일본산업뉴스요약

Nikkei X-TECH_2021.10.14

가시마의 전자동 공사
구글처럼 이용자 시점에서 개발
‘쿼드악셀’ 개발의 경위와 목적 인터뷰

세계 최첨단의 자동화 시공을 실현하고 있는 가시마의 건설 생산 시스템 ‘쿼드악셀(A4CSEL)’. 개발을 시작해 현재도 최전선에서 기술 혁신을 추진하고 있는 가시마 기술연구소의 미우라(三浦) 프린시펄 리서쳐에게 이번 시스템 개발에 이른 경위와 목적에 대해 물었다. 그 내용을 두 번에 나누어 소개한다.

Q. 쿼드악셀이라는 명칭이 궁금합니다. 스케이트 기술 명칭 같네요.

A, 피겨 스케이팅에서 아직 아무도 성공시키지 못한 기술이 4회전 반 점프인 쿼드악셀이다. 생산성이 높아지고 성인화(省人化)가 실현되며, 안전성 또한 높아지는 자동화를 철저하게 연구해, 아직 그 누구도 하지 못한 것을 실현해보자. 최초로 쿼드악셀 점프의 성공을 보여주자. 2009년 개발을 시작했을 당시, 이러한 생각을 담아 이름을 지었다.

Q. 쿼드악셀 개발을 추진하는 의의는?

A. 건설업의 노동 생산성은 제조업에 비해 크게 뒤떨어져있다. 제조업은 코스트 경쟁에서 살아남기 위해 통폐합이나 인원 감축 등을 도모해 왔다. 이렇게 코스트를 줄여 온 결과, 약 25년 전까지만 해도 거의 비슷했던 제조업과 건설업의 노동자 1인 당 창출 가치가 지금은 2배 가까운 차이로 벌어졌다. 생산성이 높다고 알려져 있는 자동차 제조사 도요타자동차와 비교하면 그 차이는 더 클 것이다.

또한 건설업에서 일하는 사람도 줄어들고 있다. 약 25년 전에는 700만 명에 육박할 정도의 취업 인구였지만, 지금은 500만 명 정도로 줄었다. 건설 투자액의 경우, 2020년 전후의 투자액이 2005년경과 같은 수준이다. 이 시점의 취업자 수를 비교해도 현재는 10% 정도 적다. 이에 가세해 고령화도 진전되고 있다. 인력의 문제는 다른 산업보다 더 심각한 상황이다.

산업 재해가 많다는 점도 건설업이 취업처로서 인기가 없는 이유일 것이다. 전체 산업에서 발생하는 산재 사망자 수의 약 3분의 1을 건설업이 차지하고 있다. 이러한 문제를 해결하는 방안 중 하나로 공사 현장을 공장으로 바꾸는 방향성이 있다. 이것이야말로 쿼드악셀의 의의인 것이다.

-- 지속되지 않았던 버블경제 시기의 개발 --
Q. ‘현장을 공장으로 바꾼다’라고 하는 시점에서는 건설 산업도 버블경제 시기 즈음에 로봇 개발을 비롯한 기계화를 추진했었습니다.

A. 1990년 전후의 버블경제 시기에 인력 부족에 직면한 대형 건설회사들이 너나 할 것 없이 건설 로봇을 만들었다. 건축 분야와 토목 분야도 로봇화를 내세우며 관련된 협회 등도 생겨났다. 하지만 이 때 만들었던 로봇은 거의 남아 있지 않다.

최근에 들어 콘크리트 바닥을 마감하는 로봇이 부활하고 있다. 과거에 개발된 것은 기계가 무거워 콘크리트가 덜 마른 상태에서 이용하면 바닥에 요철이 생겼다. 콘크리트가 어느 정도 딱딱해지지 않으면 이용이 불가능한 것으로, ‘바닥 마감 로봇’이 아닌 ‘바닥 손상 로봇’이었다. 굳어진 상태에서 미장 작업을 하는 것은 어렵기 때문이다.

프레임이나 모터의 무게를 줄이고, 제어기기 개선 등을 통해 부활할 수 있었지만, 이전에 개발된 로봇은 더 이상 이용되지 않고 있다. 다시 말해 ‘일회성’ 로봇을 만들었던 것이다.

