건축/환경에너지

닛케이 컨스트럭션_2606호 (p38-40)

교각 내진보강에 로봇 도입 임박
가혹한 현장 환경에서의 작업을 대체

교각의 내진보강은 일반적으로 고소에서 실시하는 위험한 작업이다. 교량 거더 등 상부구조의 영향으로 시공 공간이 제한돼 작업이 까다로운 경우도 많다. 이러한 가혹한 현장 환경에서 이루어지는 작업을 로봇으로 대체하려는 움직임이 진행되고 있다.

무게 약 1t의 브래킷을 크레인으로 들어 올리고, 고소에서 체인블록으로 옮겨 매단 뒤 교각 상부까지 끌어올려 볼트로 고정한다. 교각의 내진보강에서 강재 브래킷을 교각 상부에 설치하는 공정은 위험성이 높고 힘든 작업이다.

이에 다케나카토목과 진키잇타이(人機一体, Man-Machine Synergy Effectors, 시가현)가 개발한 것이 교량 내진보강용 강재 브래킷 설치 로봇이다. 고소에서의 인력 작업 없이 원격조작으로 브래킷 설치부터 너트의 임시 체결까지 수행할 수 있도록 했다. 개발을 담당하는 다케나카토목 기술본부의 가키자와(柿澤) 기술개발부장은 “안전성 향상이 개발의 가장 큰 의의다”라고 강조한다.

브래킷 설치 로봇은 크레인을 개조한 양중기 등의 끝부분에 설치해 사용한다. 전자석으로 브래킷을 잡는 시스템과 6개의 전동 실린더로 평판을 지지하는 스튜어트 플랫폼, 너트 임시 체결용 로봇 암을 탑재한다.

오퍼레이터는 시공 장소 인근에 설치한 원격조작 장치에서 로봇 본체에 장착된 여러 대의 카메라 영상을 확인하면서 하나의 레버로 조작한다.

다케나카토목은 2026년 4월까지 현장 실증에서 4개 교각에 로봇을 사용해 브래킷을 설치했다. 브래킷 1개당 120분이 걸렸던 기존 시공에 비해 로봇 시공은 약 20~30분 만에 작업을 완료했다.

가키자와 기술개발부장은 “내진보강이 필요한 교량은 앞으로도 늘어날 것이다. 실용성을 높이기 위해 2026년도에 방진·방수 기능을 추가한 신형 장비를 개발하고, 2027년도 이후 현장 적용을 목표로 하고 있다”고 의욕을 보였다.

-- 고노이케구미는 표면처리 자동화 --
교량 내진보강은 정부가 중점적으로 추진하는 분야다. 2026~2030년도에 실시하는 국토강인화 5개년 계획(제1차 국토강인화 실시 중기계획)​에서는 긴급수송도로상의 교량(약 6만 5000개)의 내진화율을 2030년도까지 88%, 2056년도까지 100%로 끌어올린다는 목표를 내걸고 있다.

내진화율은 최대급 지진으로 피해를 입더라도 신속하게 복구할 수 있는 ‘내진성능2’​를 충족하는 교량의 비율이다. 2025년 3월 기준 83%에 달했지만 진척은 더딘 상황이다. 2024년 3월 기준으로 이미 82%였기 때문에 1년 동안 불과 1% 상승하는 데 그쳤다.

“내진성능2를 확보하기 위한 교량 보강공사 등은 기대만큼 진척되지 않고 있는 것이 현실이다. 그렇기 때문에 로봇이 활약할 여지가 있다.” 고노이케구미 본사 토목기술본부의 이노사키(井ノ崎) 주임은 이렇게 말한다.

고노이케구미는 익시스(iXs, 가와사키시)와 공동으로 RC(철근콘크리트)조 교각의 내진보강에서 표면처리 작업을 자동화하는 로봇​을 2023년경부터 개발해 왔다. 표면처리는 RC조 교각의 내진보강에서 가장 일반적인 ‘RC 재킷 공법’​의 중요한 공정이다. 표면처리에 수반되는 분진 대책이 필요하고 고소에서는 시공 조건도 까다롭기 때문에 자동화에 적합한 작업이라고 판단했다.

