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Nikkei X-TECH_2024.7.12

도다건설, 타워크레인의 자동·원격 조작 실증
철골 공사 자동화를 위한 신기술 도입

도다건설(戶田建設)은 도쿄 도 주오(中央) 구에 위치한 자사 빌딩 'TODA BUILDING'의 공사 현장에서 이미 도입 실적이 있는 '타워크레인 3차원 자동유도 시스템'과 이번에 새롭게 개발한 '타워크레인 원격조작 시스템'을 연계해 시공을 실시. 또한, ‘AR(증강현실) 마커’를 이용한 측위 기술 등, 철골 공사의 자동화를 목표로 개발된 기술도 새롭게 도입해 성력화(省力化)에 유효하다는 것을 확인했다고 6월 26일, 발표했다.

도다건설은 지금까지 철골 공사의 자동화를 목표로 한 기술 개발을 추진해 왔다. 그 배경에는 전문 기능을 가진 도비공과 크레인 오퍼레이터의 감소가 있다.

도다건설이 이번에 새롭게 개발한 기술은 (1)‘타워크레인 원격조작 시스템’ (2)‘AR 마커’를 이용한 측위기술 (3)기둥과 대들보를 가접합하기 위한 핀을 소정의 위치로 유도하는 ‘가찬토핀가이드’ 등 3개이다.

이제부터 각각의 기술에 대해 자세히 소개하겠다.

-- 운영자 조작 화면에 VR 영상 --
(1) 타워크레인 원격조작 시스템은 전용 조종석을 이용해 원격으로 타워크레인을 조작할 수 있는 시스템이다. 이번 실증에서는 바닥에 놓인 대들보를 2m 정도 들어 올리는 장면과 대들보를 기둥에 부착하는 장면에서 이용했다. 이 두 가지를 진행하는 도중에서의 이동은 2020년에 개발한 ‘타워크레인 3차원 자동유도 시스템’을 채택했다. 자동 조작과 원격 조작 연계는 이번이 처음이었지만, 문제없이 작업이 진행되었다고 한다.

실제로 원격 조작하는 오퍼레이터는 지바(千葉) 현 마츠도(松戶) 시에 있는 도다건설의 미노리다이공작소(稔台工作所)에 있었다. 오퍼레이터의 조작 화면에는 건설 현장에 있는 실제의 운전석에서 보이는 영상, 선회 각도 등을 알 수 있는 수치나 건물의 BIM(빌딩 인포메이션 모델링) 데이터와 타워 크레인에 설치된 센서 등에서 얻은 데이터를 반영한 VR(가상 현실) 영상 등이 표시된다.

도다건설 이노베이션본부 기술개발통할부기술연구소 시공혁신부의 이치무라(市村) 전(前) 프린시펄 어드바이저는 “평소에는 볼 수 없는 시점의 영상을 VR 영상으로 보면서 조작할 수 있다는 점이 오퍼레이터들에게 호평 받았다”라고 한다. VR 영상은 실제 타워크레인 조작과 연동되어 영상이 움직이기 때문에 오퍼레이터는 지면으로부터의 거리 등도 확인할 수 있다.

-- 부재의 위치를 자동 계측 --
(2)’AR 마커’를 이용한 측위 기술은 타워 크레인으로 들어올린 철골 부재의 현재 위치와 그 부재의 설치 예정 위치와의 오차를 자동으로 계측해 카메라 영상에 표시하는 기술이다. 산업기술종합연구소의 기술 이전 벤처기업으로 설립된 리그솔루션즈(지바 현)의 마커 화상 계측 기술을 사용했다.

기둥과 대들보에 각각 마그넷으로 AR 마커를 붙여 타워크레인 지브의 선단에 설치된 카메라로 검지한다. 이를 통해 타워크레인으로 들어올린 대들보의 현재 위치와 설치될 예정인 기둥의 위치와의 거리를 측정할 수 있는 구성이다.

“기존에는 도비공이 설치 위치 근처에서 무전기로 오퍼레이터에게 ‘5cm 더 이동' 등의 지시를 내렸다. AR 마커의 측위 기술을 통해 오퍼레이터 1명으로 작업하는 것도 가능하게 된다. 미래에는 자동화로도 연결되는 기술이다”(이치무라(市村) 프린시펄 어드바이저)

-- 자체 개발한 '가찬토핀가이드' --
(3)’가찬토핀가이드’는 가조임 볼트 불필요 접합 툴 ’가찬토핀’을 소정의 위치로 유도하는 기술이다. 가찬토핀은 2018년에 도다건설이 개발한 것으로, 철골 기둥과 철골 대들보를 손쉽게 임시로 고정하는 ‘가조임 볼트 불필요 접합공법’으로 이루어진다. 기둥 측 접합부 위에서 삽입하기만 하면 철골 기둥과 대들보를 쉽게 가접합할 수 있게 된다.

가찬토핀가이드는 대들보에 부착된 가찬토핀을 기둥 측 접합부 위에서 삽입하는데 소요되는 시간을 단축시킨다. 기존의 가찬토핀에서는 수 밀리미터 단위의 정밀도가 요구되었지만, 가찬토핀가이드를 이용함으로써 10cm의 오차에도 대응할 수 있다고 한다. 가찬토핀가이드는 스틸제로, 도다건설이 독자적으로 개발했다.

-- 과제는 위치 정보의 정밀도 --
철골 공사의 완전 자동화 실현 과제에 대해 도다건설 이노베이션본부 기술연구소시공 혁신부 범용기술개발과의 야마우치(山內) 씨는 “현재는 GNSS(측위위성시스템)로부터 얻은 데이터가 빌딩 등에 반사되어 복수의 루트를 통해 유포되는 멀티 패스로 인해 정확하게 위치 정보를 측정할 수 없는 경우가 있다. 완전 자동화 실현을 위해서는 자기 위치 정보의 정밀도를 향상시켜야 한다”라고 말한다.

TODA BUILDING은 2021년 8월에 착공해, 올 9월의 준공을 예정하고 있다. 연면적은 약 9만 5000㎡로, 지하 3층, 지상 28층 건물이다. 지상은 코어월(Core Wall) 면진(免震) 구조와 철근콘크리트조, 철골조를 채택. 지하는 철근콘크리트조, 철골철근콘크리트조이다. 1~6층은 문화시설과 상업시설, 8~27층은 오피스 플로어 등으로 구성되어 있다.

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