• 한국건설관리학회논문집
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• 제21권5호
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• pp.55-63
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• 2020

토공 자동화는 건설 산업에서 유망한 기술로 주목받고 있으며, 토공 자동화 기술의 적용은 건설 현장의 포인트 클라우드 데이터(Point Cloud Data, PCD) 취득 및 처리로부터 시작된다. PCD는 광범위한 건설 현장의 특성상 백만 개 이상의 많은 데이터를 가지며, 이에 대한 원데이터의 처리 속도는 디지털 지형 모델(Digital Terrain Model, DTM) 생성 및 공사의 효율성 증가에 매우 중요한 요소이다. 현재 국내 설계기준에 적합한 PCD 처리 및 BIM 설계 통합 프로그램인 벤치마크 프로그램(Benchmark Program, BP)이 존재하지만, 사용자의 편의성과 효율성을 위한 수정과 개선이 필요한 상황이다. 본 연구에서는 BP의 기존 PCD 처리 기능을 유지하며, PCD 파일의 호환성에 대한 확장 및 컴파일(Compile) 기반 개발 환경, OpenGL의 활용 및 UI/UX 디자인을 이용한 개선 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램에 다양한 크기의 PCD를 로드 했을 때, 기존 프로그램과 비교하여 92~99%의 속도 향상이 있었다. 이 프로그램은 추후 PCD와 토공 BIM 기능을 통합하여 설계와 시공 사이의 간극을 줄이는 프로그램 개발의 기반이 될 수 있고, 나아가 토공 생산성 향상에 기여할 것으로 기대된다.

• Journal of Construction Engineering and Project Management
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• 제7권2호
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• pp.11-18
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• 2017

The cycle time of construction equipment for earthwork operations has a significant impact on project productivity. Elements that directly impact a haul vehicle's cycle time must be identified in order to accurately quantify the haul cycle time and implement strategies to decrease it. The objective of this research is to scientifically identify and quantify variables that have a significant impact on the cycle time of a dump truck used for earthwork. Real-time location data collected by GPS devices deployed in an active earthwork moving construction site was analyzed using statistical regression. External data including environmental components and haul road conditions were also collected periodically throughout the study duration. Several statistical analyses including a variance analysis and regression analysis were completed on the dump truck location data. Collected data was categorized by stage of the dump truck cycle. Results indicate that a dump truck's enter idle time, exit idle time, moving speed and driver visibility can significantly impact the dump truck cycle time. The contribution of this research is the identification and analysis of statistically significant correlations of variables within the cycle time.

• 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.

• 한국BIM학회 논문집
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• 제8권1호
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• pp.24-32
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• 2018

A construction machine guidance system is an assistance system that helps construction equipment operators dig grounds during excavation work at a construction site. This system has long been applied in the overseas countries of the United States, Japan and Europe. However, the system has not been paid much attention in Korea. The objective of this paper is to present a business model for adopting construction machine guidance systems in Korea and evaluate the effectiveness of applying the system to excavation work. The business model in this study shows a new process of applying construction machine guidance system, business stakeholders and revenues, and suggests the benefits to the business stakeholders. A field test of the construction machine guidance system proves that the system can be applied as a tool that can improve the productivity of excavation work. This productivity improvement consequently demonstrates that the business model in this study is a prospective challenge in improving the effectiveness of excavation work at the construction site.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제22권2호
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• pp.125-135
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• 2019

In recent years, the digital transformation age represented by the "Fourth Industrial Revolution", which is a universalization of digitalization across all industries, has become a reality. In the construction sector in 2018, the Ministry of Land, Infrastructure and Transport established the Smart Construction 2025 vision and established the 'Smart Construction Technology Roadmap' aiming to complete construction automation by 2030. Especially, in the construction stage, field monitoring technology using drones is needed to support construction equipment automation and on-site control, and a 3D geospatial information model can be utilized as a base tool for this. The purpose of this study is to investigate the factors affecting earthworks work in order to manage changes in site conditions and improve communication between managers and workers in the earthworks plan, which has a considerable part in terms of construction time and cost as a single type of work. Based on this, field management procedures and applications were developed.

• 대한토목학회논문집
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• 제42권5호
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• pp.689-699
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• 2022

최근 다양한 산업에서 첨단기술의 적용으로 높은 생산성 향상을 이루고 있지만 건설산업의 경우 생산성 향상이 비교적 낮게 조사되어, 이를 극복하기 위한 첨단기술 연구가 빠르게 진행되고 있다. 여러 첨단기술 중 3차원 스캔 기술은 실제 대상물을 손쉽게 디지털화 할 수 있다는 점에서 건설현장의 3차원 디지털 지형 모델 생성을 위한 기술로 널리 활용되고 있다. 특히 3차원 디지털 지형 모델은 토공 중장비의 자동제어 및 가이던스 등과 같은 건설 자동화의 기초자료가 될 수 있어 지형 스캔데이터의 높은 품질이 요구되고 있다. 3차원 디지털 지형 모델의 품질은 3D 스캐너의 성능 및 취득환경뿐 아니라 지형 스캔데이터 취득 후 3차원 디지털 지형 모델 생성을 위한 전처리 과정인 노이즈제거, 정합 및 병합과정 등 또한 많은 영향을 끼치고 있어, 지형 스캔데이터 처리의 성능 증진이 필요할 것으로 보인다. 본 연구에서는 3차원 디지털 지형 모델 생성을 위한 전처리 과정 중 정합과정에서 발생하는 지형 스캔데이터의 밀도 불균일 문제를 해결하고자 한다. 이를 위해 본 연구에서 개발한 정합 후처리 기술인 '픽셀기반 점군비교 알고리즘'을 제시하였으며, 실제 토공현장에서 취득한 지형 스캔데이터를 활용해 개발한 알고리즘의 성능검증을 수행하여 지형 스캔데이터 정합 후 불균일 문제의 개선 가능성을 검증하고 밀도 별 지형 스캔데이터에 대한 알고리즘의 최적 파라미터를 제시하였다.