로봇은 교각의 수직 방향으로 움직이는 ‘승강 유닛’​과 블라스트 건을 갖춘 ‘연마 유닛’​으로 구성된다. 대형 블라스트 건을 수평 방향 주행 레일을 따라 이동시키면서 벽면을 진공 블라스트 공법으로 연마한다. 2025년 10월에는 실제 현장에서 실증시험을 실시했다.

이 로봇의 강점은 높은 이동·운반성이다. 무게는 약 800kg이지만 약 50개의 부품으로 분해할 수 있다. 부품 1개당 무게는 약 3~30kg으로 가볍다. 이노사키 주임은 “로봇을 적용할 수 있는 현장을 늘리기 위해 사람이 들고 운반할 수 있는 크기로 분해할 수 있도록 하는 것을 처음부터 개발 콘셉트로 삼았다”고 설명한다.

적용 가능한 교각은 직사각형 단면으로, 크기는 교축 방향 1~3m, 교축 직각 방향 2~6m, 높이는 15m 이하인 교각이다. 현재는 더 큰 단면과 더 높은 교각에 대응할 수 있는 로봇을 개발하고 있다.

실증시험에서 로봇 자체는 예상대로 작동했지만, 반입 경로 확보와 로봇 조립 작업에 많은 시간이 걸렸다. “특히 약 하루가 걸리는 조립 시간을 단축하는 것이 실용화를 위한 중요한 과제다.”(이노사키 주임)

-- 약 15초 만에 볼트를 자동 체결 --
교량 신설에서도 로봇의 활용이 확대되고 있다. 대표적인 사례가 JFE엔지니어링이 개발하는 고력볼트 체결 로봇이다. 강교 상부 공사에서는 구조부재 접합에 사용하는 토크 시어형 고력볼트를 한 현장에서 수만 개씩 사용하는 경우도 있다. 이 체결 작업을 로봇으로 대체한다.

주로 제조업에서 사용하는 암형 로봇인 화낙의 ‘CRX 20iA/L’​을 베이스 머신으로 채택해 1차 체결과 마킹, 본체결 작업을 자동화했다. 각각의 공정을 약 12~15초 만에 수행한다. 2025년도에 현장에서 실증시험을 실시했다. 시공 품질은 인력 작업과 동등한 수준을 확보했으며, 전체적으로 보면 작업 속도도 큰 차이가 없다.

볼트 체결 작업에서는 본체결 후 체결 상태를 검사하고 불필요한 부분을 절단하는 핀테일 처리를 실시한다. 이러한 기능의 개발도 이미 최종 단계에 들어갔으며, 다음 실증 현장에서 작동을 검증할 예정이다.

실제 운용을 고려해 로봇을 작업 장소까지 이동시키기 위한 환경 정비에도 힘을 쏟고 있다. 현재는 로봇을 대차에 올려놓고 사용하는 방식을 상정하고 있지만, 대차의 이동 경로 설정 등 아직 검토해야 할 과제가 많다.

JFE엔지니어링 경영관리부 경영총괄실의 나카노(中野) 경영스태프는 “앞으로 피지컬 AI​가 발전하면 공구를 든 휴머노이드 로봇이 현장에서 작업하는 시대가 올지도 모른다. 현재 로봇을 지속적으로 개선하는 한편, 그러한 가능성까지 시야에 넣고 기술개발을 추진해 나가겠다”고 전망한다.

