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Nikkei X-TECH_2023.6.1

뉴스 해설: 토목
습지 재생 효과를 '원격임장' 기술로 가시화
시미즈건설, 가시화 기법 개발

시미즈건설은 재생한 습지의 유지관리에 ‘원격 임장’ 등 건설현장의 ICT(정보통신기술)를 전용해 재생 효과를 가시화하는 기법을 개발했다. 그 기법의 일부를 사용해 그린인프라(GI)의 기능 향상으로 이어지는 기술을 검증하는 국토교통성의 시범사업에 응모. 사업에 채택되면서 2023년 4월부터 현장 실증에 착수하기 시작했다.

재생습지의 유지관리에 전용한 주요 ICT는 세피(Safie, 도쿄)의 웹카메라, 작티(Xacti, 오사카시)의 웨어러블 카메라, 미국 OpenSpace가 제공하는 현장 모니터링 시스템 ‘OpenSpace’ 등이다. 지금까지 건설공사의 진척 확인이나 재료 확인 등을 발주자의 감독 직원이 현장에서 떨어진 장소에서 실시하는 원격 임장에 사용하고 있었다.

이번에 개발한 가시화 기법은 2021년 4월부터 지바현 도미사토시에서, 대지가 침식되면서 발생한 작은 계곡인 ‘침식곡(지바현에서는 ‘야쓰(谷津)’라고 부름)’에 있는 황폐한 휴경논을 습지로 재생하는 활동에서 검증했다.

대지에 내린 비가 용수(湧水)로서 지표에 나타나는 침식곡은 논 등에 적합한 습지대다. 최근 휴경논의 증가로 토지가 전조해지면서 토지가 본래 갖고 있는 빗물 저류 및 수질 정화 기능의 상실이 문제가 되고 있다.

시미즈건설 그린인프라추진부의 하시모토(橋本) 부장은 “재생된 습지가 가진 풍부한 생태계를 실감했다”라고 말했다. 생태계의 혜택을 알기 위해서는 현지 활동에 참여해야 하는 등 허들이 높다. 그래서 ICT 기술을 이용해 현지 주민이나 NPO, 기업, 연구자 등 많은 관계자가 현장 상황을 공유할 수 있도록 했다.

새로운 기법에서 도입한 ICT 중 웹카메라를 설치한 장소는, 주위 풍경이 수면 위에 비치도록 하기 위해 습지 내 물을 모아 놓은 ‘수경(水鏡)’ 앞이다. 태양광 패널로 자가 발전하면서 관계자에게 영상을 실시간으로 전달한다. 영상 기록은 약 2주 동안 보존되며, 그 사이에 습지를 찾아온 동물들을 알 수 있게 되었다. 지금까지 부엉이, 도롱뇽, 너구리 등이 습지를 찾아왔다.

웨어러블 카메라는 습지 주변을 조사할 때 조사원이 생물의 서식 상황을 기록하기 위해 헬멧 등에 장착해 사용한다. 전문가가 사용하기 때문에 뛰어난 조사 스킬을 공유할 수도 있다. 이미지 처리 엔진으로 대량의 촬영 데이터를 순식간에 처리하며, 흔들림을 실시간으로 보정하는 기능을 탑재. 영상을 보고 속이 울렁거리는 '영상 멀미'의 발생을 막을 수 있다.

시미즈건설과 침식곡에서 공동연구를 진행하는 국립환경연구소의 니시히로(西廣) 실장은 “영상 툴을 활용한 정보 공유로 지리적 제약이 없어지면서 관계자 간 유지관리 합의를 맺을 수 있게 되었다.

특히 웨어러블 카메라의 고도의 흔들림 보정은 정보를 공유하는 데 있어서 큰 효과를 느낀다”라고 평가한다. 지금은 현상 파악에 그치지만 장기적으로는 시뮬레이션 결과 공유에서도 활용을 기대한다고 한다.

OpenSpace에 대해서는 360도 카메라로 촬영한 현장 이미지를 클라우드에 정기적으로 업로드하고 있어 원격지에서도 현장 상황을 파악할 수 있다. 업로드한 360도 이미지는 과거에 촬영한 이미지나 3D 지형 데이터와 비교할 수 있어 작업의 진척 상황을 알 수 있다.

현장에서 활동하는 사람이 휴대하고 있는 스마트폰이나 태블릿 등에 탑재한 고성능 센서 ‘LiDAR’도 활용한다. LiDAR로 취득한 점군 데이터를 통해 조사 대상의 크기를 측정할 수 있다. 과거의 계측 데이터와 비교하면 식생 등의 성장 정도를 알 수 있다. 작업 내용을 도면에 신속하게 반영하는 것도 가능하다.

