• 국제학술발표논문집
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• The 6th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.673-673
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• 2015

Earthwork is an operation that provides space for structures, and it takes up a large portion of the construction costs in a construction project. In large-scale earthwork, numerous types of construction equipment are used in the operation. The types of equipment should be selected based on the field conditions and the construction methods. These construction vehicles are constantly changing positions during the earthwork operation. Therefore, the equipment operators require effective communication to ensure the efficiency of the earthwork operation. All equipment operators should exchange information with the other equipment operators. Information should be exchanged continuously to support decision making and increase productivity during the earthwork operation at the construction site. This paper investigates the attributes required for an information interface between construction vehicles during an earthwork operation. This paper 1) discusses the importance of an information interface for construction vehicles in order to increase productivity during an earthwork operation, 2) analyses the types of attributes that need to be communicated between construction vehicles, and 3) provides a database that has been built for attribute control. The database built for the information interface between construction vehicles will enhance communication between vehicle operators. Table I shows the typical attributes that should be shared between the excavator operator and the dump truck operator. This information needs to be shared among the operators, as it helps them to plan the earthwork operation in a more efficient manner. A database has been developed to store this information in an entity relation diagram. A user-interface display environment is also developed to provide this information to the operators in the construction vehicles. The proposed interface can help exchange information effectively and facilitate a common understanding during the earthwork operation. For example, the vehicle operators will be aware of the planned volume, excavated volume, transportation time, and transportation numbers. As a part of this study, mobile devices, such as mobile phones and google glasses, will be used as hands-on communication tools.

• 대한토목학회논문집
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• 제37권1호
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• pp.167-174
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• 2017

토공작업은 자연지반을 정지하거나 터파기를 통해서 구조물을 설치하기 위한 공간을 제공한다. 대규모 건설공사의 경우 토공작업은 굴삭기, 도저, 덤프트럭 등 대형장비가 투입되며, 장비와 장비간 그리고 토공작업에 투입되는 관리자간 인터페이스(interface)가 발생된다. 따라서 토공작업의 효과를 높이기 위해서는 건설장비 조종원간 커뮤니케이션(communication)이 필요하며, 토공작업의 프로세스를 분석하여 커뮤니케이션을 향상시켜야 한다. 본 연구는 건설공사의 토공작업 프로세스를 분석하고, 스마트 글래스 기술을 적용하여 커뮤니케이션 효과를 높이는 것을 목적으로 한다. 본 연구에서는 프로세스 다이어그램을 사용하여 토공작업을 모델링 했으며, 토공작업 프로세스 상에서 생성되는 데이터에 대한 클래스 다이어그램을 작성했다. 또한 토공작업에서 생성되는 데이터를 저장하고 재사용하기 위해서 데이터베이스가 구축되었다. 최종적으로 스마트 글래스 기술을 적용하여 토공작업 중 데이터 인터페이스 효과를 높이기 위한 프로토타입이 개발됐다. 프로토타입 개발 결과 스마트 글래스는 수신호, 경적소리 등 단순한 데이터 전달방식을 벗어나서 토공작업에 참여하는 관리자와 건설장비 조종원간 지속적인 의사소통이 가능하게 할 것으로 평가된다.

• 국제학술발표논문집
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• The 6th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.245-247
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• 2015

The Building Information Model (BIM) is gaining wide popularity in the construction industry. This attempt is, however, limited to a predefined operation of structural facilities. The application of BIM can be extended to include undefined operations in earthwork construction. The objective of this paper is to introduce the concept of an earthwork BIM environment that is currently under development in the Construction System Laboratory at Pusan National University. First, this paper defines the concept of earthwork BIM. Second, it discusses the key aspects of earthwork BIM, including 1) geographical information, 2) equipment configuration, and 3) equipment position. In the future, the 3D BIM environment will be tested at an actual construction site to determine its applicability, and it will be extended to include construction equipment such as bull dozers and pay loaders.

