• 대한토목학회논문집
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• 제33권3호
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• pp.1191-1202
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• 2013

기존의 토공 자동화 연구들은 주로 GPS와 센서의 응용, 작업환경 모델링, 장비 진로계획, 작업 정보관리, 원격조정 등과 같은 주제에 관심을 두었다. 최근에는 건설자동화 연구분야에서 $CO_2$ 감축이 주요 관심사의 하나로 대두되었다. 토공작업의 경우에는 많은 종류의 건설장비나 로봇들이 관여되므로 건설현장에서 많은 양의 $CO_2$를 배출하는 작업이 되고 있다. 효과적인 토공계획과 건설장비 운영은 생산성 및 안전성을 증가시킬 뿐만 아니라 $CO_2$ 배출량도 줄일 수 있다. 본 연구에서는 3D 토공현장 모델, 2가지 시공법에 의한 3D 토량배분 방법, 토공작업 패키지 구성방법과 같은 그린 토공을 위한 몇 가지 자동화 개념을 제시하고 있다. 엑셀로 작성된 시뮬레이터를 개발을 통하여 주어진 토공작업에 대하여 3D 토량배분 계획을 수립하였고 $CO_2$ 배출량을 추정하였다.

• 대한토목학회논문집
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• 제36권3호
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• pp.551-564
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• 2016

토공작업은 건설공사에 기본이 되는 공종으로 건설장비에 의한 작업이 주를 이루고 있다. 최적 토량배분 및 장비운용은 건설공사 생산성에 많은 영향을 미치는 요소이다. 토공작업은 다수의 건설장비들의 협업에 의하여 진행되어지는 기계화 작업이며 건설장비로 인하여 많은 연료가 소비되는 작업이다. 현장에서 실질적으로 이루어지는 토공작업은 건설장비 운전자의 경험과 직관에만 의존하여 작업이 수행되고 있어서 비효율적인 측면이 있으며, 토공 작업 시에 많은 연료사용으로 인한 탄소배출은 환경적인 문제점을 발생시키고 있다. 근래에는 토공작업의 효율성을 향상시키기 위한 건설사업의 자동화 및 정보화 기술을 적용한 연구가 지속적으로 이루어지고 있다. 토공작업을 위한 휴리스틱스(Heuristics)는 시간이나 정보가 불충분하여 합리적인 판단을 할 수 없는 상황에서 신속하게 사용하는 전문가의 노하우이다. 이를 의사결정 요소로 고려하여 토량배분 계획에 적용하였으며, 토량배분 계획에 의하여 형성된 작업패키지를 형성하고 해당 작업을 위하여 건설장비의 효율적인 작업경로를 생성하도록 하였다. 시뮬레이션을 수행을 통하여 제시된 방법론이 건설장비의 공간간섭 및 전체 이동거리 측면에서의 효율을 검증하였다. 본 연구의 시스템을 적용하여 검증한 결과 건설장비의 공간 간섭률이 최소화되고 이동거리가 단축되어 생산성이 좋아지는 효율을 보였다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2016년도 춘계 학술논문 발표대회
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• pp.162-163
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• 2016

This paper presents a mathematical model for optimizing earthwork allocation plan that minimizes earthwork cost. The model takes into account operational constraints in the real-world earthwork such as material-type (i.e., quality level of material) and quantities excavated from cut-sections, required quality of material and quantities for each embankment layer, top-down cutting and bottom-up filling constraints, and allocation orders. These constraints are successfully handled by assuming the rock-earth material as the three dimensional (3D) blocks. The study is of value to project scheduler because the model identifies the optimal earth allocation plan (i.e., haul direction (cut and fill pairs), quantities of soil, type of material, and order of allocations) expeditiously and is developed as an automated system for usability. It is also relevant to estimator in that it computes more realistic earthworks costs estimation. The economic impact and validity of the mathematical model was confirmed by performing test cases.

• 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.

• 대한토목학회논문집
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• 제40권1호
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• pp.87-95
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• 2020

4차 산업혁명 시대의 도래와 IoT 기술의 접목을 통하여 건설산업을 발전 시키기 위한 다양한 연구가 국내·외에서 진행되고 있다. 특히 다수다종의 건설장비가 투입되는 대단지 토공현장에서 건설장비의 관제 시스템은 생산성 증대를 위하여 매우 중요하다. 이러한 이유로 건설장비 최적운영 플릿관리 시스템이 개발되었고, 현장에서 적용과정 중에 문제점이 도출되어 단계별로 개선이 필요하게 되었다. 건설장비 최적운영 플릿관리시스템의 현장 적용과정을 검증하기 위해 실제 현장에 사용되었던 데이터와 본 시스템을 이용하여 생성된 현장자료를 입력하고 시뮬레이션을 통해 데이터를 비교하여 생산성 분석을 진행하였다. 분석은 굴삭기와 덤프에 국한하여 진행하였으며, 분석결과 시간당 작업율이 4 %대로 증가, 반면에 원가는 4 %로 감소되는 것으로 나타났다. 적용한 현장에 따라서 분석결과는 상이할 수 있지만, 토공현장 단지사업에서 장비의 작업량 증가와 원가 감소를 보여준 것은 생산성 증대를 검증한 것으로 사료된다.

• 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.