• 한국건축시공학회지
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• 제10권4호
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• pp.105-112
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• 2010

현재 건설 산업에서 나타나고 있는 숙련공 부족 현상, 기술자의 고령화 문제, 안전상의 문제 등을 해결하기 위한 대안으로써 자동화 건설기계들의 개발 요구가 점점 늘어나고 있다. 특히 토공작업은 매우 기계 의존적인 작업이기 때문에 자동화 건설기계의 개발과 관련된 연구가 많이 이루어지고 있으며, 자동화 굴삭기를 개발하는 데 있어서는 안전을 확보하는 것이 매우 중요하다. 본 연구에서는 토공작업을 효율적으로 할 수 있도록 토공작업 시 작업환경의 안전을 위해, 레이저센서를 이용하여 자동화 굴삭기의 안전관리 시스템에 활용하기 위한 장애물 탐지 기술을 개발하고자 한다. 또한 요소기술로 선정된 레이저 센서의 입증된 성능을 바탕으로 여러 대의 센서를 동시에 구동하는 전방위 탐지 기술 개발을 목적으로 하였고, 굴삭기 장착 실험의 이전 과정으로 전방위 탐지 기술에 대한 토공사 현장에서의 기능테스트 및 사용자 인터페이스 작동 실험을 실시한다. 이는 자동화 굴삭기의 안전관리 시스템에 적용 가능한 기술로써 활용될 수 있을 것이다.

• 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.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.145-154
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• 2009

작업환경 주변의 사물(target object)을 자동으로 인식하고 그 결과를 효과적으로 모델링하는 기술은 작업 품질, 생산성 등 개발 장비의 성능(performance)에도 지대한 영향을 미치게 되므로 이는 건설자동화 장비를 개발함에 있어 필수적으로 요구되는 핵심 요소기술이다. 현재 국내에서는 2006년부터 지능형 굴삭 로봇(intelligent robotic excavator)의 개발을 위하여 토공 작업환경을 대상으로 스테레오 비전을 활용하여 굴삭 로봇 주변 영역의 지반형상을 3차원으로 모델링하기 위한 기술을 개발하고 있다. 본 연구의 목적은 실제 토공 작업환경을 3차원으로 모델링하는 과정에서 필연적으로 발생되는 스테레오 매칭 노이즈를 효과적으로 제거하기 위하여 다양한 토공작업 환경 요소가 포함된 스테레오 영상을 수집하고 토공 작업 환경의 3차원 모델링에 적합한 노이즈 제거 알고리즘을 제안하는 것이다. 본 연구를 통해 개발된 디지털 영상처리 기술은 토공 작업환경을 대상으로 주변을 자동 인식하고 추출하고자 하는 관심의 대상을 3차원으로 모델링해야 하는 굴삭기 이외의 자동화 장비 개발에 있어서도 응용성이 매우 클 것으로 기대된다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제17권3호
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• pp.116-124
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• 2016

건설현장의 주요 작업인 토공사의 경우, 토공 건설장비를 운용하는 개별 작업자에 의해서 작업의 효율성이 좌우되기 때문에 개별 작업자의 숙련도가 전체적인 공사일정에 큰 영향을 미칠 수 있다. 건설현장에는 그 특성상 현장 내 설치된 구조물이나 장비 혹은 움직이는 작업자들이나 장비 등으로 인해 시야가 가려져서 발생하게 되는 비가시 영역이 필연적으로 존재한다. 이와 같은 작업 관련 시각정보의 부재는 작업자가 건설장비를 효율적으로 운용하는데 있어서 결정적인 저해요소가 된다. 증강현실(AR, Augmented Reality)은 현실세계에 가상물체를 중첩시켜 보여주는 컴퓨터 기술이다. 이 기술의 특성을 이용하면 토공사를 수행하는 과정에서의 시각정보 부재 문제를 해결할 수 있고 이를 통한 건설장비의 작업 효율성 향상이 가능하다. 본 연구의 목적은 이러한 토공사에서의 필요 시각정보를 도출하기 위한 작업-시각정보 맵을 제시하고 굴삭기의 작업들 중 AR기술을 적용하기에 적합한 것을 찾아내는 것이다. 연구의 대상이 되는 건설장비는 굴삭기로 한정하였다. 작업-시각정보 맵은 굴삭기 토공작업의 문제점과 그 문제점을 해결하는데 필요한 시각정보를 기반으로 하여 작성되었다. 이 맵으로부터 굴삭기의 작업 효율성을 향상시킬 수 있고, AR기술을 적용하기에도 적합한 4가지 필요 시각정보가 도출되었다. 연구결과를 바탕으로 하여 추후 건설장비 AR 네비게이터 시스템을 더욱 효과적으로 개발할 수 있을 것이라 기대한다.

• 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.

• 한국산림과학회지
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• 제87권1호
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• pp.82-89
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• 1998

