• 대한토목학회논문집
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• 제33권6호
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• pp.2551-2562
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• 2013

2006년부터 국내에서는 운전자의 개입 없이 완전 자동화 방식으로 동작하는 지능형 굴삭 로봇을 개발하고 있다. 이러한 굴삭 로봇을 개발함에 있어 주변(로컬영역) 작업환경의 지형이나 이동 경로상의 장애물, 굴삭기에 접근하는 상차트럭 등의 객체를 정확하게 탐지하는 기술은 작업품질과 안전성 확보 측면에서 필수적으로 요구되는 핵심기술이다. 선진 외국에서는 토공 자동화 장비의 로컬영역 3차원 모델링을 위하여 광대역 3D 레이저 스캐너나 스테레오 비전 카메라와 같은 센서를 사용하여 주변 지형을 3차원으로 모델링하는 연구를 수행하였으나, 센싱 시스템 구축에 지나치게 높은 비용이 소요되거나 모델링 결과에 노이즈가 다수 발생하여 모델링 속도가 과다하게 소요되는 문제점이 있었다. 이 연구에서는 지능형 굴삭 로봇의 로컬영역 3차원 모델링을 위하여 현재까지 개발된 3차원 작업환경 모델링 센서의 기술 사양과 장단점을 분석하고, AHP 분석을 통하여 센서별 적용가능성을 분석한다. 또한 실제 토공사 작업현장의 현장실험을 통해 해당 센서의 3차원 모델링 품질과 정확성을 분석하고 지능형 굴삭 로봇의 로컬영역 3차원 모델링에 가장 적합한 센서 선정 및 현장 적용성을 검증하고자 한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.153-166
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• 2017

최근 건설공사는 개선된 건설장비의 투입과 기계화 시공에 적합한 시공법을 적용하여 경제적인 시공을 추구하고 있다. 하지만 많은 경우에 공사관리자의 직관과 전통적인 방식으로 건설장비를 운영함으로써 생산성 및 경제적 측면에서 효과를 증대시키지 못하고 있는 실정이다. 최근의 각종 건설장비의 성능은 급속도로 발전되고 있지만 기계화 시공을 위한 관리방법 및 운영방법이 뒷받침되지 않는다면 기계화 시공으로 인한 효과를 최대한으로 누리지 못하게 된다. 전문가 설문에 따르면 전통적인 건설장비 운영방법의 문제점은 공종에 적합하지 못한 건설장비의 투입과, 실시간 작업상황을 반영하지 못하는 건설장비의 조합, 건설장비 운전자의 숙련도 저하와, 필요한 작업정보의 실시간 이용불가로 나타났다. 본 연구에서는 이러한 문제점을 해결하기 위한 건설장비 운영시스템을 제안하고자 한다. 건설장비 운영시스템은 현장상황을 고려하여 필요할 때마다 건설장비 할당계획을 수립하고 이러한 정보를 실시간으로 건설장비 운전자에게 전달함에 따라 건설장비군의 작업시간율을 최대화할 수 있도록 하는 방법을 제공한다. 궁극적으로 건설장비 운영시스템의 현장적용을 통하여 작업생산성 향상과 연료사용량을 감소함으로써 탄소배출도 저감할 수 있을 것이다.

• 한국항해항만학회지
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• 제26권4호
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• pp.473-479
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• 2002

토공량 결정은 토질역학, 고속도로적용, 운송공학, 많은 측량에 자주 요구된다. 토공량 계산은 해안매립공사 같은 대규모의 토목설계나 계획에 큰 비중을 차지하므로 토공작업의 정확도를 향상시키는 것이 매우 중요하다. 이 연구에서는 3가지의 제안식(A, B, C)과 점고법 그리고 Chen 과 Lin법을 예제를 통하여 비교하였다. 그리고 주어진 3차원 자료를 스플라인 보간법을 이용하여 지형곡면을 양방향으로 보간하거나 자유경계조건에 의한 방법의 알고리즘을 제시하였다. 재래식방법의 수학적 방범은 절점에서 첨단점을 곡선화하는 일반적인 결점을 내포하고 있다. 이러한 결점을 피하기 위하여 새로운 방범의 수학적 모델로서 3차 스플라인 보간법을 적용하였다. 3차 스플라인 보간의 특성상 새로운 방법의 모형곡선은 지형단면과 부드럽게 잘 맞아떨어졌다. 이 연구의 결과 제안된 3가지의 방법의 알고리즘이 점고법, Chen과 Lin보다 더 정확한 결과를 나타내었다. 그리고 언급된 수학식에 의한 모형은 토공량 결정에 있어 최대의 정확도를 제시하는 것으로 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제38권6호
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• pp.967-977
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• 2018

