건물을 짓고 기반시설을 조성하는 건설은 인간의 꿈과 욕구가 가장 현실적으로 투영되는 행위입니다. 경제적인 측면은 물론 기술적인 부문과 예술적인 측면까지 당대 인류의 모든 것이 아낌없이 투자되는 영역이기 때문입니다. 이에 따라 건설 프로젝트는 대규모 인력과 자재, 장비의 투입과 함께 기능인력의 숙련도에 크게 의존하는 산업으로 발전해 왔습니다. 현대의 건설업은 토공, 전기, 콘크리트, 철골, 방수, 미장 등 최대 40개가 넘는 기술의 종합적인 집약체입니다. 또한 이들 각각의 공종에 특화된 기능인력과 건설장비들이 투입되기 때문에 간헐적인 간섭과 병목현상 등의 예기치 않은 지연요소와 불확실성이 커 자동화가 어려운 산업 분야로 남아 있습니다. 하지만 인구 고령화와 3D업종에 대한 기피 현상 속에 국내 건설업의 전문인력 부족은 심각한 수준에 이르고 있습니다.

지능형 건설자동화 연구센터의 설명에 따르면, 2001년 62.5%이던 40대 이상의 건설인력 비율은 2015년 83.2%에 이르렀고, 센터가 출범한 2018년에는 약 12만 명의 숙련공이 부족한 것으로 추정됐다고 하는데요. 이처럼 가속화되는 건설 숙련공 부족 문제에 대처하기 위해 정부는 인건비가 저렴한 외국인 근로자에게 노동시장을 개방하는 노동정책을 유지해왔습니다. 하지만 이 같은 노동정책은 단기적 수요는 충당할 수 있을지 몰라도 장기적인 측면에서 의사소통 문제로 인한 생산성 저하와 안전사고 증가, 코로나 사태로 인한 인력 수급의 불안정성 같은 악순환을 야기할 수밖에 없습니다. 또한 외국인 노동자들이 주로 단순작업을 반복하는 보조 인력에 머물러 갈수록 대형화되고 기술적으로 복잡해지는 건축물의 품질을 담보할 숙련공과 관리자의 고갈은 국내 건설업계가 시급히 해결해야 할 최우선의 과제가 되고 있습니다.

이 같은 범국가적 노력 속에 지능형건설연구센터는 디지털, 장치화, 탈노동화의 3개 키워드를 중심으로 21세기 우리 건설업의 생존을 좌우할 지능형 건설자동화 연구에 매진하고 있습니다. 4차산업혁명의 신기술 적용으로 이제 생산현장에서 사람을 찾기 힘들어지고 있는 제조업의 스마트팩토리처럼 시공과 공정-품질-안전 관리, 품질보증에 이르는 건설 전 과정을 자동화하는 기술들입니다. 이를 통한 궁극의 목표는 21세기 최고의 혁신사례로 꼽히는 테슬라의 기가프레스 같은 지능형 자동화 생산체제를 건설현장에 구현하는 것입니다.

지능형건설연구센터는 이를 위해 ▲지능형 건설관리 ▲장비 및 인력 생력화 ▲지능형 건설보증 등의 3대 플랫폼 기술개발에 연구력을 집중하고 있습니다. 지능형 건설관리 플랫폼(i-Manager)은 입체적으로 변화하는 시공 중의 시설물을 실시간으로 관리·감독하는 요소기술들의 집약체입니다. 성공적인 건설 프로젝트는 진도와 품질, 안전 등의 주요 성과지표의 관리역량에 따라 좌우됩니다. 따라서 소수의 인력 또는 무인으로 성과지표를 초와 분 단위로 집중 관리할 수 있는 지능형 무인정보수집장치, 인간 관리자를 대신해 수집된 영상과 신호를 분석하는 정보분석 자동화, 분석된 정보를 성과지표 관리에 적용하는 현장관리 자동화 기술이 개발되고 있습니다.

건설 산업은 인적자원의 숙련도에 대한 의존도가 높고, 이런 인력들의 노무비가 총 공사비의 30~40%를 차지합니다. 따라서 노무생산성 혁신은 건설 생산성의 경쟁력을 확보하는 핵심적인 기술 분야에 해당합니다. 장비 및 인력 생력화 플랫폼(i-Crew)은 시공장비와 인력을 통합해 병목현상과 대기시간을 줄이는 협동 로보틱스 기술의 집약체입니다.

건설현장에서는 온실가스, 분진, 소음. 진동 등 다양한 환경문제가 발생하며 이는 많은 민원을 촉발합니다. 또한 지반과 구조체, 가설물 등의 구조적 안전성이 시시각각 변하고 예상하지 못한 사고로 인해 인명손실과 공사중단 사태가 발생해 생산성을 급감시키곤 합니다. 따라서 공사중단을 예방하기 위해서는 건설현장의 환경성능, 구조체 및 가설물의 안전성, 지반 및 흙막이의 안전성을 실시간으로 보증하는 기술개발이 요구되는데요. 지능형 건설보증 플랫폼(i-Assurer)은 이런 환경변화를 사전에 파악해 대응하는 센싱 기술 기반의 관제기술들입니다.

지능형건설자동화연구센터는 현재 기술성숙도(TRL, Technical Readness Level) 4단계로 실험실 규모의 성능평가가 진행되고 있는 보유 기술들을 실제 환경의 상용화 단계인 7단계까지 끌어올리기 위한 노력에 더욱 박차를 가하고 있습니다. 이를 위해 기술사업화를 위한 연구소기업 등의 창업과 비즈니스 모델 개발에도 여념이 없는데요. 이동은 센터장과 연구진들은 “일반적인 제조업과 달리 거대한 규모의 실증시공 사례가 필요한 까닭에 상용화로 가는 길이 더욱 험난할 수밖에 없다”면서도 “먼 훗날의 일로만 상상했던 스마트 건설을 하루 속히 실현시켜 우리 기업들이 다시 한 번 세계의 건설현장을 호령할 수 있게 하도록 최선을 다하겠다”고 다짐하고 있습니다.