2021년 주목할 건설 기술의 5가지 트렌드는?
코로나19 팬데믹이 장기화되면서, 사람들 사이의 안전 거리를 지키기 위해 공간을 가상으로 경험하고 이해하는 방법을 마련해야 한다는 요구가 점점 커지고 있다. 데이터를 보다 직관적이고 긴밀하게 공유하는 것도 혁신을 위한 우선 순위에 자리하고 있다.
2021년에 주목해야 할 다섯 가지 건설 기술 트렌드 목록에서 건설 업계도 현 상황에서 사람들을 안전하게 지킬 수 있는 창의적인 방법을 찾고 있다는 것은 분명한 사실이다. 또 물리적 현장에 있지 않으면서도 현장에서 일어나는 일에 대한 사람들의 이해를 높일 수 있는 방법도 속한다.
1. 소형 라이다(LIDAR)
라이다는 건설 현장에 세워진 것이 디지털 BIM(Building Information Modeling, 빌딩 정보 모델링)과 일치하는지 확인하는 가장 정확하고 효율적인 방법이다. 기존의 레이저 스캐닝 하드웨어는 부피가 크고 불편했으며, 단일 용도였다. 하지만 이는 애플과 구글이라는 두 거대 소비재 기술 업체의 주도로 변하고 있다.
애플의 아이폰 12 프로와 최신 아이패드 프로에는 라이다 스캐너가 내장돼, 물체와의 거리를 측정하는데 나노 초 단위의 레이저 진동을 이용한다. 이 데이터는 심도와 복합성 면에서 뛰어난 3D 지도 제작에 통합될 수 있다.
마찬가지로, 구글은 고급 동작 탐지기로 작동하는 레이더 기반 시스템을 개발 중이다. 소비자를 위한 스마트폰들의 경우, 라이다 시스템이 애플의 ARkit(AR 키트)와 같은 증강현실 애플리케이션들을 주로 활성화시키며 합성된 환경과 캐릭터들을 실존하는 대상에 결합시킨다. 이는 건설 현장에도 큰 도움이 될 수 있는데, BIM 모델을 현장으로 옮기거나 완공된 건물의 순환로를 훑고, 석고판을 굳히기 전 사용 패턴을 감지하는 작업에 이용할 수 있다.
소형 라이다를 건설 현장에 도입하는 것은, 이러한 현장들이 가진 극도의 역동성을 운용하는 이상적인 방법이다. 재료와 인력이 현장들 사이를 이동함에 따라, 라이다는 각각의 단계를 뛰어난 정밀도로 거의 실시간 기록할 수 있다. 큰 규모의 기반 시설을 유지 보수하는 데도 쓰일 수 있는데, 전력망과 같이 사람의 눈이나 CCTV 채널이 닿기에는 너무 넓은 장소들에 특히 유용하다.
실내에서는 라이다가 안전에 위험을 줄 수 있는 벽의 균열이나 결함을 감지할 수 있다. 보다 상세한 최신 동선 안내와 위험한 장소에서 대면 검사의 필요성 감소는 건설 안전에 도움을 준다. 애플은 최근 머리에 장착할 수 있는 라이다 센서를 연구 중인데, 작업자들이 툴을 사용하거나 중장비를 조종하는 동안 핸즈프리로 이용하기에 알맞다.
2. 건설 현장 충전
배터리 크기가 커지면서, 건설 현장에서 전기를 사용한다는 것은 더 깨끗하고 지속가능한 운용을 의미한다. 건설 중장비는 재충전이 가능한 추세를 따른다. 굴삭기, 기중기, 굴착 장치 및 대형 트럭은 태양열, 풍력 또는 지열과 같은 그 전력 공급원만큼이나 탄소중립적이고 효율적이게 될 것이다.
배터리 비용이 급감하면서, 가몬스 건설(Gammons Construction)은 선적 컨테이너 크기의 에너테이너(Enertainer)라는 리튬 이온 배터리를 배치하여 디젤 가스 없는 건설 현장을 구축했다. 탄소발자국이 더 적을 뿐만 아니라 (특별 제작이거나 디젤 엔진을 개조한 것일 수 있는) 이 유닛은 신뢰도가 더 높고 유지 보수가 덜 필요하다. 소음과 오염의 감소는 또한 주거지역에서 건설작업을 더 오래 지속할 수 있도록 해준다.
이 유닛들의 대부분은 여전히 전원 코드가 필요하지만, 이 또한 언젠가는 과거의 일이 될 수 있다. 샌프란시스코에 위치한 스타트업이자 오토데스크 기술 센터(Autodesk Technology Center) 입주사인 피온 테크놀로지스(PHION Technologies)는 전원 코드나 충전 패드가 필요 없이 거의 12 피트(약 3.7m) 거리의 충전기까지 닿을 수 있는 무선 전력 및 데이터 시스템의 시제품을 개발했다. 궁극적인 목표는 건설 로봇을 위한 위치 추적 기능을 제공하고 무선 네트워크 연결을 돕는 30피트(약 9.1m) 반경의 확장 가능한 전력이다.
