Nikkei Construction_2018.12.24 ZOOM UP (p8-13)

무인 중장비로 댐 건설공사
3종의 자동 건설 기기로 심벽재 공사

무인으로 자율 주행하는 덤프트럭과 불도저, 진동롤러가 연동하여 록필댐(rock-fill dam)의 심벽재(Impervious Core)를 연속으로 채워 나간다. 5시간의 연속 작업으로 심벽재 1층 분에 해당하는 약 1,300㎥를 시공하였다. 수십 대의 건설기기를 이용한 둑몸(댐의 몸체)의 자동화 시공에 대한 전망이 가시화되었다.

-- 가동 구역을 한정하여 시공 --
연동된 자동 덤프트럭과 불도저, 진동롤러가 한 개 조로 움직인다. 먼저 덤프트럭이 둑몸 위에 적재된 심벽재를 쏟아낸다. 작업을 마친 덤프트럭이 물러나면 불도저가 투입된다. 불도저는 덤프트럭이 내려놓은 심벽재를 지면에 고르게 분산시킨다. 이후 진동롤러가 압축하며 다지기 작업을 진행한다.

가지마건설은 2018년 11월 하순, 후쿠오카현 고이시와라가와(小石原川)댐 시공 현장에서 록필댐의 차수(遮水)층의 코어 시공에 필요한 일련의 작업들을 전부 자동화하였다. 범용 건설기기의 자동화에 의한 차세대건설생산시스템 ‘쿼드악셀(A4CSEL)’ 개발의 일환이다.

가지마건설은 15년, 자동 불도저와 자동 진동롤러로 실제 둑몸을 시공한 것을 계기로 16년에는 자동펌프도 도입하였다. 이번 고이시와라가와댐에서는 심벽재가 쌓여 있는 장소에서 둑몸 위까지 처음으로 덤프트럭을 왕복 주행시켜 코어의 일정 범위를 연속하여 채울 수 있다는 것을 확인하였다.

자동 건설기기를 투입할 때 사람이 하는 작업은 관제실에서 시공 시작을 지시하는 것뿐이다. 덤프트럭에 심벽재를 싣는 것 이외는 사람의 손을 거치지 않는다. 각 건설기기가 자율적으로 가동한다. GPS 신호의 수신 상황에 따라 불도저가 멈춰버리는 장면이 여러 번 있었지만 그 이외는 사람이 직접 탑승하여 조작하는 경우와 다르지 않는 움직임을 보였다.

지금 단계에서는 불도저는 덤프에서 부려진 심벽재의 모양까지 순식간에 파악하여 판단하는 것은 불가능하다. “덤프트럭이 부린 재료의 위치 정보를 불도저에 전달함으로써 불도저가 운전계획을 수정하여 효율적으로 분산시킬 수 있는 자율운전 성능을 가지고 있다”. 가지마건설 기계부 자동시공추진실의 미우라(三浦) 실장은 쿼드악셀의 개발 상황에 대해 이렇게 설명한다.

-- 사다리꼴 CSG댐에서 완전 자동화 계획 --
고이시와라가와댐은 수자원기구가 발주한 댐 높이 139m, 댐 체적 830만㎥의 록필댐이다. 17년 8월에 댐을 쌓기 시작하였고 19년 내에 완료한다는 계획이다.

작업 진척률은 18년 11월말 시점에서 58%다. 그러나 마지막 시공까지 3종류의 자동 건설기기를 사용하는 것은 아니다.  돌을 쌓는 작업 등은 자동화 시공을 상정하고 있지 않다. 기존 방식의 건설기기와 자동 건설기기가 같은 구역에 혼재하게 되면 기술이나 안전 면에서 문제가 있다고 판단했기 때문이다. 고이시와라가와댐은 자동 건설기기가 가동되는 구역을 한정하여 시공하였다.

가지마건설이 다음으로 완전 자동화 시공을 계획하고 있는 곳은 아키타현에서 18년 9월에 착공한 나루세(成瀬)댐이다. 나루세댐은 둑몸 표면의 보호 콘크리트를 제외하고 대부분을 CSG라고 하는 모레, 자갈, 시멘트로 이루어진 재료로 쌓아 올리는 사다리꼴 CSG댐이다. 가지마건설 자동시공추진실의 이즈시(出石) 차장은 “둑몸 안에서 덤프에 CSG를 쌓고, 둑몸 위에 3종류의 자동 건설기기만 존재하는 구역을 만들 것이다”라며 자신감을 보인다.
 
-- 도수로도 신설하여 인근 댐도 효율적 운용 --
고이시와라가와댐 건설 사업의 총사업비는 1,960억엔이다. 댐 건설만이 아니라 기존의 댐을 재개발한다는 측면도 있다. 고이시와라가와댐의 하류에서는 다이세이(大成)건설이 같은 수계의 사다가와(佐田川)와의 사이에 길이 5km, 고저차 3m, 안지름 2.4m의 도수로 터널을 이수식(Slurry)암반 실드공법으로 시공 중이다.

수자원기구 아사쿠라총합사무소의 소메야(染谷) 소장은 “고이시와라가와댐에 새로운 이수(利水) 용량을 확보한 후에, 사다가와를 흐르는 물의 일부를 고이시와라가와댐 바로 아래에 있는 기존의 에가와(江川)댐으로 이끈다. 댐의 신설과 함께 기존의 댐 운용을 변경하여 수자원을 유효 활용해 나간다”라고 설명한다.

집수 면적이 넓은 사다가와는 수량이 많다. 그러나 1978년에 사다가와에 건설한 데라우치(寺内)댐은 용량이 작아 연간 약 3,700만㎥의 물을 이용하지 못하고 흘려 보냈었다. 고이시와라가와댐의 건설을 통해 비어 있는 에가와댐의 저수지에 사다가와의 물을 저장할 수 있다.

서로 나란히 흐르는 강에 있는 2개의 댐 호수(댐 건설로 생긴 인공 호수) 사이에 도수로 터널을 건설하여 물을 서로 융통할 수 있도록 만든 사례는 도치기현 닛코시에 있는 이카리(五十里)댐과 가와지(川治)댐이 있다.

▶인터뷰: 유지관리도 고려하며 CIM 구축
수자원기구 아사쿠라총합사무소 소메야(染谷) 소장

수자원기구는 ‘i-Construction & Management’로서 ICT의 활용을 추진하고 있다. 고이시와라가와댐은 다른 댐 사업에 앞서서 설계부터 시공, 유지관리까지 일관된 CIM 모델을 구축하였다. 댐사이트에서 돌을 쌓는 일이나 그라우팅 시공 기록, 댐 운용 후의 각종 관측 데이터 등도 통합 관리함으로써 장기적인 활용을 기대할 수 있다.

▶인터뷰: 실제 현장에서 신기술 개발과 전개를 추진
가지마∙다케나카토목∙미쓰이스미토모 건설JV 야마와키(山脇) 소장

건설업의 문제를 해결하는 하나의 방책으로서 개발한 자동화 기술이 실증 단계에 접어들었다. 이를 실제 현장에서 직접 실시해야 한다고 느꼈다. 세계에서 처음으로 시도되는 건설 현장의 자동화는 미래의 건설 현장의 공장화와 생산성 향상으로 이어지는 큰 일보다. 17년 규슈 북부지역의 집중호우로 현장이 피해를 입어 공사가 늦어졌지만 그 후에 늦어진 기간을 만회하여 이번 실증 실험에 도달할 수 있었다.

 -- 끝 --