건설현장에 숙련공 부족문제와 생산성 저하 문제가 지속적으로 제기되고 있으며, 이것에 대한 해결책의 하나로 건설자동화 기술도입이 검토되어 왔다. 이러한 배경에서 다양한 형태의 장비 및 시스템 개발이 이루어져 왔고, 특히 다수 및 다종의 건설장비가 투입되는 토공작업을 위한 개발이 많이 수행되었다. 하지만 개발된 장비나 시스템이 상용화 수준에 도달한 것은 매우 제한적이다. 그나마 단품 형태로 개발된 토공장비의 경우에는 현장에서 적용되고 있는 사례를 볼 수 있으나, 시스템 형태로 개발된 것은 각종 기능이 유기적으로 통합된 것이 아니라서 현장 테스트 단계에 머무르고 있다. 이러한 제약사항을 극복하고 제한된 예산과 연구기간을 고려할 때 어떤 기술분야의 어떤 요소기술들을 우선적으로 개발을 해야 하는지 전략이 필요하다. 본 연구에서는 상용화 수준의 토공시스템 개발을 위하여 필수적인 요소기술 분야와 세부 요소기술들을 설정하고 개발 우선순위를 결정하였다. 아울러 현재까지 개발이 완료된 토공시스템을 분석하고 이것에 근거하여 세부적인 개발방향을 제시하였다. 연구결과는 제한된 예산과 기간동안에 우선적으로 개발해야 할 기술을 설정하는데 사용될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제31권6D호
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• pp.811-818
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• 2011

굴삭기는 삽날(shovel)을 이용해서 토공작업을 하는 장비로 분류되어 있으나, 실질적으로는 굴착을 한 후 물체를 인양하여 옮기는 작업에 이용되고 있다. 이러한 관점에서 인양력은 굴삭기의 주요성능으로 분류될 필요가 있으며, 정확한 성능을 제공할 필요가 있다. 하지만 국내 현실은 아직 이러한 요구를 충족시켜 주지 못하고 있다. 본 연구에서는 1) 외국의 굴삭기 인양력에 대한 조사를 실시하여 국내 도입을 위한 기초자료로 활용하고자 하였다. 2) 인양력에 대한 정보 없이 국내에서 사용중인 굴삭기에 적용할 수 있는 인양력 산정방법을 제안하고 이를 검증해 보았다. 3) 인양 가능한 구간을 인양안전구간과 인양주의구간으로 나누어 제공할 것을 제안하였다. 본 연구에서 제시한 굴삭기의 인양력 정보와 인양구간에 관한 정보는 작업계획 및 안전관리업무에 객관적이고 실질적인 기저정보로서 활용될 수 있을 것이다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2004년도 제5회 정기학술발표대회 논문집
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• pp.543-547
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• 2004

본 연구에서는 현재의 그래픽 시뮬레이션 시스템의 한계를 파악하기 위한 노력으로서 그래픽 시뮬레이션 시스템을 이용한 건설 프로세스 시뮬레이션 결과의 시각화와 장비 운용의 사실적 묘사를 위한 물리적 모델링에 관해서 다루었다. 비정형 물체를 다루는 공사인 토공작업에 대한 시각화를 위하여서 건설공사에 주로 사용되는 수학/통계적 시뮬레이션인 불연속사건 시뮬레이션(Discrete Event Simulation) 프로그램의 출력을 분석하여 작업시간, 대기시간, 운반물량 등에 대한 수치적 결과가 건설작업의 3차원 그래픽 시각화로 표현될 수 있도록 장비, 자재, 작업환경에 대한 객체지향 모델을 설계하였다. 또한 그래픽 시뮬레이션을 통해서 시공과정을 현실과 보다 유사하게 표현하기 위한 일환으로서, 물리적 특성을 고려하여야만 합리적으로 묘사할 수 있는 대표적 장비운용 특성인 크레인 붐(Boom)을 움직였을 때 나타나는 케이블과 자재의 추진동에 관한 물리적 모델링을 수행하여 건설 그래픽 시뮬레이션 시스템의 유용도를 제고하였다.

• 한국건설관리학회:학술대회논문집
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• 한국건설관리학회 2008년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.364-367
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• 2008

현재 건설 산업에서 나타나고 있는 숙련공 부족 현상, 기술자의 고령화 문제, 안전상의 문제 등을 해결하기 위한 대안으로 자동화 건설기계들의 개발 요구가 점점 높아지고 있다. 특히 토공작업은 매우 기계 의존적인 작업이기 때문에 자동화된 굴삭기 개발과 관련된 연구가 많이 이루어지고 있다. 자동화 굴삭 시스템을 개발하는 데 있어서는 안전을 확보하는 것이 중요하다. 그래서 본 연구의 주제는 자동화 굴삭 시스템의 안전성을 어떻게 향상시키는 기술을 개발하는 데에 있다. 또한 본 연구의 목적은 굴삭 작업에 있어서 자동화 굴삭기의 객체 탐지를 위한 알고리즘을 개발하여 소프트웨어에 적용하는 것이다. 선행연구를 통해 여러 가지 센싱 기술들의 성능에 대해 조사 및 분석을 실시하였으며, 최적의 레이저 센서를 선정하여 성능의 적정성을 입증하기 위한 실험을 실시하였다. 사용자 인터페이스 프로그램을 위한 객체탐지 알고리즘을 개발하였고, 이는 자동화 굴삭 시스템의 안전관리 시스템 개발의 원천기술로써 활용될 수 있을 것이다.

