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ICT/정보통신 ‘Robotics Transformation(RX)’로 변화하는 건설업

  • 관리자 (irsglobal1)
  • 2021-01-05 23:35:00
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출처 : https://digitalist-web.jp/business/200730_construction-robotics-transformation/

 

노동자의 감소, 기술자의 고령화, 비접촉 일하는 방식 실현. 건설 업계에서는 이러한 과제를 해소하기 위해 본격적으로 ‘RX : 로보틱스 트랜스포메이션 : 로봇 변혁(Robotics Transformation)’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 ‘RX : 로보틱스 트랜스포메이션 : 로봇 변혁(Robotics Transformation)’을 실현하기 위한 시책을 서두르고 있다.

 

최근 몇 년 사이 본격적으로 도입하기 시작한 건설회사

 

시미즈건설이 자율적으로 가동하는 건설 로봇을 도입

 

젊은 노동력이 부족하고 숙련된 기술자가 대량으로 이직할 것이 우려되는 상황 속에서, 로봇 기술을 비교적 빠른 시기부터 도입하기 시작한 것은 시미즈건설이다. 당사의 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.

 

 

시미즈하우스가 ‘대화하는 시공 로봇’을 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.

 

<영상> Carry・Shot : 건축 시공 로봇 천장 석고보드 부착 시범

https://www.youtube.com/watch?v=s410br5HVDQ&feature=youtu.be

 

다이세이건설이 철근 결속 로봇을 도입

 

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.

 

<영상> 자율형 철근 결속 로봇 ‘T-iROBO® Rebar’를 개발

https://www.youtube.com/watch?v=kOmoJesI7n0&feature=emb_logo

 

오바야시구미가 균열 자동 검출 로봇을 도입

 

건설 현장에서 노동력 부족에 대처하고 작업 효율을 향상하기 위해 로봇을 활용하는 방식도 점점 더 발전하고 있다. 오바야시구미는 건축물의 균열을 검출하는 데 로봇 기술을 활용하고 있다. 이전부터 건축물의 균열을 자동으로 검출하는 기술은 있었지만, 로봇을 활용하는 기술이 아니었으며, 직접 보고 점검하는 것에 비해 균열의 검출 비율과 균열의 계측 정밀도가 낮았다. 또한 균열을 검출하는 데에는 가까이에서 찍은 영상이 필요하기 때문에, 대규모 건축물에서는 촬영 매수가 매우 많아지기 때문에 높은 곳에 있는 구조물의 경우 촬영하기 위해 고소 작업차나 드론을 필요로 하는 등, 작업 시간과 비용이 많이 들었다.

 

그런데 오바야시구미는 더욱 짧은 시간 안에 경제적으로 실시할 수 있는 균열 점검 방식으로서, AI를 활용하는 균열 자동 검출 로봇을 개발하였다. 후지필름이 제공하는 AI에 의한 화상 분석 기술을 활용하는 ‘사회 인프라 화상 진단 서비스’와 특수한 고성능 카메라의 이미지를 조합함으로써 콘크리트 표면의 균열 폭과 길이를 높은 정밀도로, 짧은 시간 내에 자동으로 검출할 수 있게 되었다.

 

원거리에서 찍은 영상을 사용하여 균열을 자동으로 검출하고, 최대 50m 떨어진 장소에서 0.1m의 균열을 검출할 수 있다고 한다. 이 기술이 작업 시간과 비용을 크게 절감하는 데 도움을 주었다.

 

<사진> 광범위(폭 약 8m)를 촬영한 경우의 균열 점검 예

 

가속화하는 건설 RX는 건설 업계를 어떻게 바꿀까

 

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.

 

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.

 

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.

 

 

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