• 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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• 제35권2호
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• pp.501-514
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• 2015

토공작업은 모든 종류의 토목공사에 기본이 되는 공종으로 공기, 공사비와 생산성에 영향을 미치는 요소이다. 토공은 그룹으로 형성된 다수의 건설장비들이 필요한 기계화 작업이며 건설장비로 인하여 많은 연료를 소비하는 작업이다. 그러나 일반적으로 토공작업은 건설장비 운전자의 경험과 직관에 의하여 수행되기 때문에 낮은 생산성, 높은 연료사용량 및 탄소를 많이 배출시킬 수 있는 문제점을 갖고 있다. 최근 연구에 의하면 이러한 문제점의 해결책의 하나로 건설장비 플릿관리 시스템이 제안되고 있다. 건설장비 플릿관리 시스템은 효과적인 토공계획, 최적의 건설장비 할당, 효율적인 건설장비 운영, 빠른 정보교환 등과 같은 기능을 수행한다. 본 연구에서는 건설장비 플릿관리 시스템 구축시 필요한 주요 방법론을 제시하는 것을 목적으로 하고 있다. 토공작업을 위한 3D 솔리드 파라메트릭 모델 형성, 옥트리를 이용한 토량배분, 건설장비 플릿구성 및 운영 방법론을 제시하였다. 건설장비 플릿관리 시스템의 효용성을 건설장비 가동률, 연료사용량, 이산화탄소 배출량 측면에서 검증해 보기 위하여 시뮬레이션을 실시하였다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.977-982
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• 2007

건설자동화 장비의 개발에 있어서 주변 사물을 인식하고 효과적으로 모델링하기 위한 노력은 지속적으로 이루어져 왔다. 이 연구는 지능형 굴삭 로봇 개발의 요소기술로서, 3D 레이저 스캐너를 이용하여 토공 작업환경을 3차원으로 모델링하고, 객체화된 모델링 정보를 이용하여 지능적인 작업 계획을 수립하기 위한 기반 연구이다. 이 연구에서는 먼저 3D 레이저 스캐너의 시장 동향을 분석하였고 토공 작업환경을 대상으로 3D 레이저 스캐너의 성능을 비교 분석하여 토공 현장에서 적합한 3D 레이저 스캐너를 선정하였다. 그리고 3D 모델링 시스템의 하드웨어 구서을 제시하였고 전체 소프트웨어의 컨셉을 설계하였다. 다음으로 소프트웨어 상세 기능 설계 및 사용자 인터페이스 설계를 통해 향후 photogrammetry 및 객체인식 기술의 적용을 위한 프레임워크를 구축하였다. 이 연구에서는 실제 토공현장을 대상으로 개발된 소프트웨어와 토탈 스테이션을 이용하여 타겟간의 상대거리를 측정하고 3D 모델링 시스템의 정확성을 측정하였다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.303-313
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• 2018

본 연구는 무인항공기, 레이저스캐너 등 최신의 기술을 활용하여 3차원 지형 분석 플랫폼 개발 등 토공현장을 디지털화하여 궁극적으로 토공 자동화를 이루는데 있다. 이를 위해서는 해당 요소기술 개발과 함께 국내 건설공사의 특성에 맞게 기술이 적용 활성화될 수 있도록 제도화가 요구되어진다. 본 연구의 무인항공기 및 레이저스캐너를 활용한 토공측량 자동화 기술은 시범사업을 통해 토공작업 계획, 현장관리 등의 기본 정보가 되는 지형의 좌표, 토질, 시추, 토공량, 성 절토 여부 등의 정보가 원활하게 취득될 수 있도록 하는 활용성 검토가 이루어졌다. 또한, 토공자동화에 대한 기술개발 및 활용에 있어 활발하게 적용되고 있는 일본에서의 토공자동화에 대한 기준, 매뉴얼 등 제도 개선 추진현황 및 내용을 파악하고 이를 벤치마킹하여 국내 관련 제도의 개선안을 마련하였다. 향후 금번 제시한 "공공측량 작업규정" 개선을 포함하여 건설사업 초기단계부터 시공완료 단계까지 해당 기술 적용에 요구되어지는 관련 제도 내용을 파악하여 구체적인 제도화를 추진할 계획에 있다.

• 대한공간정보학회지
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• 제18권1호
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• pp.63-72
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• 2010

본 연구에서는 단지 설계과정 중 토공사의 효율성을 증진시키고, 토공계획에서 시공에 이르는 연결방안으로 3차원 지형공간기반의 토공모델링에 의한 설계가 가능하도록 토공설계 프로그램을 제작하였다. 토공량 산정시 측량자료를 3차원 격자 DEM을 작성하여 정밀한 토공량 산정을 가능하게 하였고, 이를 기반으로 토공이동과 장비활용이 가능하도록 토적표를 구성하였다. 토공작업에 소요되는 각종 건설장비의 재원을 고려하여 이동토량 및 경로가 표시되도록 하였으며, 공사진행상황파악이 가능하도록 open API 기반의 KML 형식으로 결과를 저장하여 3차원 가시화의 직관적 이해를 높이고 분석 결과의 공유가 용이하도록 제작하였다.