-- ICT화로 국토교통성의 시범사업에 채택 --
시미즈건설은 20년 3월 이후, 국내외 건설현장에서 OpenSpace의 도입을 추진해 왔다. 재생 습지로의 전용을 제안한 것은 그린인프라추진부 소속의 입사 4년차인 미야자와(宮澤) 씨다. 대학에서 랜드스케이프를 전공, 입사 2년 만에 그린인프라추진부에 배속되었다. 2~3년차에는 ICT추진부에서 하천 공사의 시공 관리 업무를 경험. 거기서 건설현장에서 OpenSpace의 활용이 효과를 거두고 있는 것을 알았다.

“시공 현장을 이해한 뒤에 GI를 디자인하고 싶다는 생각이 들었다. 현장을 알고 있는지 여부에 따라 디자인의 설득력이 전혀 다르다. 현장의 앞선 ICT 기술도 배우고 싶었다”(미야자와 씨). ICT추진부에서는 빗물을 침투시키는 ‘레인 가든’의 도입을 현장 사무소에 제안하는 등 본래 소속 부서에서의 경험을 토대로 한 제안에도 도전했다.

국토교통성 시범사업에 채택된 현장은, 앞에서 소개한 지바현 도미사토시에서 재생을 추진하는 휴경논으로부터 수십 미터 떨어진 또 다른 휴경논이다. 원격 임장 기술 중 주로 웹카메라를 활용해 습지의 유지관리를 자동 제어하는 기법을 제안했다.

시범사업에서 도입한 자동제어법은 인접 수로에서 습지로 급배수하는 유출입 게이트 개폐를 수위계 데이터를 기반으로 실시하는 것이다. 습지의 수위를 평상 시는 약 10cm, 강우 시는 약 30cm가 되도록 설정하여 생물 서식지와 빗물 저류지를 모두 확보한다.

웹카메라로 게이트 막힘 등 습지의 급배수에 문제가 생기지 않는지 확인하고 동식물의 성장이나 서식 상황을 모니터링한다. 앞으로 웨어러블 카메라나 오픈 스페이스의 도입도 검토한다.

이용 가능한 토지가 한정된 도시 지역에서는 빗물 저류 장소를 확보하는 것이 어렵다. 한편 유역 전체로 보면 상류 중산간부에서는 반대로 휴경논 등 미이용지가 증가하고 있어 빗물 대책에 사용할 수 있는 토지가 많다.

그런 미이용지를 습지로 재생해도, 자동제어법에서 설치하는 것은 게이트나 수위계 등 몇 안 되는 설비에 그치며 콘크리트 구조물을 시공하지 않는다. 습지에서 농지 등으로 다시 되돌리기도 쉽다.

시미즈건설의 하시모토 부장은 “재생습지는 빗물을 저류/침투하는 유역 치수에 활용할 수 있다. 앞으로 국가 주도의 휴경논 습지 재생 사업이 증가할 가능성이 있다”라고 말한다. 개발한 자동제어법에서는 비용을 줄여 효과적인 유지관리를 실현할 수 있는 데다 유연한 토지 이용도 가능하다. 입찰 시 제안으로 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 전망한다.

시범사업은 실증기간이 1년 이내로 국토교통성이 750만엔을 상한으로 연구비용을 보조한다. 제안에 있어서 시미즈건설은 21년에 사장 직할의 그린인프라추진부를 신설해 전사적인 대응을 펼친 것이 주효했다. 그린인프라추진부는 그동안 자연 관련 사업에 종사했던 토목, 건축, 연구부문 출신의 6명으로 구성. 기술개발부터 설계는 물론, 제안 등의 영업도 포함해 단번에 추진할 수 있었다.

그린인프라추진부를 발족할 때는 탈탄소 관련 사업 방침을 내세워 사내 동의를 얻었다고 한다. “탈탄소의 실현을 위한 세계적 흐름이 강해지는 가운데 습지의 이산화탄소(CO2) 흡수와 같은 자연이 담당하는 기능을 잊기 쉽다. 탈탄소와 생물다양성을 모두 추진하고 싶다고 생각했다”(하시모토 부장).

시미즈건설은 22년 8월, 오사카부 네야가와시의 마을조성사업 구상에서 파트너 기업으로 선정되었다. 선정의 결정적 요인이 된 제안서를 작성할 때 그린인프라추진부의 그동안의 지식을 활용했다. 마을조성사업에서는 농지의 대부분을 택지화하기 때문에 토지의 보수(保水) 기능이나 생물 서식지, 사람과 자연과의 관계 상실 등이 우려되었기 때문이다.

제안서에는 침식곡의 재생 등을 통해 축적한 지식을 바탕으로 그린인프라 개념을 담았다. 마을조성사업 구상 지역의 하천변에 생물의 서식처가 되는 물웅덩이를 정비하여 비상시 유수지로 활용함과 동시에 물가와 친해질 기회를 창출하였다. 도로에 투수성포장(Permeable Paving)을 채택하면서 이에 따른 토지의 보수(保水) 기능 향상도 도모했다.

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