안정성과 내구성 뛰어난 센서와 통신 모듈 개발 필요
▲ 채명진 한국건설기술연구원 건설관리연구부 선임연구원
제조업과 유통업에서는 이미 다양하게 사용되고 있는 RFID/USN기술들이 다른 IT기술과 같이 건설업에서는 한 발 늦게 적용되고 있다. 건설업의 경우 프로젝트에 따라서 여러가지 불확실성의 환경에 노출되어 있으며 특성상 실외의 거친 환경에 고장없이 안정적으로 작동되는 센서기술의 부족으로 인해 RFID/USN기술 적용을 늦추고 있다. 예를 들면, 건설업에 투입되는 재료들은 철근, 철골, 콘크리트, 자갈, 유리, 타일, 각종 페인트 등 다양하다. 이러한 재료들은 매우 척박한 전파 환경을 만들어 내다보니 흙과 먼지 및 충격으로 인한 센서의 고장도 잦다. 이러한 문제들을 극복해 나가는 과정이 건설업에의 RFID/USN 적용성을 확대하는 길이다.
정보통신부와 건설교통부는 u-city건설에 필요한 기술 및 제도적 준비 사항에 대한 연구를 지원하고 있으며, 여러 민간 기업들의 R&D 투자의 결과로, 건설분야의 RFID/USN기술이 성공적으로 적용된 사례들이 하나둘씩 나타나고 있다. 성공적인 RFID/USN 기술의 건설업에의 적용 사례는 크게 두 가지로 나눌 수 있다. RFID/USN을 이용한 건설 프로젝트 관리와 구조물의 상태와 안정성을 계측하는 사례들이다.
RFID/USN 프로젝트 관리
건설자재의 생산, 운반, 현장 반입, 설치에 이르기까지 건설자재의 공급망관리(SCM)라고 할 수 있는 수준으로 기술력이 축적돼 있다. 대상 자재는 주로 철근과 같은 비슷한 종류의 다량의 품목이다. 철근의 생산단계에 있어 RFID 태그를 부착하며 현장 반입시 물량을 파악하고 적정 위치에 운반되는 과정을 일괄적으로 RFID를 이용해 관리하는 것이다. 비슷한 경우로 커튼월(빌딩의 전면 유리) 시공에 있어서도 각각의 커튼월에 RFID 태그를 부착해 고층 빌딩의 공사에 적절한 위치에 적절한 크기의 커튼월을 배급하는 연구가 수행됐다. 특히 고층빌딩 공사의 경우 크고 무거운 철근이나 커튼월과 같은 자재의 정확한 위치 파악은 프로젝트의 생산성 증대에 막대한 영향을 끼친다.
프로젝트 관리에 있어 또 하나의 중요한 요소는 인력관리다. 인력 관리의 경우 현장 인력의 안전모에 RFID 태그를 부착함으로써 인력의 정확한 위치를 실시간으로 파악 할 수 있다. 고층빌딩 공사의 경우 여러 층에 동시적으로 여러 작업이 진행되기 때문에 노무자의 위치파악은 필수적인 사항이면서도 매우 관리하기 힘든 사항이다.
미국의 Flour Construction 의 건설 자재 관리 시범 사업에 RFID를 적용한 사례의 경우 건설 자재인 스풀에 RFID 태그를 부착해 제조 공장에서부터 건설 현장까지 선적, 배송, 재고 관리 작업을 자동화하기 위한 시스템을 구축했다. 이번 시범 사업으로 금속 자재를 처리하는 건설업계에도 RFID 태그 기술이 성공적으로 적용될 수 있음을 시사했고, 건설업계에 RFID에 대한 관심을 높이는 계기가 됐다.
USN 구조물 상태/안전성 계측
콘크리트의 경우 굳는 기간 동안 수화열이라는 열을 발생하며, 이 수화열을 바탕으로 굳기 정도를 예측할 수 있다. 일반적으로 콘크리트를 타설할 때 온도센서를 설치하고 관리자가 일일이 온도를 측정하는 양생(굳기 정도)관리를 수행하는데 USN을 이용해 한 눈에 파악할 수 있는 시스템이 개발돼있다. 기존의 유선기반의 양생관리 시스템에 비해 USN을 이용해 작업현장을 개선하며 생산성을 향상시키는 결과를 가져왔다.
한국건설기술연구원(www.kict.re.kr)은 USN을 이용한 교량의 상태와 안전성 계측 시스템을 개발하고 있다. 교량에 진동, 변형률 센서 등을 설치해 교량의 거동을 분석하며, 안전성을 실시간으로 계측하는 것이다. 기존의 유선 시스템에 비해 케이블에 의한 데이터의 정확도 손실을 막을 수 있으며 막대한 광케이블 설치비를 절감할 수 있다는 큰 장점이 있다.
도로의 경우 노면 결빙 센서를 이용해 운전자에게 도로의 결빙 상태를 SMS나 네비게이션을 이용해 알려줄 수 있는 시스템을 한국건설기술연구원에서 개발 중에 있다. 도로상에 매설된 결빙센서들은 무선 통신망을 이용해 정보를 전달하고 서버에서 도로상태를 분석해 운전자에게 정보를 전달하게 되는 시스템이다.
안정성과 내구성이 뛰어난 센서와 통신 모듈 개발 필요
소개된 바와 같이 건설업에는 이미 여러 분야에서 RFID/USN의 응용되고 있으며 향후 새롭게 나타날 응용분야 또한 무궁무진할 것이다. 건설업에서의 RFID/USN기술 적용의 가장 큰 걸림돌은 무선센서 자체에 있다. 건설현장의 척박한 환경을 견딜 수 있는 높은 내구성의 센서와 안정성이 확보된 통신기술이 필요하다. 특히 u-city와 같은 상황을 고려한다면, 실험실에서의 수준이 아닌 현장 적용을 통한 검증은 필수적이다. 건설현장은 실외라는 특성으로 인하여 방수는 기본이며, 영하 20도에서 영상 50도 정도를 견딜 뿐 아니라 각종 먼지와 충격에도 견딜 수 있어야 한다. 이러한 특성을 이겨낼 수 있는 견고한 센서들과 더불어 검증된 설치/시공 프로세스의 개발이 u-city의 현실화에 가장 필수적으로 요구되는 사항일 것으로 생각된다. <채명진 한국건설기술연구원 건설관리연구부 선임연구원>