임도공사지의 토공작업을 대상으로 $0.8m^3$용량의 굴삭기와 $1.0m^3$굴삭기를 사용하여 임도시공시 토공작업의 작업시간, 작업능률, 그리고 작업능률에 영향을 미치는 임도의 선형요소를 분석하였다. 1일 작업시간은 평균 8시간 23분으로 조사되었고, 총작업시간(Total working time) 중 순수작업시간(Net working time)이 85.7%, 여유시간이 14.3%로 조사되었으며, 순수작업시간(Net working time) 중 흙 운반(St)과 절토(Ec)의 비율이 38.6%와 32.5%를 차지하는 것으로 나타났다. 작업능률을 분석한 결과, $0.8m^3$용량의 굴삭기로 토사지역에서 작업을 한 경우 직선부의 작업능률이 곡선부보다 약 1.4배 높은 것으로 조사되었다. 또한 직선부에서 $0.8m^3$용량의 굴삭기로 작업을 수행한 경우 버켓을 이용한 토사작업의 능률이 브레이커를 이용한 암작업의 작업능률보다 약 9.1배 높은 것으로 나타났다. 토사지역에서 $0.8m^3$ 및 $1.0m^3$용량의 굴삭기로 작업을 수행한 결과, 직선부와 곡선부에서 $1.0m^3$용량의 굴삭기가 $0.8m^3$보다 약 1.3배의 작업능률을 보였다. 그리고, 토사지역에서 $0.8m^3$용량을 굴삭기를 대상으로 작업능률과 이에 영향을 미치는 임도의 선형요소를 분석한 결과, 곡선반지름, 노폭, 사면경사가 작업능률에 크게 영향을 미치는 것으로 조사되었으며, 벌채된 지장목의 벌근경과 본수는 작업능률에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 조사되었다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2008년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.301-304
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• 2008

본 연구는 토공현장의 토사관리를 중심으로 토공사에 대한 시공관리시스템 구현을 목적으로 한다. 본 연구 결과는 토공사 시공관리에 대한 DB 설계 및 시스템 구현으로 구분한다. 첫째, 토공사 시공관리에 대한 DB설계는 토공사 장비에 대한 작업계획 대비 실적의 분석을 통한 시공관리와 노무관리 등 자원관리 DB를 구성하여 작업과 자원 분류체계를 연계하여 구성하였으며, 둘째 토공사 시공관리 시스템은 토공사 작업계획을 평면도에 구획단위로 구분하여 실적을 그래픽으로 표시하며, 이를 기반으로 공정 현황, 진도보고 등폭 시각적으로 표시하여 현장의 실무자간에 의사소통 및 업무 수행에 원활히 사용하도록 개발하였다. 본 연구는 토공전문회사의 토공사 업무에 특화한 시스템으로 시험적용 단계를 거쳐서 현장에 사용 가능한 시스템이다.

• 한국건설관리학회논문집
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• 제21권1호
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• pp.78-86
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• 2020

도저는 고가의 건설장비로서 건설토공현장 정지작업에서 커다란 영향을 가져온다. 이러한 중요성에 따라서 머신 가이던스 시스템이 도저에 적용되어 토공 정지작업의 성과를 올리기 위한 노력이 진행되고 있다. 머신 가이던스 시스템은 정지작업 시 장비기사에게 정지작업에 필요한 굴삭깊이, 경사각도 등 정보를 제공하며, 장비기사는 제공되는 정보를 이용하여 측량기사의 도움을 최소화 하면서 정지작업을 진행할 수 있다. 이와 같이 머신 가이던스 시스템은 장비기사가 계획도면 상의 계획고에 맞추어 정지작업을 수행할 수 있도록 돕는 기능을 제공한다. 본 논문의 목적은 머신 가이던스 시스템이 기존 토공 정지작업과 비교하여 토공 정지작업에 가져오는 성과향상을 분석하는 것이다. 성과분석은 1) 생산성과 2) 정확도 2가지 관점에서 수행됐다. 여기서 생산성은 단위시간에 도출되는 작업량을 나타내며, 정확도는 계획도면에서 요구하는 계획고에서 벗어나는 정도를 나타낸다. 본 연구목적을 달성하기 위해 도저 머신 가이던스 시스템을 테스트 현장에 적용했으며, 적용결과 머신 가이던스 시스템이 전통적인 방법과 비교하여 생산성의 경우 46.59%, 정확도의 경우 46.96%만큼 증가되는 성과향상을 확인할 수 있었다.

• Journal of Biosystems Engineering
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• 제4권1호
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• pp.24-34
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• 1979

현재 실용테라스 (Terrace) 축조비용의 추정은 단위 테라스장이나 이동토양의 단가에 근거하고 있다. 그런, 근래 l국의 옥수수 지대 (corn belt)에서 널리 이용되고 있는 평행형 테라스의 경우 각 지점마다 성토 및 절토양이 다르기 때문에 이들 방법은 적합하지 않다. 이들 테라스의 경우 테라스장을 따라 토양의 이동이 불가피하므로 차륜형 자적식 스크레이퍼(scraper)가 테라스 축조에 널리 사용되고 있다. 본연구의 목적은 테라스 축조기계의 운행거리에 근거하여 테라스 축조시의 토공비용을 추정하기 위한 새로운 방법을 개발하는데 있었다. 테라스 축조시 토공작업은 전적으로 스크레이퍼에 의해서 , 그리고 테라스 경호장의 마무리 작업은 모트그레이터 (motor grader )에 의하여 수행되는 것을 가정하였다. 이들 기계의 세부적인 수행동작은 테라스 각지점에서의 절토와 성토량 및 이들 토양의 처리를 디지털 컴퓨터(digital computer)를 이용하므로서 계산할 수 있었다. 또한 테라스 축조에 소요되는 토양은 전적으로 테라스 수로부문에서 절취하는 것으로 가정하였다. (즉, 테라스 전장의 총절토양 과 총성토양은 같음) 연구결과 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 성토 및 절토양이 균형된 테라스에 있어서는 스크레이퍼의 운행거리에 근거하여 토공비용을 추정할 수 있는 방법의 개발이 가능하다. 2. 스크레이퍼의 수행구간, 회수 및 토공비용을 결정하기 위해서는 컴퓨터 방법을 이용하는 것이 필요하다. 3. 새로운 컴퓨터 모델은 예시의 테라스에 적용한 결과 테라스 토공비용을 추정하는 데 적합함을 보여주었다. 4. 이 방법은 테라스 축조에 있어서 효율적인 스크레이퍼의 적용에 지침이 될 수 있다.

• 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.