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Nikkei X-TECH_2021.3.19

도다건설, 타워크레인 운전석에서의 무선통신 네트워크 구축
가동데이터 수집해 양중(揚重) 작업을 자동화

도다건설(戸田建設)은 3월 11일, NTT도코모와 공동으로 건설현장에서 가동되고 있는 타워크레인 운전석에서 휴대전화 음성통화와 데이터 통신을 안정적으로 이용할 수 있는 네트워크 환경을 구축했다. 건설업계 최초라고 한다.

타워크레인의 운전석은 건설현장 상공에 위치하기 때문에 휴대전화의 전파가 도달하기 어려워 운전석의 안정적인 통신 환경을 구축하는 것은 이전부터의 과제였다. 타워크레인은 공사 진척에 따라 높이가 달라진다. 크레인이 높아지면 공공용 주파수로는 통신이 불안정하다.

양 사는 운전석 바로 아래에 위치한 ‘하부 프레임’에 도코모의 전파 조사(照射)용 무전기와 안테나를 설치해 운전석에서도 휴대전화 음성 통화와 데이터 통신이 가능한 네트워크를 구축할 수 있었다.

타워크레인은 360도 선회하기 때문에 운전석과 하부 프레임은 케이블로 연결하지 않고 무선으로 접속, 하부 프레임까지는 고속의 광회선을 지상부터 부설했다. 운전석 근처까지 광회선을 유선으로 연결하고 하부 프레임에서 운전석까지의 거리만 무선을 이용한 것이다. 이 조합을 통해 운전석의 통신 환경을 확립했다.

그 결과, 타워크레인의 대규모 가동 데이터를 클라우드에 업로드해, 거의 실시간으로 분석할 수 있게 되었다. 도다건설은 가동 데이터 수집을 위해 운전석에 위치 정보용 안테나와 센서, 카메라를 설치했다. 통신이 안정되면 자체 개발하고 있는 타워크레인 3차원 자동유도시스템의 정밀도와 조작성이 향상될 것으로 도다건설은 기대하고 있다. 장기적으로는 보다 지연이 적고 고속인 5G의 활용도 고려하고 있다고 한다.

타워크레인의 3차원 자동유도시스템은 기존에 수동이었던 붐의 기복 및 선회 조작 등을 철골 BIM(빌딩 정보 모델링) 데이터와 시공계획 데이터를 이용해 양중하는 건축 자재의 자동 판별 및 이동 경로를 자동으로 작성하는 것이다. 운전자의 부담이 줄어 경험이 적은 사람도 효율적으로 타워크레인을 조작할 수 있게 된다. 타워크레인의 불필요한 움직임이 줄어들면 전력소비도 줄일 수 있다.

하부 프레임에 안테나를 설치할 경우, 건물의 넓은 범위에 전파를 공급할 수 있다는 부차적인 메리트도 있다. 건설 중인 초고층 빌딩 꼭대기에서도 휴대폰 통화가 가능하다는 것을 확인했다고 한다.

또한 도다건설과 후루노덴키(古野電気)가 공동 개발한 무선 LAN 기술 ‘웨이브가이드 LAN시스템’을 병용한다면 공사 중인 건물의 지하·지상 어디든 무선통신 환경을 구축할 수 있다. 웨이브가이드 LAN시스템은 전파를 방출하는 안테나 유닛에 단관(單管) 파이프를 ‘도파관(Waveguide)’으로서 접속해 무선 LAN를 구축하는 것이다. 현장에 LAN 케이블을 부설할 필요가 없기 때문에 편리하다.

-- 철골 BIM으로 타워크레인 이동 루트 작성 --
도다건설의 3차원 자동유도시스템은 철골 등을 들어 올려 설치 위치까지 옮기는 타워크레인의 일련의 작업들을 컴퓨터가 담당하는 것이다. 이것은 크게 3가지 시스템으로 이뤄져 있다. 철골 BIM 데이터와 시공계획 데이터 활용 시스템, 양중 건축 자재 자동 판별 시스템, 그리고 건축 자재의 이동경로를 작성하는 자동 통과점 산출 시스템이다.

우선, 철골 제작도의 BIM 데이터를 기반으로 자재 별 시공 순서와 자재 정보(위치 및 식별 번호)를 부가한 데이터를 작성한다. 이어서 양중하는 자재의 자동판정시스템이 하역 지점에서 자재에 장착된 무선자동식별(RFID) 태그를 탐독. 그 정보를 타워크레인 운영자가 모니터로 BIM 데이터와 대조해 정확한 자재인지를 확인한다.

마지막으로, 자동 통과점 산출 시스템이 자재마다 매달린 채 통과하는 포인트를 찾아내어 타워크레인에 전달한다. 이를 통해 타워크레인은 자동으로 운전을 개시, 하역 지점에서 설치 위치까지 자동 유도한다.

도다건설은 3차원 자동유도시스템을 2020년 12월부터 시행하고 있다. 안정된 통신 환경을 정비해 2022년부터 본격적으로 시공 업무에 도입할 계획이다. 용접 로봇 등도 동시에 투입해 철골 공사의 완전 자동화를 목표로 하고 있다.

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