건축/환경에너지

Nikkei Construction_2021.10.11 특집 요약 (p16~23)

나루세(成瀬)댐에서 중장비 관제실에 첫 잠입
철저 해부, 세계 최초 댐 자동화 시공
'쿼드악셀(A4CSEL)'의 전면 도입으로 제방 타설

현장에서 얻을 수 있는 돌이나 모래, 시멘트, 물을 혼합한 CSG라고 불리는 재료를 하역한 덤프가 자리를 뜨자, 기다렸다는 듯이 무인 불도저가 움직이기 시작한다. 텅 빈 조종석 위에서는 자율주행 중인 것을 나타내는 파란 회전등이 빛난다.

이곳은 가시마(鹿島)·마에다(前田)건설공업·다케나카(竹中)토목JV가 아키타(秋田)현 히가시나루세무라(東成瀬村)에서 시공 중인 나루세댐의 제방이다. 가시마가 '쿼드악셀(A4CSEL)'을 전면으로 도입해 제방 타설 면적의 최대 94%에서 자동화 시공을 추진한다.

동시에 가동되는 자동화 중장비의 수는 최대 23대. 피크 시에는 월간 30만㎥의 CSG 재료를 타설하는 세계 최첨단 공사 현장이다.

불도저에서 수 m 후방으로 눈을 돌리면 역시 파란 회전등을 단 여러 대의 진동 롤러가 직진으로 주행한다. 진동 롤러가 지나간 자리의 지면은 진한 다갈색에서 엷은 황토색으로, 마치 페인트를 칠한 것처럼 모습이 바뀐다.

불도저가 CSG 재료를 고르게 편 직후에 발로 밟으면 복사뼈 부분까지 발이 파묻힌다. 그 후 진동 롤러에 의해 눈 깜짝할 사이에 평평하게 다져진다. 그 압도적인 스케일에 할 말을 잃게 된다.

가끔씩 불도저와 진동 롤러의 차간 거리가 좁아질 때는 가슴이 철렁 내려앉지만, 제방에서 이를 신경 쓰는 사람은 아무도 없다. 시공 현장 전체를 총괄하는 가시마JV의 나스노(奈須野) 소장은 “이렇게 가까이에 모여있는 중장비를 사람에게 운전시키는 것이 오히려 불안하다”라고 말한다.

후진할 때, 사람이 무심코 후방 확인을 게을리해서 충돌사고를 일으킬 우려는 전혀 없다. 1대씩 사람이 원격으로 조종하는 것이 아니라, 중장비 간에 자동으로 일정한 거리를 유지하고 있기 때문이다.

안전의 비결은 현장이 내려다 보이는 고지대에서 쿼드악셀로 움직이는 중장비를 관리하는 ‘관제실’에 있다. 닛케이 컨스트럭션은 이번에 처음으로 그 내부를 취재했다.

-- 작업의 완료 시간도 파악 --
건설 중인 댐 현장을 내려다보는 관제실 내부는 여느 공사 사무실과는 사뭇 다른 분위기다. 바닥에는 관엽식물이 놓여져 있어 녹색 풍의 인테리어와 조화를 이루고 있다. 방 한 켠에는 청소 로봇과 에스프레소 머신이 놓여져 있어, 마치 스타트업 기업의 집무 공간을 연상시킨다.

자동화 중장비를 지켜보는 이들은 IT 파일럿으로 불리는 담당자들이다. 그들은 창을 따라 디스플레이 화면이 배치된 넓은 집무석에 와이셔츠 차림으로 앉아, 화면에 표시되는 정보와 창 너머의 현장 모습을 살핀다.

IT 파일럿은 상시 4명이 근무한다. 3명이 각각 불도저, 진동롤러, 덤프트럭을 관리하며, 나머지 1명이 작업 전체를 감시한다. 낮과 밤 2교대로, 총 8명이 24시간 체제로 관제한다. 쿼드악셀은 이미, 28시간 20분의 연속 가동을 달성하고 있다.

문득 옆을 보니, IT 조종사가 커피를 마시고 있었다. 물론 눈앞의 중장비는 가동 중이었다. 원격 조종의 현장에서처럼 조급하게 중장비를 조작하는 운전자의 모습은 찾을 수 없었다. 디스플레이 화면에 큼지막하게 비치는 것도 운전석으로부터 시야를 나타내는 정보가 아니었다.

화면에서는 현장의 평면도에 불도저나 덤프트럭을 나타내는 아이콘과 ID가 나열되어 있으며 현장에 따라 움직이고 있었다.

전체 관제 화면에서는 작업의 진척 상황을 알려준다. 예를 들어 불도저의 정지작업이 끝나면, 그 구획의 색상이 바뀌어 시공 완료를 한눈에 알 수 있다. 그 밖에도 중장비별 작업 예정 리스트 등이 나열되어 있어, 작업의 진척 상황이나 예상 완료 시간을 파악할 수 있다.

개별 중장비도 세밀하게 관리되고 있다. RTK(실시간 키네매틱)의 이용으로, 각 기체의 위치는 오차 2 cm 정도로 계측되고 있다.

불도저를 관리하는 화면으로 눈을 돌리자, 중장비에 탑재된 머신 가이던스(Machine Guidance)의 화면이 표시되어 있었다. 여기에서는 블레이드를 미세하게 올렸다 내렸다 하는 모습을 볼 수 있다.

취재 당일은 제방에서 CSG 재료의 깔기 작업을 하는 공간을 1구획당 폭 12m, 길이 8m의 3개로 분할. 3대의 불도저로 시공했다. 덤프트럭이 제방의 반대 측에 있는 CSG 재료를 제조하는 플랜트부터 CSG 재료가 순차적으로 운반되고 있었다.

