[단답형] 건설 산업에 드론 적용 방안

1. 적용 현황
 - 현재 공정 관리, 안전 관리, 그리고 장비 운용 등 일부 제한적인 분야에 활용 되고 있다.

2. 적용 사례
  - 건설 공사에서 설계 및 시공전 드론을 이용하여 현장 항공이미지를 취합 이를 3D 영상으로 구현하여 공정계획을 작성시 세밀하게 Plan을 작성 할 수 있다.
  - 크레인이나 굴삭기 등 기존에 운반이나 이송 장비를 드론을 활용하여 운반 및 이송 할 수 있다.
  - 건설 공사에서 설계 및 시공전 드론을 이용하여 현장 항공이미지를 취합 이를 3D 영상으로 구현하여 공정계획을 작성시 세밀하게 Plan을 작성 할 수 있다.

3. 적용상 한계점
  - 현재 건설 현장에서 적용 할 수 있는 분야가 많지 않고, 어떤 부분에 활용을 해야 할지 Study가 필요하다.

4. 적용 전망
  - 공정 관리, 안전 관리, 장비 관리 및 장비 운용등 기존의 기계 장비와 인력운영 측면에서 대체 할 수 있는 부분이 많다.

5. 발전 과제(Automation)
  - 드론을 활용 할 수 있는 분야를 발굴하여 적극적으로 이용하여 포트폴리오를 축척 하고 이를 토대로 부족한 부분 적용성, 효율성 그리고 경제성을 고려하여 스마트 건설을 실현 할 수 있도록 해야한다.

[단답형] 스마트 시티, 스마트 도로, 스마트 빌딩, 스마트 건설

스마트 도로, 스마트 건설, 건설분야 사물 인터넷(IoT), 빅데이터, 드론, 가상현실, BIM

1. 스마트시티
 (1) 건설은 스마트 시티 구현 시 도로, 교량, 빌딩, 시설물의 개발과 운영 담당
 (2) 스마트 시티 시장은 2030년 42조7000억 달러 규모로 전망
 (3) 스마트시티는 도시건설에 ICT를 유합하는 것
 (4) 스마트 시티 건설은 스마트홈, 스마트빌딩, 스마트도로, 자율주행차, 스마트에너지 등으로 뻗어 나간다.

2. 스마트도로
 (1) 도로는 인공지능(AI)화 된다.
 (2) 국토부 2035년이면 주요 도심에서 완전 자율주행이 가능해질 것으로 보고 있다.
 (3) 자율주행차가 완벽해지려면 도로와 협업이 필수
 (4) 인공지능 기반의 알파(α) 도로는 스스로 교통상황, 도로상태, 차량 주행정보를 수집 분석해 개별 차량을 제어 관리 한다.
 (5) AI 교통관제센터와 도로 위 모든 차량이 서로 연결돼 실시간 도로 정보가 제공된다.
 (6) 자율주행, 차량제어 등 첨단기술을 통하여 사고가 나도 충격흡수량이 뛰어난 신소재를 활용하기 때문에 인명 사고를 최소화 할 수 있다.
 (7) 특히 자율주행 덕분에 운전을 하기 어려웠던 고령자의 이동성은 크게 높아진다.

3. 스마트빌딩
 (1) 건축기술에 정보통신기술을 융합시켜 만든 빌딩
 (2) 신재생에너지를 통해 자체적으로 에너지를 생산
 (3) 제로에너지빌딩
 (4) 이는 단열성능을 극대화해 건물 에너지 부하를 최소화하고 신재생에너지를 활용해 건물 기능에 필요한 에너지를 공급하는 빌딩이다.
 (5) 사물인터넷(IoT)과 연동돼 건물의 효율적 관리와 운영도 가능해진다.

