• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권1호
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• pp.136-145
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• 2009

'지능형 굴삭시스템 개발'은 센서기술, 로봇기술들을 융합하여 토공 작업환경을 인식하고 작업 계획을 수립하며 굴삭기를 자동 조정하여 토공작업을 자동화 하는 것을 목표로 한다. 본 연구는 지능형 굴삭시스템 개발을 위한 요소기술로서, 광대역 3D 레이저 스캐너를 이용하여 실제 토공 작업환경을 가상의 3차원 공간으로 재현할 수 있는 수학적 모델을 만드는 것이다. 이 연구에서는 광대역 3D 레이저 스캐너를 구동하기 위한 사용자 소프트웨어 및 사용자 인터페이스를 개발하였으며, 3D 레이저 스캐너의 차량 탑재 및 스캐닝 작업의 최적화를 위하여 모바일 3D 이미징 시스템을 개발하였다. 또한 실제 토공 작업환경을 대상으로 스캐닝 실험을 실시하여 스캔 데이터를 획득하였고, 이를 기반으로 각 스캔 데이터들 간의 자동 정합 알고리즘을 설계하였다. 본 연구에서 개발된 시스템은 향후 지능형 굴삭 로봇의 완전 자동화 시스템의 구현을 위하여 널리 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.921-924
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• 2007

토목, 건축과 관련된 노동현장은 여느 3D 업종들과 마찬가지로 숙련된 기능공의 부재 및 산업재해 발생으로 인해 어려움을 겪고 있으며 이를 극복하기 위한 노력을 계속하고 있다. 대표적인 토목공사인 토공 작업 역시 위험 혹은 유해한 작업환경으로 인해 토공장비의 안전사고 및 생산성과 품질저하가 발생하며 이를 방지하기 위한 장비의 지능화가 절실하게 요구되고 있다. 이를 위해 최근 지능형 굴삭 시스템 개발을 위한 연구가 진행되고 있으며, 토공작업은 일반적으로 광범위한 작업영역을 가지기 때문에 지능형 굴삭시스템의 개발을 위해서는 효율적인 작업을 수행할 수 있도록 하는 작업계획의 수립이 매우 중요하다. 본 연구에서는 작업계획의 대상을 굴삭로봇과 토사로 구분하였으며, 글로벌 영역에서 단위작업 영역, 로컬 영역으로의 분할을 통해 전체 작업 진행에 대해 효율적으로 작업계획을 수립할 수 있도록 구성하여 계획단계에서부터 토공작업 자동화 및 효율와에 기여하고자한다. 토공작업계획 시스템은 토공 작업자 및 감독자의 작업 특성 및 노하우를 컴퓨터, 즉 두뇌에 부여함으로써 숙련된 장비조종자의 작업 방법 및 특성을 반영하여 토공 작업 프로세스 모델링을 구축하고 실제 작업환경상의 센서에 의해 측정된 데이터를 실제 작업환경과 동일하게 모델링된 컴퓨터내의 가상환경을 바탕으로 영역분할, 최적 플랫폼 위치선정 및 작업 순차생성을 통해 최적의 토공작업계획을 수립할 수 있도록 한다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2008년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.184-192
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• 2008

현재, 전 세계적으로 건설 산업의 문제점으로 인식되고 있는 낮은 생산성, 숙련공 부족, 인력의 부족, 높은 재해율 등을 해결하기 위한 방법으로 낙후된 건설 생산시스템의 첨단 기술화를 위한 건설 자동화연구가 활발히 진행되고 있다. 국내에서도 1980년대부터 건설자동화 연구가 진행되고 있으며 기계화 및 반자동화를 통한 생력화를 위한 연구가 주로 진행되었다. 그러나 최근 IT기술의 비약적 발전과 함께 건설 로봇의 개발에 대한 관심이 집중되고 있으며 2006년 말부터 국토해양부의 건설기술혁신사업의 일환으로 토공자동화를 위한 지능형 굴삭시스템이 개발되고 있다. 본 논문에서는 지능형 굴삭시스템의 최종 개발 목표와 2차 년도까지 진행된 연구내용에 대하여 소개하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3D호
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• pp.259-267
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• 2012

