐닝영상의 접합을 통하여 평면전개 이미지를 생성하는 것이 핵심이다. 본 연구에서는 터널 스캐닝영상 기반 안전점검의 필수기술인 터널 스캐닝 다중 촬영 영상 접합에 적합한 알고리즘에 대한 성능평가를 진행하였다. 터널이미지 접합에 유리한 알고리즘을 찾기 위하여 OpenCV에서 제공하는 특징점 검출 및 매칭 알고리즘 중 실수기술자와 높은 정확도를 갖는 SIFT, 이진기술자를 갖고 연산속도가 빠른 ORB, BRISK 총 3가지 알고리즘을 비교 분석하고자 한다. 터널이미지는 크게 콘크리트부, 조명부와 타일부로 나누어 터널이미지의 특성을 반영하였다. 터널이미지 접합에 유리한 알고리즘은 특징점 검출 개수, 연산속도, 특징점 매칭의 정확성, 영상접합 결과를 종합하여 판별하였다. 접합성능은 SIFT알고리즘이 가장 좋았으며 ORB, BRISK도 짧은 연산시간과 준수한 성능을 보였다. 연산시간보다 정확도가 중요시되는 정밀한 평면전개 이미지 생성에 SIFT가 활용될 수 있고 ORB와 BRISK도 준수한 접합결과를 보여줘 대용량 영상에서 빠른 영상처리 속도가 요구되는 작업이 필요할 경우 사용될 수 있는 가능성을 확인했다.