4. 스마트건설
 (1) 정보통신기술을 적용해 안전관리를 강화
     - 터널공사에 ICT를 적용해 근로자의 위치와 공정을 실시간 파악
     - 건설현장 안전관리에 가상 체험기구(VR기기), 테블릿PC등 IT기기를 활용
     - 철도 현장에서 가상체험을 통한 안전보건교육: 근로자가 실제로 작업하는 장소를 3D 가상영상으로 체험해 위험 요인을 미리 인지할 수 있도록 해줌.
     - VR 기기를 활용해 공사장에서 추락하는 사고 상황을 간접 체험하는 교육도 운영
 (2) 로봇기술 활용
     - 무거운 벽돌을 대산 쌓아주는 로봇, 용접 건축 로봇
     - 사람이 직접 착용하는 wearable 로봇
 (3) 드론 활용
     - 공사관리 기술에 이용
     - 건축물 설계와 시공전에 드론을 이용해 항공이미지를 찍고, 이를 3D 영상으로 구현
     - 이런 과정을 통해 공정계획을 보다 세밀하게 작성 할 수 있다.
 (4) 3D 프린팅 기술, 지능형 굴삭 시스템

[단답형] 지반침하(함몰) 싱크홀

1. 개요
 과다한 지하수 이용, 지하수 흐름 교란, 상하수도 시설 노후화, 공사승인 및 관리체계 미흡등 주로 인공적인 요인 때문에 땅이 일순간에 무너져 내려 거대한 구멍을 만든다.

2. 원인
 (1) 도시화가 진행되면서 불투수 지표가 확대됨에 따른 빗물 지하 침투량 감소
 (2) 생활 및 공업용수 증가에 의한 지하수 과잉채수
 (3) 지하철, 고층빌딩 등 지하 인공구조물 건설에 따른 지하수 유출량 증가

3. 메커니즘
 도시화 진행--> 불투수 지표가 확대--> 빗물 지하 침투량 감소--> 지하수위 강하--> 지반이 약해지거나 혹인 지반 내에 공동이 형성

4. 예방 대책
 (1) 지하공간통합지도
     - 보이지 않는 지하 공간을 한눈에 확인할 수 있도록 지하공간 통합 지도를 3D로 구축해 개발을 진행할 개발주체와 승인하게 될 지자체에 제공 예정
 (2) '지하개발 사전안전성 분석'을 위한 특별법 도입
     - 도시 개발 전에 인근 지반과 시설물의 안전성을 분석하는 '지하개발 사전안전성 분석'을 위한 특별법 도입해 공사장 주변의 안전까지 관리 강화
 (3) '지하공간의 안전관리에 관한 특별법'
     - 지하 공간 안전관리를 총괄하는 '지하공간의 안전관리에 관한 특별법'을 제정해 지반안전 관련 연구 개발 시행
 (4) 전국 균일한 지하수 관측망을 구축해 지하수 모니터링을 강화 하며, 취약한 상하수관의 보수보강도 실시.

[단답형] 가치향상 VE

1. 개요
 Value Engineering 은 최소의 생애주기비용 (LCC)으로 시설물의 필요한 기능을 확보하기 위해 경제성 및 타당성을 기능별, 대아별로 검토하는 것이다.

2. VE 분류
 (1) VEP (Value Engineering Proposal)
      - 기획 및 설계 단계에서 제안된 VE 대체안
 (2) VECP (Value Engineering Change Proposal)
      - 시공단계에서 제안된 VE 대체안
      - 그 절감액의 일부를 시공자에게 지급하는 시공 VE incentive 제도

3. VE 추진단계
 [준비단계] --> [정보단계] --> [분석단계] --> [창조단계] --> [종합단계] --> [개발단계] --> [제안단계] --> [확인단계]

4. 유의 사항
 (1) 100억원 이상 공사 설계시 또는 공사중 공사비 증가가 10%이상 발생해 설계변경이 요구되는 경우, VE 평가시 발주처, 설계 및 시공 기술자, VE 전문 인력 등이 함께 Work Shop을 개최하여 평가하는 것을 원칙으로 함.
 (2) 기본 설계 단계에서 시행하는 VE가 가장 효과적임.

[단답형] 신축이음과 수축이음

1. 개요
 신축 이음은 콘크리트 구조물의 온도 변화와 지반의 부등침하에 의한 파괴를 피하기 위해 설치하는 이음.
 수축이음은 콘크리트 포장판 등이 수축 될 때 판에 불규칙적인 균열이 발생하는 것을 막기 위한 이음.