건설자동화 시스템 개발은 건설업이 당면하고 있는 여러 가지 어려움을 해결하고 급변하고 있는 건설환경을 위한 대응책으로 설득력 있는 해결책 중의 한가지로 제안되고 있다. 2006년부터 지능형 굴삭시스템 개발을 위한 연구가 진행되었다. 지능형 굴삭시스템은 작업환경 센싱, 3D 모델링, 작업계획, 작업경로계획, 무인조정 및 정보관리를 위한 다양한 기능을 갖고 있다. 본 논문에서는 지능형 굴삭시스템을 실제 현장에 적용하기 위하여 필요한 요소기술 중의 하나인 작업계획 및 작업경로계획 기능구현을 위한 공간정보모델과 작업경로 시뮬레이터를 제시하고자 한다. 기존의 자료구조인 쿼드트리나 옥트리 구조가 갖고 있는 단점을 보완하기 위하여 토공작업을 위한 새로운 자료구조를 제시하였다. 작업경로 시뮬레이터는 작업환경에 관한 정보, 토공장비에 관한 정보를 제공하며 작업자의 휴리스틱을 고려하여 효과적인 작업경로를 생성할 수 있다. 시뮬레이터에 의하여 생성된 작업경로와 굴삭기 운전자가 제안하고 있는 작업경로를 서로 비교하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제32권3D호
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• pp.269-274
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• 2012

건설 산업에 대한 자동화 시스템 구축에 대한 연구는 오래전부터 지속되어왔다. 그러나 개발된 자동화 시스템에 대한 성능평가 방안은 아직까지 명확하게 제시된 사례가 존재하지 않는다. 대부분의 연구에서는 이러한 성능평가를 부분적인 요소기술에 대하여 수행하거나, 도입을 통하여 얻는 편익에 집중하여 성능평가가 수행되었다. 본 연구에서는 경제적 타당성과 편익을 동시에 고려할 수 있는 지능형 굴삭 시스템에 대한 성능평가 프레임워크를 구축하였다. 이를 이용하여 자동화 장비에 대한 성능평가 방안을 제시하였으며, 지능형 굴삭 시스템의 현장 적용성을 분석하였다.

• 한국BIM학회 논문집
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• 제1권1호
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• pp.1-5
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• 2011

토공사는 타공종에 비하여 건설공사에서 차지하는 비용 및 공사기간의 비중이 높다. 이에 따라 토공사는 건설공사의 생산성에 높은 영향을 미치게 되는데, 종래의 토공사 시스템에서는 숙련된 굴삭조종자의 휴리스틱스에 의한 토공사 계획 및 토공작업을 수행하는 노동집약적 프로세스를 고수하고 있어 생산성을 높이기 힘든 상황이다. 이러한 당면과제를 극복하고자 본 논문에서는 BIM 기반의 지능형 굴삭시스템을 소개하며 굴삭 작업 계획 생성 시스템, 원격조종 및 자율 굴삭 작업에 필수적인 Human-Machine Interface(HMI), 웹기반 Project Management Information System(PMIS)이 개발되는 과정에서 적용된 BIM 요소기술에 대하여 검토하고, 적용된 결과를 제시하고자 한다.

