건축/환경에너지

Nikkei Architecture_2019.8.8 기술 (p15-16)

자율주행하는 ‘내화 피복 분무 로봇’ 개발
오바야시구미, 분무 면적 30% 증가, 비산량 70% 감소

건설회사 오바야시구미(大林組)는 암면(Rock Wool)을 철골(S)조 대들보나 기둥에 자동으로 시공하는 ‘내화피복 분무 로봇’을 개발했다. 사전에 작업 데이터를 등록해 두면 건설현장 안을 자율주행하며 스스로 작업을 수행한다.

분무 로봇은 적재 하중 2.5톤 이상의 공사용 엘리베이터에 실을 수 있기 때문에 고층 건축물 현장에 대응 가능하다. 사람이 분무하는 것과 비교해 작업 효율을 30% 이상이나 높일 수 있다. 오바야시구미는 2020년의 실용화를 목표하고 있다.

로봇은 주행 장치, 승강 장치, 횡행 장치, 산업용 로봇 팔로 구성된다. 층고 5m, 빔깊이(Beam Depth)까지의 대들보에 내화피복을 분사할 수 있다. 기둥의 경우도 바닥에서 1.5m 이상의 영역이라면 시공이 가능하다.

-- 1회 시공 범위가 약 2배로 --
횡행 장치로 대들보의 재축(axis of member) 방향으로 로봇 팔을 슬라이드시켜 폭 3.8m의 범위를, 로봇 위치를 바꾸지 않고 분사할 수 있다. 기능자가 수작업으로 분무할 경우는 팔을 뻗어서 닿을 수 있는 2m 정도가 한계였다.

한번에 분무할 수 있는 범위가 넓기 때문에 기둥 사이의 간격이 7.2m의 일반적인 S조 현장이라면 불과 4회 이동으로 분무 작업을 완료할 수 있다. 기존에는 고소 작업차를 6~8회 이동시켜야 했었다. 안전 확보를 위해 승강기를 이동할 때마다 내릴 필요가 있어 시간이 걸렸다.

작업 지시는 BIM(빌딩정보모델링) 모델을 이용해 전용 시뮬레이터 상에서 작성한 ‘분무 작업 데이터’와, 평면도 상의 좌표를 바탕으로 작성한 ‘주행 루트’를 조합해 등록하기만 하면 된다. 로봇은 등록한 데이터를 바탕으로 직접 작업 장소로 이동하거나 엘리베이터를 타거나 한다. 로봇의 바깥 둘레에는 범퍼 센서와 레이저 3D 스캐너를 장치해 사람이나 장해물을 감지. 접촉 사고를 방지한다.

-- 비산량(飛散量)을 약 70% 삭감 --
사람이 암면을 분무할 경우는 3인 1조 작업이 기본이다. ‘분무 작업’과 ‘표면을 고르는 작업’, ‘재료 공급 작업’에 기능자가 1명씩 필요하다.

분무를 로봇이 담당함으로써 2인 1조의 작업이 가능해진다. 로봇 조작은 작업 개시 때와 종료할 때만 하면 된다. ‘표면을 고르는 작업’ 담당자가 조작하는 것을 상정하고 있다. 주행 장치는 리모컨으로 원격 조작도 가능하다.

하루에 분무하는 면적은 3명의 기능자가 작업할 경우 약 150㎡였다. 로봇을 활용함으로써 약 200㎡로, 작업 효율을 30% 이상 높일 수 있다.

오바야시구미는 로봇 개발의 작업 환경 개선에도 착수했다. 토출한 암면이 양생시트(Curing Sheet) 등으로 둘러싼 작업 구획 내에 비산∙부유하지 않도록 고안했다. 구체적으로는 암면의 비산을 방지하기 위해 전용 노즐을 함께 개발했다. 토출한 암면을 안개 상태의 물로 감싸 비산량을 약 70% 삭감한다.

지금까지 기능자는 작업 시에 통기성이 나쁜 방호복을 착용해야 했기 때문에 특히 여름에 작업 부담이 컸다. 비산한 분진이 로봇의 정밀부품 등에 침투해 고장의 원인이 될 우려도 있었다. 전용 노즐로 분진의 비산량을 줄임으로써 이러한 과제를 해결할 수 있다>

오바야시구미는 18년 11월에 실제 건설현장에서 실증 실험을 실시, 건축기준법 시행령에서 정한 피복 두께와 암면공업회가 정한 피복 비중에 대해 기준을 충족하는 품질로 시공할 수 있다는 것을 확인했다. 실용화를 위해 로봇 제작 비용 삭감이나 기능 향상에 착수한다.

 -- 끝 --