• 한국지리정보학회지
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• 제17권3호
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• pp.82-92
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• 2014

건설공사에서 흙을 주재료로 하는 비율은 상당히 많으며, 구조물의 형태 및 기초 등의 많은 부분을 차지하고 있다. 따라서 토공은 사회기반시설의 중요 구조물을 구성하고 이러한 구조물들은 시공 시행당시 보다 완성된 형태의 안정성이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 토공에서의 중요 부분을 차지하는 사면에 대한 안정성 평가 자료를 지상 LiDAR로 취득할 경우의 정확도, 경제성, 효용성을 평가하기 위하여 현장 실험을 통한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 토털스테이션과 지상 LiDAR를 이용하여 관측한 결과, 수평위치오차 RMSE는 ${\pm}2.2cm$, 수직위치오차 RMSE는 ${\pm}3.0cm$로 분석되었으며, 공공측량 작업 규정의 허용범위와 비교한 결과 충분히 정확도를 확보하는 것으로 분석되었다. 또한, 토공 사면의 안정평가 자료중 중요한 부분을 차지하는 검토단면의 추출을 지상 LiDAR 자료를 이용함으로써 과학적이고 합리적으로 추출 할 수 있었으며, 이러한 추출 결과들은 토공 사면 안정평가자료에 중요한 기초자료로 제공되리라 판단된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제28권6D호
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• pp.859-869
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• 2008

현재 전 세계적으로 이미 대부분 산업에서의 생산라인은 자동화되었으며 이는 생산성 및 경제성의 향상, 산업 재해에 대한 안전성 확보, 품질 향상 및 경쟁력 향상 등 많은 이익을 가져왔다. 그러나 건설 산업에서 자동화는 일반적인 산업생산라인과 달리 끊임없는 불확정적인 사건의 발생과 이에 따른 지능적 판단 및 처리 능력의 필요성으로 인한 해결해야 할 많은 어려움이 따르기 때문에 여전히 건설 기계장비 사용을 통한 노동력 투입에 의존하고 있다. 이러한 문제를 해결하기위하여 유럽, 미국, 일본 등 선진국에서 건설 자동화를 위한 끊임없는 연구가 진행 중이며 도로 포장, 다짐 및 작업프로세스가 비교적 단순한 반복형 작업에 대하여 자동화가 많이 이루어 졌지만 건설 현장에서 가장 비중을 많이 차지하는 토공 작업에 대하여 아직 자동화 연구가 미흡하다. 토공 작업의 자동화를 위해서는 획득된 지형정보를 분석하여 효율적인 작업 계획의 수립이 수행되어야 하며, 이를 위해 숙련된 작업자의 휴리스틱스(heuristics)를 활용하면 보다 시행착오가 적고 안전하며 효율적인 작업계획을 수립할 수 있을 것이다. 따라서 본 연구에서는 지능형 굴삭 시스템의 효율적인 작업계획의 수립을 위한 시스템인 지능형 Task Planning System의 구성 체계 및 각 단계마다 적용된 휴리스틱스(heuristics)에 대하여 소개하여 본다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제20권7호
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• pp.622-629
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• 2019

최근 정부는 건설 산업의 재해율과 사고 사망률이 전체 산업 중 높은 비율을 차지한다는 점을 개선하기 위하여 새로운 대책을 강구하고 있다. 특히 4차 산업혁명의 시대적 흐름에 맞춰 ICT 기술과 융합된 건설 기술 개발에 집중적으로 투자하고 있다. 이런 상황에 대응하고자 본 논문에서는 건설 기계를 사용하는 작업에서 작업자의 안전성 향상을 위한 방법으로, 건설 기계 운전자와 주변 작업자 간의 작업 상황 정보를 공유하고 인지할 수 있는 개념을 제시하였다. 그리고 해당 개념의 일부를 실현하고자 카메라를 이용한 인공 지능 기반 영상처리 기술을 활용하여 토공 작업에 접목시켰다. 그 중에서도 다짐 장비를 이용한 실험을 통해 YOLO-v3 기반의 영상 처리 알고리즘으로 토공 작업 중에 주변 작업자 상황을 인지하고 위험 상황 여부를 판단할 수 있는 알고리즘을 구현하였다. 그 결과 본 알고리즘은 동영상에서 초당 15.06프레임을 처리하며 90.48%의 정확도로 건설 기계 주변 위험 상황을 인지할 수 있다. 향후 이 같은 기술을 활용하여 건설 현장의 안전사고 예방에 기여하고자 한다.