일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.10.1

가시마의 전자동 공사
거대 댐에서 도전하는 자동화 시공
하청 업체들도 변혁을 환영

국내 최대의 사다리꼴 CSG 댐 건설 현장에서 가동되고 있는 가시마(鹿島)의 쿼드악셀(A4CSEL). 자동화 시공에 대한 도전을 뒷받침하는 것은 개발한 기술이나 중장비뿐 아니라 안전하고 효율적인 현장 운영도 큰 역할을 담당한다. 현장을 방문해 건설 현장의 규칙 및 도입된 장치 등을 살펴보았다.

“오늘도 하루를 안전하게 작업하며 힘내자!” 아키타(秋田) 현 히가시나루세무라(東成瀬村)에서 시공 중인 나루세(成瀬)댐. 이른 아침 제방이 내려다보이는 고지대에는 100명에 가까운 인부들이 모여 조례를 개최. 안전 확인에 대한 구호를 제창하고 있었다.

가시마, 마에다(前田)건설공업, 다케나카(竹中)토목JV와 그 하청을 담당하는 회사들로부터 파견된 인부들이다. 도미시마(富島)건설(오사카 시)은 제방에 CSG(현지에서 얻을 수 있는 돌이나 사력과 시멘트, 물을 혼합한 재료)를 타설하는 작업 가운데 유인 시공 범위 및 자동화 구역을 포함한 영역의 청소, 살수 등을 담당. 시라이시(白石)철건공업(에히메 현)은 제방 측면의 보호 콘크리트 타설을 담당하고 있다.

작업 장소가 쿼드악셀을 통해 중장비를 움직이는 영역에 인접해 있기 때문에 작업 시 상호 협조가 중요하다. 매일 조례에서는 후방 확인의 중요성 및 작업에 내포되어 있는 위험성 등을 공유. 현장의 규칙을 참가자 전원이 재확인한다.

쿼드악셀에는 만약 자동화 시공 구역에 사람이 진입할 경우 중장비에 탑재된 센서가 이를 감지해 정지하는 시스템이 갖춰져 있다. 하지만 그것은 어디까지나 안전 상의 대책으로, 예기치 않은 사람의 진입은 공사 전체를 멈추게 할 수 있다.

그러므로 쿼드액셀이 가동되고 있는 동안에는 작업 영역에 절대 들어가지 않도록 룰을 철저히 지킬 필요가 있다. 차량을 통과시킬 필요가 있는 경우 등은 중장비 관제실에 연락해 모든 자율주행을 일시 정지시켜야 한다.

언덕에서 제방을 내려다보면 작업 영역에 사람의 출입을 막는 경계를 잘 볼 수 있다. 경계에 놓인 바리케이드를 구성하는 FRP(섬유강화플라스틱)관은 통상적으로 2개로 구성되어 있지만, 1개를 더 늘려 가슴 위치까지 높였다.

조회 시간에는 인부 개개인에게 주의 깊게 룰을 각인시킨다. 직장(職長)의 설명에 이어 통역이 같은 내용을 싱할라어로 설명했다. 도미시마건설은 스리랑카인 기능 실습생을 받고 있으며, 나루세댐에도 많은 스리랑카인들이 중장비 운전과 타설면 청소 작업 등에 종사한다.

통역을 담당하는 도미시마건설의 갈라바다게 씨는 “지켜야 할 룰의 포인트를 매일 아침, 모두 함께 세심하게 확인하고 있다”라고 자랑스럽게 말한다.

-- 급유 탱크 교체 --
‘이것을 모두 유인 작업으로 시행한다는 것은 무모한 일이다’---나루세댐의 제방 위에서 움직이는 무인 중장비들을 바라보다 문득 이런 생각이 들었다. 밤낮없이 가동되는 자동화 시공. 이것에 익숙해지면 기존의 오퍼레이터에 의한 작업에 현실성을 느낄 수 없게 된다.

“피크 시에는 한달 간 30만㎥의 CSG를 타설한다. 이 정도의 양은 미지의 영역이었다”. 국토교통성 동북지방정비국 나루세댐 공사사무소의 누마쿠라(沼倉) 공사과장이 이렇게 표현할 정도로 나루세댐은 거대하다. 둑의 체적은 485만㎥로, 대형 CSG 형식으로는 일본에서 가장 크며, 높이도 114.5m로 같은 형식에서는 국내 최대이다.

이처럼 거대한 규모이기 때문에 운용되는 중장비 등에는 여러 가지 장치들이 도입되어 있다.

예를 들어 타설한 CSG가 건조되지 않도록 하는 살수차의 경우, 타설면의 면적이 넓기 때문에 가시마는 트럭 위에 급수 탱크와 호스가 탑재된 특별 주문 제품을 도입했다.