 -- 끝 --
 

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닛케이 컨스트럭션_2606호 목차

특집
・건설 로봇, 지금 가동 중

・동향
AI 업계의 거인, 건설기계에 푹 빠지다 -- 중소 건설회사에도 빠르게 확산되는 로봇 시공

・정부 시책
‘피지컬 AI’ 20조 엔 시장 선점 나선다 -- 건설 분야는 건설기계와 로봇으로 크게 구분

・시공／교량
교각의 내진 보강에 로봇 도입 임박 -- 가혹한 현장 환경에서의 작업을 대체

・시공／터널
터널 공사 ‘자동화’ 눈앞 -- 규제가 많은 보수·보강에도 로봇 활용

・시공／건설기계
이 건설기계도 저 건설기계도 잇따라 로봇화 -- 백호는 스스로 판단, 가혹한 환경으로 진출

・인터뷰／고마쓰·티어포
덤프트럭 대부분이 자율주행으로, ‘피지컬 AI’로 관심 급속히 고조

・유지관리
제초·제설 장비에도 자동화 바람, 열악한 작업환경도 로봇이 유지관리

・시공관리
로봇을 전제로 한 현장에서 감독의 역할은? -- 시공 프로세스의 재구축이 필수

퍼스트 뉴스
・주요 건설회사에서 토목 부문 매출 증가 잇따라, 가지마가 4300억 엔으로 4년 연속 1위
・홋카이도 신칸센 공사에서 담합 의혹 -- 또다시 발주자 개입했나, 이유는 사업 수행?

특집
・건설현장, 40℃의 시대

・현장의 선진 사례
여름철에 매월 1주일 이상의 연휴 확보, 고노이케구미의 폭염 대책 패키지

・법령 개정
열사병 대책에 허점 드러난 시행 첫해, 노동안전위생규칙 위반 대부분 ‘대응 지연’이라고 해명

・작업복
냉각 웨어 시장에서 경쟁 과열, 친환경형으로 회귀하는 흐름도

・건설회사 설문조사
주요 건설회사 84%가 비용 증가, 자체 조사로 드러난 현장의 열사병 대책

・중소 현장 대책
열사병 사망자가 많은 중소 건설현장, 현장의 지혜로 극복하는 폭염 대책

・일하는 방식 개혁
‘더울 때는 일하지 않는다’를 실현하는 열쇠, 소정근로시간을 유연하게 바꾸는 제도

뉴스
・뉴스 시사·프로젝트
폭염으로 60% 넘는 현장에서 작업 효율 저하

・중동 정세로 자재 조달에 먹구름, 일본건설업연합회 조사

・오바야시구미, M&A로 해외 고속도로 사업에 참여

・거대 수직갱에 지하수 유입 사고

・간사이공항으로 향하는 ‘나니와스지선’ 사업비 2배로 증가

・내진공사 중 교각 침하, 말뚝 머리 부분 철거가 영향 미쳤나

・시멘트로 외래종 가재를 봉쇄해 퇴치

・뉴스 기술
교량의 점검조서 초안을 생성형 AI로 작성

・구조물의 2D 도면을 3D 모델로 자동 변환

・수상·수중 결합 드론과 음향 측위로 방파제 점검

시리즈
・알려주세요, 인프라 신조류 제2회 상하수도
업계 재편의 촉매 ‘워터 PPP’, 인프로니아HD가 Swing(水ing)을 인수

・토목의 힘　신코 제2돌제 랜드스케이프(효고현)
바다가 내려다보이는 높이 11m의 ‘녹색 언덕’, ‘미나토 녹지 PPP’로 부두 재생

・콘크리트 사범 양성강좌 제14회(최종회) 환경부하 저감
콘크리트의 CO₂ 배출량을 줄인다, 제조·시공 단계에서 추진하는 자원순환

・기술사 일직선 2026 제5회 선택과목 III의 대책
‘기술적 과제’ 도출 조건에 주의

・신제품·신서비스
펠티어 소자 5개 탑재, 넥커버를 분리 가능

・타임카드를 촬영하기만 하면 끝, 성수기에만 이용 가능

・얼굴인식으로 개인 식별, 출입 기록을 클라우드에 저장

・90% 재사용 가능한 목조건축, 스트레스 완화와 공기 정화 효과도

・기존 설비를 간편하게 IoT화, 하천 수위와 변형 감시에 활용

・스마트폰으로 현장 상황 파악, 타임랩스 동영상 간편 제작

 -- 끝 --
 

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