3. 어디서든 현장 주시 가능
코로나19 상황은 모두가 원격 협업을 집중 훈련하는 과정이 됐다. 하지만 전염병 유행 상황 이전에도 어떤 회사들은 건설 소프트웨어와 하드웨어가 어떻게 원격 협업에서 더 잘 작동될 수 있을지 연구해왔다. 리졸브(Resolve)가 그 예다. Resolve는 설계자와 건설자들이 BIM 모델을 다양한 규모로 검사할 수 있게 해주는데, 거인처럼 위에서 내려다보거나 지층 높이에서 보며 층별로 살펴볼 수 있다. 리졸브는 오큘러스 퀘스트(Oculus Quest) 무선 헤드셋을 이용하고 오토데스크의 BIM 360로 작동하는데 복잡한 모델을 몰입형 가상 현실 환경으로 바꿔주고, 음성을 문자로 전환해주며, 다채로운 아바타가 가상 모델 내에서 측정과 스케치를 할 수 있도록 해준다.
오토데스크 기술 센터 입주사인 캐나다의 자이트다이스(ZEITdice)는 디지털 모델 대신 고화질의 저속촬영 카메라를 이용해 원격 협업에 대해 다른 접근법을 취한다. 건설 현장을 찍은 방대한 양의 영상들을 분석해 기계 학습을 이용한 패턴 및 변칙을 인식하고, 효율성과 안전성 향상 보고를 생성하며, 열과 적외선 이미지화를 제공한다.
이러한 종류의 데이터를 현장으로 가져오는 하드웨어는 핸즈프리에 작동도 쉽다. 부직스(Vuzix)의 스마트 안경은 GPS 센서, 3축 가속도계, 스피커, 마이크 및 원활한 시청각 소통을 구현하는 4K비디오 카메라를 장착하고 있다. 손으로 사용하길 원하는 사람들을 위해서는, 터치와 동작에 반응하고 사용자가 넘기고 흔드는 동작으로 가상 이미지를 조종할 수 있는 마이크로소프트의 HoloLens 2(홀로렌즈 2)가 있다.
4. 안전모 드론
건설 현장의 드론 첫 세대는 보는 역할만 했을 뿐 접촉이 가능하지는 않았다. 이 드론들의 사진측량 애플리케이션은 시간과 돈을 절약했고, 현장의 효율성과 안전성을 향상시켰다. 차세대 항공 드론은 가장 위험하고 어려운 작업을 사람들 대신 하도록 프로그램되어, 드론들이 직접 흙을 묻히며 일한다.
조지아 공과대학에서 온 오토데스크 기술 센터 입주사 스카이물(Skymul)은 건설 현장에서 가장 반복적이고 육체적으로 부담이 되는 작업 중 하나인 철근 교차로 체결 작업을 할 수 있는 드론 시스템을 개발 중이다. 이 시스템은 철근 교차로들을 자동으로 파악하는데 기계 학습을 이용한다. 마찬가지로, 테라 드론(Terra Drone)은 방대한 산악지역에 감진기를 설치하는데 드론을 이용하는 실험을 해오고 있다.
또한 무인기 제조사인 DJI는 강력한 분사 기능을 탑재해 건설 현장에서 이용 가능한 새로운 농업용 드론을 공개했다. DJI 아그라스 T20(DJI AGRAS T20)는 최대 44파운드(약 20kg)의 적재하중 용량을 가진 분무 탱크에 23피트(약 7m)까지 분사 가능한 노즐이 달려있다. 이 드론의 전방위 레이더는 모든 수평 방향에서의 물체를 추적할 수 있고, 그 소프트웨어와 하드웨어는 작물의 건강을 탐지하며 다양한 치료 과정을 창출할 수 있다. 과수원에서는 나무의 모양을 탐지하는 것만으로 경로를 생성할 수 있다. 무거운 적재하중 용량은 ㅇ건설 현상에도 적용될 수 있는데, 페인트나 접착제를 바르고, 녹화지붕에 물을 주는 등과 같은 작업에 이용될 수 있기 때문이다.
5. 안전성과 효율성 위한 접촉자 추적 조사
코로나19 위기 상황은 근로자들의 건강과 안전을 위해 건설 현장 전역에서의 접촉자 추적 조사가 필수적이라는 것을 분명히 보여줬다. 건설 현장은 혼잡하고, 복잡하며, 끊임없이 변화한다. 공기 중 전염이 일어나기 쉬운 환경인 것이다.
몇몇 회사들은 건설 기간 동안 사람들을 안전하게 보호하기 위해 현장 전역에 걸친 보건 및 동선 데이터를 추적하는데 초점을 맞추고 있다. 웨이크캡(WakeCap) 시스템은 헬멧에 부착된 장치로 수신기와 통신하는데, 실제 거리 대신 신호의 강도를 이용하여 현장에서의 위치를 파악한다. 이러한 장치들은 현장의 작업흐름과 사회적 거리두기, 동선의 정체구간 추적, 공구창고와 휴게실로 이용될 수 있는 가장 접근이 용이한 장소들을 찾는데 강력한 보조수단이 될 수 있다.
웨이크캡이 사용의 편리함을 중요하게 생각하는 반면, 착용 가능한 센서를 제작하는 회사 워커센스(WorkerSense)는 복잡함을 택했다. 워커센스는 9축에 걸쳐 온도, 습도, 밝기, 동작을 감지하는 헬멧 부착 센서를 제공한다. 이 센서의 소프트웨어 플랫폼은 근로자들의 위치, 인력구성 데이터, 비용 체계, 개인 보호장치 사용, 인증 시행, 사건 로그 및 환경 조건을 측정한다.