이러한 기계를 도입해도 채산이 맞는 공사를 계속 수주할 수 있는 환경이 계속되었더라면, 로봇 등의 활용은 지속될 수 있었을지도 모른다. 하지만, 공사는 현장 단위로 이익을 내지 않으면 안 된다. 자금적으로 여유 있는 공사의 수주는 쉽지 않고, 이후, 공사 발주 양이 줄면서 비용이 높은 기계는 필요 없게 되었다.

본래 원청 업무를 담당하는 대형 건설회사에게 설비 투자는 거의 필요 없다. 건설 기계 대부분은 하청 업체가 가지고 있다. 원청 업체는 현장을 관리하는 두뇌로 승부하기 때문에 기계에 대한 설비 투자라는 발상이 거의 없다.

Q. 기계 개발이라는 점에서 보면, 쿼드악셀은 자체적으로 개발한 기계를 주체로 하는 것이 아니라, 예를 들어, 진동 롤러는 범용 기계를 기반으로 한 것이더군요.

A. 시스템 구축에서 우리가 목표로 한 것은 숙련된 자율주행이다. 가시마는 기계를 만드는 회사가 아니다. 2012년, 구글이 구글카를 만들었을 때 사용한 것은 도요타의 프리우스였다. 프리우스를 개조해서 자율주행 기술을 연마하는 차로 만든 것이다.

이러한 개조는 이용자 측이 주도권을 쥐고 추진한 결과라고 할 수 있다. 프리우스를 활용한 구글의 자세는 이용자 시점에서 필요하다고 판단되는 기술을 추구하는 것의 중요성을 말해준다.

1990년대에 대형 건설회사 등이 다양한 로봇을 개발했을 때에는 제조사에 부탁해 제작해 달라고 하는 것이 기본이었다. ‘이러한 기계를 만들어주세요’라고 의뢰하는 것이다. 하지만 이럴 경우, 자신들이 원하는 대로 기계를 움직일 수 없게 된다. 기계 제조와 그것을 움직이기 위한 소프트웨어 개발이 일체화되어 있기 때문이다.

-- 개조 비용이 비싸면 직접 만들어라 --
이러한 소프트웨어의 경우, 내부의 작동 원리 및 구조를 알 수 없어 개조가 불가능하다. 더 이상의 진보가 어렵다. 그래서 쿼드악셀을 개발할 때 우리들이 원하는 대로 움직일 수 있는 기계를 갖고 싶다고 생각했다. 전자동 세탁기로 세탁하는 코스를 선택할 수 있어도 세밀한 제어가 어려운 것과 같은 상황이 되는 것은 원하지 않았다.

중장비의 자율주행을 위한 소프트웨어는 우리가 준비할 테니 그 소프트웨어를 사용할 수 있도록 중장비를 개조해 달라고 중장비 업체에 부탁한 적이 있었다. 하지만 가격이 매우 비쌌다. 범용 기계 본체를 사는 것보다 비쌀 정도였다. 게다가 개발한다고 해도 2, 3년은 걸린다고 했다. 제조 측의 책임 문제도 있기 때문에 요청을 받아들일 수 있을지 여부에 대한 판단도 필요하다고 했다.

그렇다면 아예 우리가 직접 개조하기로 했다. 핸들을 돌릴 수 있게 하면 되는 것 아닌가? 라고 결심한 것이 시작이었다. 처음에는 충분한 예산이 없었기 때문에 핸들과 시트를 구입해 시뮬레이터를 제작했다. 자동차 학원에 있는 것 같은 시뮬레이터이다.

핸들과 레버를 조작하는 기기를 장착한 시뮬레이터는 자율주행의 가능성을 보여주었다. 저비용으로 중장비를 자동화할 수 있는 가능성을 보여준 것이라고 할 수 있다. 이렇게 해서 사내에서 쿼드악셀 개발에 대한 이해를 높여 연구 개발을 확대해 나갈 수 있도록 하는데 주력했다.

그 후 최초로 진동 롤러를 개조해 자율주행에 성공했다. 당시 중장비 제조업체인 사카이중공업의 취급 설명서에는 제어 회로가 기재되어 있어 그것을 이용해 개조했다.

하지만, 이후 불도저 등의 자율주행 기술 개발에서는 제어 측면의 문제를 해결하기 위해 제조사와 협업했다. 범용성을 높인다는 관점에서는 핸들 조작 등을 물리적으로 처리하는 운전용 로봇을 도입하는 등의 방법을 선택해야 할 수도 있다.

(후편에 계속)

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