쿼드악셀로 운용되는 중장비들도 개조되었다. 불도저는 장시간 가동될 수 있도록 급유 탱크를 일반 불도저보다 큰 것으로 교체했다.

하중 55톤의 덤프트럭도 짐받이의 측면 부분의 높이를 50cm 높여 가파른 경사면을 주행해도 CSG를 안정적으로 운반할 수 있도록 했다. 또한, 짐받이 안쪽에는 철판 가이드를 장착. CSG를 불도저 바로 앞의 좁은 영역에 하역해 안정적으로 다짐 작업을 진행할 수 있게 되었다.

-- 자동화로 어려움 극복 --
이처럼 나루세댐 공사에는 다양한 장치가 도입되어 있지만, 많은 어려움에도 직면하고 있다. 예를 들어, 원석산에서 채취되는 CSG에는 혼화제를 첨가할 필요가 있다는 것이 판명, 추가 품질 확인 시험 등으로 인해 비용이 상승했다.

또한 댐 착공 후에 취약한 지반이 발견되어 공사 기간이 연장, 현재 좌안(左岸)쪽에서는 제방 시공이 지연되고 있다. 쿼드악셀을 풀가동해 제방 전체를 일괄 시공한다는 당초 계획에 비해 효율이 떨어진 것이다.

인력 확보도 쉽지 않다. 나루세댐은 겨울 적설로 공사가 멈추기 때문에, 연중 시공이 가능한 공사 현장에 비해 인력 확보가 불리하기 때문이다. “겨울에는 다른 현장에 인부들을 보내고, 여름에 다시 돌아오도록 하는 조치를 취하지 않으면 안 된다”(도미시마건설의 히가시(東) 소장).

이처럼 많은 어려움에도 쿼드악셀을 비롯한 자동화 기술을 접목해 생산성을 높이는 도전의 의미는 크다. “이러한 큰 댐의 현장에서 솔선수범하여 신기술을 도입해 향후 시공에 도움이 될 수 있도록 한다. 이것은 계속 이어져 내려온 댐의 문화이다”라고 시공 전체를 통괄하는 가시마JV의 나스노(那須野) 부소장은 말한다.

우선은 쿼드악셀을 통해 시공의 스피드업에 도전하고 있다. CSG 타설은 층 당 25cm. 이것을 3회 반복한 후에 진동 롤러로 전압한다. 합계 75㎝ 분을 1리프트로 하고, 현재는 약 2일 안에 제방 우안(右岸) 측에 1리프트를 시공한다.

성수기에는 불도저, 진동롤러, 덤프트럭 등 총 23대를 동원해 자동화 시공을 추진. 플랜트와 현장 사이의 CSG 운송도 자동화해, 3일 만에 제방 끝에서 끝까지 1리프트 시공이 가능하도록 고속화할 방침이다.

제방 시공에 맞춰 측면 보호 콘크리트도 빠른 속도로 타설해야 한다. 이를 위해 길이 5m의 H형 철강 2개를 겹쳐서 만든 거치형 틀의 제작과 이동, 설치를 자동화하는 기기를 도입. 조인트필러나 지수판(止水坂)을 시공하는 대차 등과 함께 운용하고 있다. 이 기기를 사용하면 제방에 설치하는 크레인 수를 줄일 수 있기 때문에, 제방 상의 작업도 진행하기 쉬워진다.

또한 하류의 월류면에는 향후, 형틀의 탈형 및 상승을 전동화한 시스템인 ‘자동 슬라이드형 형틀’도 도입한다.

시공의 자동화가 이대로 가속된다면 유인 작업을 하는 건설회사들은 어떻게 되는 것일까? 도미시마건설의 히가시소장에게 물어 보았다. 히가시 소장에 따르면, 당분간은 쿼드악셀 등의 자동화 기술로 심각한 인력 부족이 어느 정도 해소되어 오히려 도움이 될 것이라고 한다.

그리고, 만약 자동화로 인해 사람의 일이 한층 더 줄어든다고 해도, 태블릿을 사용해 원격으로 중장비를 움직이는 일 등이 새롭게 만들어질 수 있다고 설명한다. “스마트폰 등의 조작을 잘하는 젊은이들이 많다. 원격 조종 등은 기계를 직접 움직이는 일에 비하면 도전하기 쉽다고 생각한다”(히가시 소장).

2026년 완공을 목표로 시공이 진행되고 있는 나루세댐. 현장에 도입된 기술 및 장치들이 자동화 시공의 발전을 뒷받침해, 현장에 사람이 있지 않아도 시공이 진행되는 ‘미래의 건설 현장’의 실현이 다가오고 있다. 다음엔 댐의 건설 현장에서 한발 더 나아간 쿼드악셀의 적용 영역을 소개하겠다.

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