-- 즉석에서 코드를 수정한다 --
관제실에서 하는 것은 나날의 시공만이 아니다. “예를 들어, 다짐 작업을 위해 블레이드(배토판)의 각도를 10도로 할 것인지, 아니면 15도로 할 것인지 등 세세한 부분까지 조율한다”라고 나루세댐에서 쿼드악셀의 운용을 총괄하는 가시마 기계부 자동화 시공 추진실의 데이시(出石) 담당부장은 말한다.

실제로 시공해 보고 데이터 확인을 통해 얻은 지식과 견해를 프로그램에 피드백. 관제실에서 코드를 수정하기 때문에 쿼드악셀이 고속으로 진화할 수 있는 것이다.

현장에서 획득한 기술 중 하나는 불도저의 ‘오토리버스’이다. CSG 재료의 다짐 작업 후 가장자리에 CSG 더미가 아직 남아있을 경우, 블레이드를 일단 들어올려 그 더미의 반대쪽으로 내린 후에 단번에 후진하여 밀어낸다. 자동화라고는 생각할 수 없는 움직임이다.

이 모습에 과거 공사현장에서 오퍼레이터를 담당해 온 숙련된 발주자들도 놀라움을 금치 못한다. 국토교통성 도호쿠(東北) 지방정비국 나루세댐 공사사무소의 오사나이(小山内) 부소장은 “시험 시공 때는 어설퍼 보였지만, 실제 시공을 통해 얻은 데이터를 반영해서인지 나날이 발전하고 있다”라고 감탄한다.

지금은 90도 가까이 선회하거나 속도에 강약을 넣는 등의 움직임도 가능하다. 불도저의 세밀한 움직임은 매일매일의 PDCA 성과라고 볼 수 있다.

각 중장비의 동작뿐 아니라 하루가 다르게 상황이 변하는 시공 현장에 대응할 수 있도록 중장비를 연계하는 기술도 연마하고 있다. 예를 들어 시공 중에 중장비 대수를 줄이는 등 계획을 변경할 경우, 작업 구역의 재계산이 필요하다. 2021년에는 시스템이 자동으로 작업 공간을 재계산해, 중장비로 작업을 이어서 하는 순서를 현장에서 실증했다.

“거의 매일, 도쿄의 기술연구소 및 가나가와(神奈川)의 실험장 동료와 온라인으로 논의를 하고 있다”라고 이시(石) 담당부장은 말한다.

도쿄 조후(調布) 시에 있는 기술연구소가 연구개발을 견인해, 가나가와 현 오다와라(小田原) 시에 있는 약 2ha의 부지를 갖춘 ‘사이쇼(西湘) 실험 필드’에서 중장비와 재료를 사용한 검증을 거듭한다. 이러한 거점과 시공 현장을 연계해, 공사에 사용할 수 있는 기술을 길러 나간다. 관제실은 쿼드악셀을 연구 및 개발하는 체제의 일각을 담당하고 있는 것이다.

“제작된 프로그램대로 중장비가 움직여 댐이 만들어진다. 연구 성과가 눈에 보였으면 좋겠다”. 쿼드악셀의 개발 및 IT 파일럿의 관리를 담당하는 가시마 기계부 자동화 시공 추진실의 스가이(菅井) 대리는 만족해하는 눈치다.

유인(有人) 작업을 추진하는 하청 회사는 시공 자동화의 가속화를 어떻게 받아 들이고 있을까? 제방의 유인 시공 범위 및 자동화 부분을 포함한 영역의 청소, 살수 등을 다루는 도미시마(富島)건설의 히가시(東) 소장에 따르면, 자동화 기술로 인해 심각한 일손 부족이 어느 정도 해소되어 오히려 도움이 되고 있다고 한다.

만약 지금의 업무가 더욱 줄어든다고 해도, 태블릿을 사용해 원격으로 중장비를 가동시키는 등의 일자리가 새롭게 생길 것으로 보고 있다. “스마트폰 등의 조작에 능숙한 젊은이는 많다. 원격 조종 등은 기계에 탑승하는 일에 비해 도전하기 쉽다고 생각한다”(히가시 소장).

-- SP-TOM을 접속해 고속화 --
나루세댐의 제방에서는 층당 높이 25cm 분량의 CSG 재료를 타설한다. 이것을 3회 반복한 후에 진동롤러로 전압(轉壓)한다. 총 75cm분을 1리프트로 하고, 현재는 약 2일에 걸쳐 제방의 우안(右岸) 측에 1리프트를 시공하고 있다.

댐에서는 착공 후에 취약한 지반 등이 발견되었기 때문에 좌안(左岸) 측의 제방 시공이 늦어지고 있다. 현재 중장비 대수의 규모는 한정적이다. 취재 시에는 불도저 3대와 진동롤러 6대의 연계에 그쳤다.

그러나 2023년까지는 자동화한 덤프트럭의 본격적인 운용을 개시할 예정이다. CSG 재료의 플랜트에는 벨트 컨베이어 및 ‘SP-TOM(Special Pipe Transportation Method)’이라고 불리는 반송 설비를 접속해, 플랜트에서 제방까지 CSG 재료를 자동으로 내보낸다.

이미 연계되어 있는 보호 콘크리트의 자동화 시스템 등도 포함해, 제방의 끝에서 끝까지의 1리프트를 3일 안에 시공하는 것을 목표로 한다.

쿼드악셀은 거대한 댐에서 실질적인 시공을 이끄는 단계에 접어들었다. 다음 기사부터는 각 기술에 대해 자세히 살펴보겠다.

 -- 끝 --

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