• 대한토목학회논문집
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• 제35권3호
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• pp.699-706
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• 2015

건설공사에서 토공작업은 구조물이 시공될 공간을 만드는 중요한 역할을 한다. 토공작업을 위해서는 다수의 장비조합이 필요하다. 이러한 장비들은 토공작업에 투입되어서 상호간에 협업을 통해서 성토 또는 절토와 운반의 역할을 수행한다. 본 연구의 목적은 토공작업에 투입된 건설장비 간 정보 인터페이스를 활성하기 위해서 필요한 프로토타입을 개발하는 것이다. 연구목적을 달성하기 위해서 본 연구에서는 토공작업에 투입된 건설장비 간 정보 인터페이스를 분석하고, 속성정보를 사용하여 데이터 모델링했으며, 모델링 결과를 기반으로 건설장비 협업체계를 지원하기 위한 건설정보 인터페이스 프로토타입을 제시했다. 프로토타입 결과를 살펴보면 일반적인 토공작업시 처리되는 일반적인 정보뿐만 아니라 장비와 장비간 정보 인터페이스를 표현하여 작업효율을 높일 수 있다는 것을 보여준다.

• 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.

• 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.

• 국제학술발표논문집
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• The 6th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.537-539
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• 2015

considerate operation is a major issue in the equipment-intensive operation. Identifying an optimal equipment combination is important to achieve low-energy operations. An Earthwork operation planning system, which measures the energy consumption of construction operations by taking into account construction equipments' engineering attributes (e.g., weight, capacity, energy consumption rate, etc.) and operation conditions (e.g., road condition, attributes of materials to be moved, geometric information, etc.), is essential to achieve the low-energy consumption. This study develops an automated computerized system which identifies an optimal earthmoving equipment fleet minimizing the energy consumption. The system imports a standard template of earthmoving operation model and compares numerous scenarios using alternative equipment allocation plans. It finds the fleet that minimizes the energy consumption by enumerating all cases using sensitivity analysis. A case study is presented to verify the validity of the system.

• 국제학술발표논문집
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• The 9th International Conference on Construction Engineering and Project Management
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• pp.1194-1201
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• 2022

The existing literature has witnessed the importance of productivity assessment and deducing factors affecting it. However, yet many models have shown limitations in practical applications in actual construction sites for process planning due to uncertainty and lack of data. This research presents a productivity assessment and database generation framework using simulation and compares the results with RSMeans to derive appropriate equipment combinations alternatives for earthwork operations. Data of 15 different conditions was collected from 5 different construction sites. Prediction accuracy above 90% were achieved for the simulation models with average error rate of 7.4%. The construction productivity assessment framework presented in this study is expected to be highly applicable to operation planning for earthwork operations.

• 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.

• 한국도로학회논문집
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• 제13권4호
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• pp.1-8
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• 2011

도로 공사나 토지 공사에서 대규모 절성토 개발 시 설계되는 토량이동계획에서 호수나 습지와 같이 이동불가능한 제척지를 고려해 최적 토량이동 경로 계산 알고리즘을 제안한다. 대규모 절성토 내 토량의 이동계획 수립은 운반단가에 많은 영향을 미치므로 사전에 토량이동계획을 수립해야한다. 선형계획법을 이용한 토량이동 최적화에 대한 연구는 있었으나 이동불가능한 제척지에 대한 영역을 고려한 토량이동 최적화에 대한 연구와 시스템 구현은 없었다. 대부분의 경우는 설계자가 제척지를 고려해 수작업으로 토량이동경로를 조정하고 있다. 본 논문에서 제시한 모델은 먼저 제척지 영역을 평면다각형 위상정보로 변환한 후 $A^*$알고리즘을 이용하여 여러 가시점 경로를 계산한다. 이 경로에 선형계획법을 이용하여 토량이동 최적화를 위한 최소비용 경로를 얻는다. 본 논문에서는 최적 토량이동 설계시스템을 실현함으로써 제시한 모델의 타당성을 입증한다.