• 드라이브 ㆍ 컨트롤
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• 제17권4호
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• pp.181-185
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• 2020

• 한국건설관리학회논문집
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• 제17권1호
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• pp.101-109
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• 2016

도로공사 토공사 작업현장에서 수행되는 운반계획의 주요 목적은 절토량과 성토량 간의 균형을 맞추는 것과 운반비용, 운반거리를 최소화 하는 것이다. 토공사의 합리적인 운반계획은 공사비 및 공사기간에 직접적인 영향을 미치나, 기존의 토공사 운반계획은 현장관리자의 경험적 지식을 기반으로 토공 운반계획을 수립하는 실정이다. 이에 본 연구에서는 도로공사 토공사 작업현장의 토공물량 운반계획의 효율성 향상을 위해 활용할 수 있는 최적화 모델 개발 하였으며, 사례구간을 통해 본 연구를 적용시킨 결과 공사기간은 약 19%, 공사비는 약 11% 감소시킨 것으로 확인되었다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권6호
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• pp.1063-1076
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• 2017

토공의 생산성을 향상시키기 위하여 선행 연구에서 건설장비 플릿관리 시스템이 제시되었다. 그러나 이론과 실제 사이에 차이가 존재하였다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여 전문가와 엔지니어들의 의견을 구하여 네 가지 개선사항을 제시하고 기존의 시스템에 적용을 하였다. 첫 번째로, 기존의 시스템은 하나의 하드웨어로 구성되어 있어서 오피스와 건설장비에 동시에 설치하여 사용을 할 수 없었다. 따라서 오피스와 건설장비에 별도로 탑재하여 사용할 수 있도록 서버모듈과 모바일 모듈로 분리하여 개발을 하였다. 두 번째로, 기존의 시스템에 사용된 수송모델 알고리즘은 토량배분시 최소의 이동거리를 제시하지만 성토구역이 모여 있지 않게 계획이 됨으로써 생산성 저하를 가져오는 문제점이 있었다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 개선된 알고리즘을 제시하였다. 세 번째로, 자동화된 좌표변환이 가능하게 함으로써 토공현장의 3D 지형도상에 실시간으로 건설장비의 위치가 나타나도록 개선하였다. 네 번째로, 토공작업 초반에 장비그룹이 형성되고 작업상태나 현장상황에 따라서 장비의 수가 변화해야 하는데 기존의 시스템에서는 이러한 기능이 적절하게 작동하지 않았다. 개선된 시스템에서는 이러한 문제점이 수정되었다. 이러한 개선사항들은 제시된 시스템을 더욱 현실적으로 적용 가능한 시스템으로 만들게 되며 궁극적으로 토공작업의 생산성 향상을 도모할 수 있게 할 것이다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2006년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.467-470
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• 2006

모든 건설공사의 기초를 이루는 토공사는 건설기계의 사용으로 오늘날까지 많은 발전을 이루어 왔으나, 공기단축 및 원가절감에 있어 중요한 요소인 토공장비의 적정한 조합시공방안이 체계적으로 정립되어 있지 않고 경험에 의존하여 수행되는 상태로 관련분야에 대한 체계적인 연구가 필요한 실정이다. 합리적인 기계화 토공은 공사에 투입될 장비의 성능 및 특성, 공사의 종류, 규모 및 주위의 여건 등을 사전에 철저히 파악해야 하며, 사용 가능한 몇 가지 규격의 장비를 선정하여 최적조합시공을 계획해야 한다. 이에 본 연구에서는 시스템 다이내믹스 기법을 활용하여 토공작업의 여러 단계 중 기계화 토공장비의 굴착 후 적재 및 운반단계를 대상으로 토공장비의 최적조합시공에 의한 토공량 산정 모형을 구축한다. 이 연구의 결과로 도출되는 토공장비의 최적조합시공모형은 토공계획을 담당하는 관리자가 토공장비의 선정에 있어 최단시간에 합리적인 판단을 하게 해줄 것으로 기대된다.

• 한국콘텐츠학회논문지
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• 제15권10호
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• pp.587-596
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• 2015

3차원 스캐너는 실제 대상을 손쉽게 디지털화한다는 점에서 제조업, 건설업, 조선업 등 여러 산업분야에 적용되고 있으며, 최근에는 토공 중장비의 자동제어 및 가이던스를 위한 기초자료 제공을 위해 토공현장을 3차원 이미지화하는 작업에 사용되고 있다. 본 연구에서는 토공현장의 정밀계측과 최근에 주목받고 있는 3차원 고해상도 레이져 스캐너의 정밀도 및 생산성을 비교하였다. 그 결과, 정밀도 측면에서 중해상도와 고해상도 스캔을 통해 얻은 데이터 값이 토탈스테이션을 통해 정밀 측정한 데이터의 좌표와 비교하여 99% 이상의 정밀도를 나타내었으며, 평균 2.0mm이내의 오차가 발생하는 것으로 분석되어 높은 정밀도를 보였다. 생산성 측면에서는 단순 타겟당 소요시간 비교를 통해 중해상도 스캔시 토탈스테이션을 이용한 정밀측정에 비해 71%의 시간절감효과가 있는 것으로 나타났다. 본 연구를 통해 3차원 스캐너를 활용하여 토공현장을 측량하는 것이 우수한 정밀도와 높은 생산성을 발휘하는 것을 확인할 수 있다.