건설산업은 디지털 트랜스포메이션(DX) 시대의 경계에 직면해 있다. 4차 산업혁명의 등장으로 건설산업에서 큰 변화가 일어나고 있으며 이것은 디지털 산업의 발전 방향으로 건설산업을 변화시킬 것이다. 그중에서도 특히 ‘스마트 건설’이 주목받고 있다. 

건설업에서는 야외작업이나 현장 간의 빈번한 이동, 날씨 등 외부환경에 의한 근무상황의 변화가 필연적으로 빈번히 일어날 수 있다. 그 때문에 타업종에서 실행되는 시스템에 의한 업무 표준화나 자동화·로봇화가 구현되기 어려운 업계로 여겨져 왔다. 그러나 향후 노동시장의 축소가 진행되고 있는 가운데, ICT 활용에 의해 어떻게 업무개선을 실현할 것인지는 업계 전체의 최대 과제 중 하나라고 할 수 있다.

신종 코로나바이러스감염증-19(코로나19)에 의해 건설산업 전반에 영향을 미치고 있으며 많은 변화를 불러일으키고 있다. 건설업의 근무방식도 크게 변화하고 있다. 공공공사가 중단되는 일도 잦아졌고 일부 건설사는 현장을 폐쇄하기도 했다. 포스트 코로나 시대에 일상화된 사회적 거리두기, 재택근무, 높아진 위생 수준 등의 사회적인 변화와 더불어, 건설산업 전반에 걸쳐 변화는 급속하게 진행하고 있다.

산업조사 전문업체인 IRS글로벌이 ‘건설현장 안전과 생산성 향상을 위한, 스마트 건설 글로벌 동향과 사례 분석’ 보고서를 발간했다. IRS글로벌은 건설 현장의 안전과 생산성 향상을 위해 미래 건설산업이 나아가야 할 방향으로 ‘스마트 건설’을 제시하는 바이다.

건설산업의 디지털 트랜스포메이션, 스마트 건설에 관심이 있는 기관·업체의 실무담당자들에게 연구개발, 사업전략 수립에 도움이 되기를 바라는 마음에 조사를 기획했으며 스마트 건설 관련 연구개발 및 사업을 진행하는 관계자들에게 유용한 정보로 활용돼 미력하나마 국내 건설산업의 경쟁력 강화에 기여할 수 있는 자료가 되기를 기대해본다고 밝혔다.

자료 : IRS글로벌 

정리 : 월간중장비 편집부

노동자의 감소, 기술자의 고령화, 비접촉 일하는 방식 실현. 건설 업계에서는 이러한 과제를 해소하기 위해 본격적으로 ‘로보틱스 트랜스포메이션’, ‘로봇 변혁’을 진행하고 있다.

건설 업계는 지금 다양한 과제에 직면해 있다. 특히 노동력 부족이 심각하며, 일본 건설업 연합회(일건연)는 2025년에는 60세 이상의 숙련된 기술자가 대량으로 이직할 것으로 예상하며, 업계 전체에서 약 35만 명의 노동력이 부족해질 것이라 한다.

노동력 부족, 숙련된 기술자의 고령화와 대량 이직, 더 나아가 작업 현장의 생산력 향상, 인건비를 포함한 비용 절감 등 이른바 ‘건설 업계의 공통 과제’를 어떻게 해소해야 할까. 건설 분야에서 디지털 기술을 활용하는 데에 기대해볼 수 있다.

최근에는 신종 코로나 바이러스 감염증의 확산으로 인해 사람과 사람이 직접 접촉하지 않는 ‘비접촉’ 일하는 방식이 요구되며, 건설 분야에서도 디지털 기술이 본격적으로 활용되기 시작했다.

그 중에서도 크게 주목받고 있는 것이 로봇 기술이다. 로봇 시공 및 로봇에 의한 자재 운반 등 건설 업계에서는 건설회사를 중심으로 시책을 서두르고 있다.

젊은 노동력이 부족하고 숙련된 기술자가 대량으로 이직할 것이 우려되는 상황 속에서, 로봇 기술을 비교적 빠른 시기부터 도입하기 시작한 것은 시미즈건설이다. 이 회사의 목표는 생산성 향상 뿐 아니라 임금 개선 및 휴일 증가 등 로봇을 활용함으로써 일하는 사람의 처우를 개선하는 것이다.

2016년에 로봇과 현장에서 일하는 사람이 협업하면서 공사를 진행하는 새로운 시스템 ‘Shimz Smart Site’를 구축하였다. 자율적으로 가동하는 건축 로봇을 개발하여, 현장에서의 생산성 향상과 효율 향상을 실현하였다.

예를 들어 자재 수평 운반 로봇 ‘Robo-Carrier’는 운반하는 자재를 선택하고 운반할 곳을 태블릿을 통해 입력하면, 자재를 지정된 장소로 운반한다. 레이저 센서가 실시간으로 공간 형태를 인식하여 장애물 등을 피해간다.

보통 건물 내부 공사에서는 자재 등을 현장의 작업원이 설치 장소로 직접 운반하는 경우가 많아, ‘대부분의 작업 시간은 물건을 옮기는 데 사용된다’고 할 만큼 효율에 대한 과제를 갖고 있었다. 이것은 로봇이 자율적으로 자재를 옮김으로써, 현장의 작업원을 지원하기 위한 시책이다.

2. 시미즈하우스, ‘대화하는 시공 로봇’ 도입

건설 현장에서의 신체적 부담이 큰 작업을 로봇으로 대체함으로써, 현장에서 일하는 사람과 로봇이 협동하는 시책도 이루어지고 있다. 시미즈하우스는 티엠작크와 함께 천장의 석고보드 부착용 로봇 ‘Carry’와 ‘Shot’을 개발하였다.