• 한국지반환경공학회 논문집
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• 제20권3호
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• pp.15-20
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• 2019

확한 토공량 설계를 위해서는 충분한 량의 지반조사 자료가 필요하나 비용적인 문제로 인하여 제한적인 지반조사가 수행되고 있다. 정확한 토공량 예측을 위해서 지반의 층상정보를 추정하는 것은 중요한 사항이며, 이러한 제한적인 지반조사 데이터로부터 정확한 토공량 예측을 위해서는 지구통계학적(geo-statistical) 분석방법으로 지반 층상정보를 예측할 수 있다. 또한, 기시추된 지반 층상정보를 활용하여 기계학습을 통하여 모델을 학습하여 미시추된 지반 층상정보를 예측할 수도 있는데, 본 논문에서는 인공신경망을 통하여 미시추된 지반 층상정보를 예측하고 기존의 정규 크리깅 기법과 성능을 비교한다. 이를 위하여, 84공의 지반 층상정보를 활용한다. 84공의 지반 층상정보의 데이터셋 중에서 75공을 학습 데이터셋으로 활용하였고, 나머지 9공을 검증 데이터셋으로 활용하였다. 검증 데이터셋의 실측된 지반 층상정보와 정규 크리깅 기법과 인공신경망으로 예측된 지반 층상정보를 비교 분석한다.

• 대한토목학회논문집
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• 제34권5호
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• pp.1609-1623
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• 2014

최근 건설분야에 적용될 수 있는 자동화 시스템 개발을 위한 연구가 많이 수행되고 있다. 자동화 기술 적용시 효과가 높은 공종 중에서 건설기계의 의존도가 높고, 건축 및 토목공사에서 기본 공종인 토공을 대상으로 연구가 진행되어 왔다. 공사현장의 모델을 구축하여 자동화 시스템이 토공계획을 수립할 수 있는 기술과 단일 건설장비가 주어진 정보와 환경을 인지하여 작업을 수행할 수 있도록 하는 기술이 개발되었다. 자동화 토공시스템이 현장에 적용되기 위해서 해결되어야 할 문제들이 여전히 많이 있지만, 그중에서 중요한 한 가지가는 다수 및 다종의 건설장비들이 협업작업을 수행할 수 있도록 하는 기술을 제공해야만 하는 것이다. 본 연구에서는 사람들의 협업시스템과 의사결정 방법을 모방한 건설시공 시스템을 개발하는 것을 목표로 하고 있으며, 시스템 개발을 위하여 인공지능 분야에서 사용하고 있는 멀티에이전트 개념을 적용하였다. 멀티에이전트 기반 시스템 개발을 위하여 에이전트의 구성과 기능을 제안하고 있으며, 에이전트간 협업 및 중재를 위한 프레임워크를 제시하였다. 그리고 투입되는 건설장비인 다수의 굴삭기와 다짐장비의 효율적인 진로계획과 협업작업시 간섭효과의 최소화 및 중복작업 방지를 위한 방안도 제시하였다. 아직은 이론적인 개념을 제시하고 있는 단계로 가상 시뮬레이션에 의하여 효과를 검증하고 있으나, 추후에는 물리적인 시스템의 구축을 통하여 현장에 적용하기 위한 실증연구를 수행해야 할 것이다.

• 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 2007년도 정기학술발표대회 논문집
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• pp.343-346
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• 2007

최근 제조업의 자동화 및 로봇기술의 발전은 건설업에서 고도의 자동화 기술이 매우 유용할 수 있음을 보여주고 있다. 그러나 첨단기술의 일부만이 건설업에 적용되고 있는데 이것은 작업의 위치가 수시로 변경되고 재료, 장비 및 작업자가 항상 움직이는 건설현장의 특성 때문이다. 단지개발과 같은 토공작업은 매우 반복적이고 지루한 작업이며 많은 건설장비가 필요한 작업이기 때문에 자동화 기술을 적용하기에 좋은 후보분야이다. 본 논문에서는 자동화 토공을 위하여 옥트리 모델을 이용하여 작업환경을 모델링하고 효과적인 굴삭기 플랫폼 이동계획을 생성하는 방법을 제시하고 있다. 굴삭기 플랫폼의 이동경로를 생성하기 위하여 숙련된 작업자와 공사관리자의 노하루를 제안된 토공작업계획 모델에 반영하였다.