• 건설관리
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• 제14권3호
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• pp.34-37
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• 2013

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2008년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.790-793
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• 2008

현재, 국토해양부 건설기술혁신사업의 일환으로 2006년 말부터 토공자동화를 위한 '지능형굴삭시스템개발'이 진행되고 있다. 지능형 굴삭시스템의 세부핵심요소기술 중, Task Planning System(TPS)은 토공 작업의 효율성, 안전성, 경제성 등을 고려하여 토공 설계데이터와 작업환경 인식기술에 근거한 작업환경 데이터를 분석하여 최적의 작업계획을 수립하는 시스템이다. 작업계획생성 시 효율적인 토공작업을 위해서는 플랫폼 생성 시 그 위치가 최적의 점을 형성하여 중첩되는 작업영역의 크기가 줄어들어 비효율적인 작업을 제거할 수 있으며 작업 시간을 최소화할 수 있고 굴삭작업의 생산성을 극대화찰 수 있다. 또한, 최적 플랫폼 위치 선정 시 굴삭기 제원에 따른 최적화가 되어야 굴삭기의 규격에 따른 로컬 영역의 산출 알고리즘과 호환이 될 수 있다. 본 논문은 영역 분할 과정에서 산출된 로컬영역을 기준으로 굴삭기 제원에 따른 최적화된 플랫폼 위치 선정 방안에 대하여 살펴보고 검증을 통하여 효율성을 판단하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제33권1호
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• pp.363-375
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• 2013

오늘날 숙련된 굴삭기 운전자의 부족현상은 갈수록 심화되고 있으며, 자원개발 및 새로운 생활공간 창출 등을 목적으로 운전자가 접근하기 어려운 극한환경에서 토공작업의 필요성이 증가함에 따라 전 세계적으로 토공완전자동화를 위한 무인화 굴삭로봇 개발의 노력이 경주되고 있다. 국내에서도 지난 2006년 말부터 국토해양부 건설기술혁신사업의 일환으로 '지능형 굴삭시스템' 연구단을 구성하여 연구를 지속하고 있다. 본 논문에서는 지능형 굴삭시스템의 작업계획생성시스템이 갖추어야 할 세부요소기술 중, 굴착작업의 위치, 범위, 목표, 순차 등 굴삭로봇의 운용단위 작업명령정보를 생성하기 위한 정보화단위를 제공하는 로컬영역설계모듈의 연구개발내용에 대하여 설명한다. 로컬영역의 설계는 굴삭로봇의 제원, 작업메커니즘, 휴리스틱 및 구조적안전성 등 여러 영향요소가 고려되어야 안전하고 효율적인 굴착작업을 보장하는 작업계획을 생성할 수 있다. 따라서 로컬영역의 설계요소를 분석하기 위하여 현장조사를 통한 개념적 설계를 수행하고, 상세설계를 통해 설계변수를 도출하였으며, 휴리스틱 및 구조적 해석요건을 만족하도록 설계내용을 정량화하였다. 마지막으로 로컬영역설계모듈을 개발하기 위한 알고리즘을 구축하고, 개발된 모듈을 검증하였다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제12권6호
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• pp.130-141
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• 2011

2006년부터 한국에서 개발중인 지능형 굴삭 시스템(IES)은 이동, 굴삭, 상차를 포함하는 굴삭 작업 일련의 과정을 전자동으로 실현하기 위한 프로젝트로서, 굴삭 로봇 주변 지형의 3차원 모델링과 상차트럭의 위치, 사람의 접근, 이동경로상의 장애물 등의 객체를 정확하게 탐지하는 기술은 굴삭 자동화 장비의 작업 품질과 안전성 확보 측면에서 필수적으로 요구되는 핵심 요소 기술이라 할 수 있다. 이 연구의 목적은 레이저 스캐닝 시스템을 이용하여 지능형 굴삭 로봇 주변의 지형과 객체를 3차원으로 탐지함으로써 자동화 굴삭 작업의 품질과 안전성을 확보하는 데 있다. 본 연구에서는 굴삭기 주변의 3차원 지형으로부터 객체의 위치, 높이, 너비, 형상 정보를 추출하는 알고리즘을 제안하였으며, 실제 토공현장을 대상으로 한 실험을 통하여 알고리즘의 성능을 검증하였다.