두 대의 로봇이 AI를 통해 상호간에 커뮤니케이션을 취하면서 연계하여 작업한다는 것이 특징이다. ‘Carry’는 천장 석고보드의 위치를 결정하고 운반하며, ‘Shot’은 나사를 박는다.

하지만 모든 작업 공정이 로봇으로 완전 자동화된 것은 아니다. 먼저 Carry가 시공 장소의 정확한 위치를 측정하고, 작업원에게 필요한 석고보드의 크기를 전달하며, Shot에는 시공 위치 및 나사를 박을 위치를 전달한다.

작업원이 석고보드를 Carry에 싣고, Carry가 운반하여 천장에 위치를 맞춘 다음 Shot이 나사로 고정한다. 어디까지나 작업원과 두 대의 로봇이 함께 작업함으로써 작업원의 신체적인 부담을 줄여주고, 정밀도 높은 작업을 실현하고 있다.

건설 현장의 발판 조립 등 철근 공사에서 작업원을 지원할 때에도 로봇이 크게 활약할 것으로 기대된다. 철근 공사는 기술자의 고령화 및 노동력 부족에 시달리고 있으며, 이전부터 작업 효율 향상 및 생산성 향상이 요구되어 왔다.

다이세이건설은 치바 공업대학과 함께 교차하는 철근을 철사 등으로 고정하는 철근 결속 작업을 반복적으로 실행하는 로봇 ‘T-iROBO® Rebar’를 개발했다. 이를 통해 철근 공사 중 20%를 차지하는 철근 결속 작업을 자동화할 수 있다. 게다가 로봇이 결속 작업을 하는 동안 현장의 작업원은 다른 작업을 할 수 있으므로, 생산성을 향상하는 데에도 도움이 된다.

이러한 건설회사에 의한 로봇 개발 및 기술 혁신 시책을 통해 건설 업계의 RX는 더욱 발전할 것으로 예상된다. 하지만 건설 업계의 RX의 발전을 저해하는 과제 역시 존재한다.

지금까지 살펴본 것처럼 건설회사에서는 시공 로봇 및 시공 지원 도구를 개발하고 있다. 하지만 그것을 실제로 사용하는 협력회사가 볼 때는, 각기 다른 조작 방법을 습득해야 하는 등 부담이 크다.

또한 건설회사에서 개별적으로 시공 로봇을 개발하게 되면 개발 비용이 많이 들어가고, 그 비용을 회수할 수 있을 만큼의 양산이 어려우며, 결과적으로 로봇 본체의 가격이 폭등하여 보급을 저해할 수 있다.

1. 가고시마건설과 다케나카 공무점의 기술 제휴

이러한 과제를 해결하려면 ‘클로즈드 이노베이션’에서 벗어나 ‘오픈 이노베이션’으로 전환해야 한다. 그 시책으로서 주목해야 하는 것은 가고시마건설과 다케나카 공무점의 기술 제휴다. 두 회사는 ‘건설 RX 프로젝트’ 팀을 설립하고, 개발이 완료된 기술을 상호간에 이용하고 있으며, 향후 기술 개발에 있어서도 적극적으로 협력함으로써, 건설 업계 전체의 생산성을 향상하고 매력을 향상하기 위해 노력하고 있다.

구체적으로 말하면, 중복하여 행해지는 유사한 기술의 개발을 줄이고, 시공 로봇의 보급을 가속화하고 있다. 시공 로봇의 보급이 가속화함에 따라 생산 대수가 증가하면, 로봇 본체의 가격이 낮아지게 된다.

또한 개별적이 아니라 두 회사가 협력하여 로봇을 개발함으로써 로봇의 종류가 줄어들고, 실제로 사용하는 협력회사가 습득해야 하는 조작 방법의 종류도 줄어든다. 이로 인해 조작 방법을 습득해야 하는 부담이 줄어들어, 생산성이 향상된다.

앞으로 두 회사는 ‘기계 원격 조작 시스템’ 및 ‘장내 운송 관리 시스템’을 공동으로 개발할 예정이다. 또한 개발이 완료된 기술을 상호 이용하고자 가고시마건설이 개발한 ‘용접 로봇’과 다케나카 공무점이 개발한 ‘청소 로봇’을 두 회사의 현장에서 활용해 나간다.

2. 다이세이건설 오픈 이노베이션 시책 ‘TOI Lab’

그밖에도 다이세이건설은 오픈 이노베이션 시책 ‘TOI Lab.’을 전개하고 있다. 공동 가치 창출을 통한 이노베이션 실행을 위해 각종 프로젝트를 수행하고 있다. 또한 시미즈건설은 오픈 이노베이션 시책으로서, 10동이 넘는 실험동을 활용하여, 대학 및 공공 연구기관, 서로 다른 업종의 민간기업 등과 공동 연구 및 공동 개발을 진행하고 있다.

이처럼 오픈된 기술을 통해 건설 업계 전체가 RX를 실천하고, 공통의 과제인 노동력 부족 및 작업원의 고령화, 생산성 향상 등을 해결하기 위한 변혁이 요구되고 있다. 건설 업계에서는 RX의 발전이 하나의 계기가 되어 독자적인 기술을 고집하는 ‘경쟁’에서 협력회사 및 다른 업종과 함께 하는 오픈 이노베이션을 통한 ‘공동 가치 창출’, ‘협력’으로 전환하고 있다.