2. 신축 이음과 수축 이음 자재(Expansion Joint & Contraction Joint)
  - Slip Bar
  - Plastic Cap
  - Joint Fillers
  - Joint Sealing

3. 시공 방법
 (1) 공사 준비: 바탕면과 이음부분의 충분한 양생 및 표면 건조
 (2) 준비 작업: 이음부분의 흙, 부스러기, 먼지 및 레이턴스가 없도록 준비
 (3) 시공 이음: 시공 구간 단위 계획하에 불필요한 시공이음 발생되지 않도록 시공
 (4) 이음부 처리: 수팽창 지수재의 이음부위 및 교차점에는 틈이 발생되지 않도록 5mm이상 겹이음 실시

4. 현장 반입
 (1) 현장에 반입되는 자재는 공사 감독자에게 제시한 견본과 동일한 제품이어야 하며, 검사에 필요한 시료 및 견본품 등은 수급인이 제출.
 (2) 검사 결과 불합격품은 즉시 장외로 반출하여야 하며, 대체품을 반입한다.

[단답형] 복합 말뚝

1. 개요
 하나 이상의 말뚝을 복합적으로 합성한 공법으로 단일 말뚝 시공시 발생되는 단점을 개선한 공법이다.

2. 시공 조건 확인 및 공법 선정
 (1) 현장 주변 여건 확인
 (2) 현장 지반 조건 확인
 (3) 말뚝 공법 선정
     1) 항타 공법
     2) 매입 말뚝 공법
      - 선굴착 후 최종 항타 공법
      - 시멘트 밀크 공법
      - 내부 굴착 후 최종항타 공법
      - 제트 그라우팅에 의한 선단 확근 공법

3. 현장 품질 관리
 (1) 시험 방법과 결과를 관찰, 기록하게 하기 위한 독립 검사 기관 고용
 (2)  기록에 사용되는 시험장비, 검증 및 기록 방법, 시험 결과, 말뚝 박기 방법에 대한 건의 및 수정등 포함
 (3) 시험한 말뚝의 실제 치수와 위치, 시험으로 인한 이동, 비틀림 등 정확히 기록
 (4) 공사중, 확인 재하 시험은 공사 초기에 실시하며, 설계에 사용한 지지력과 말뚝 시공의 적합성 확인.

[단답형] 콘크리트 건조수축

1. 개요
 콘크리트가 경화후 수분이 증발하면서, 체적의 감소로 수축이 발생되는 현상이 건조 수축이다.

2. 건조 수축 균열 Mechanism
   <구속이 없는 경우 건조 수축>그림          <구속이 있는 경우 건조수축>그림

3. 건조 수축에 영향을 주는 요인
 (1) Cement의 성분 및 분말도
 (2) 골재의 형태, 크기 및 흡수율
 (3) W/C 비, 함수비, 단위수량
 (4) 혼화재료의 유무 및 종류
 (5) 배합 성분 및 양생 방법

4. 건조 수축 감소 대책
 (1) 주용열 portland cement 사용
 (2) 수축줄눈 설치
 (3) 골재의 흡수율이 작을 수록
 (4) 증기 양생 및 양호한 입도 골재 사용
 (5) 팽창 Cement 사용

[단답형] 에폭시 아스팔트 콘크리트 포장

1. 개요
 에폭시 아스팔트는 일반 아스팔트 에폭시를 이용해서 처리한 열경화성 바인더와 최대 입경이 9mm인 골재를 섞은 혼합물이다.

2. 에폭시 아스팔트의 특성
 (1) 피로저항성
     - 뛰어난 피로 저항성은 수백만의 윤하중에 의한 처짐후에도 균열이 없이 강상판을 유지 시킬수 있다.
 (2) 부식방지
     - 에폭시 아스팔트는 3%미만의 낮은 공극량으로 인하여 주요 부식 방지 코팅 이외에 강상판의 다른 층 부식을 방지하는 역할을 한다.
     - 불투수성 포장재료로 안정성과 균열에 대한 저항성이 크고 부착성이 좋다.

3. 하중전달 Mechanism
      <그림>      교통하중 --> 표층 --> 기층 --> 보조기층 --> 노상으로 확산 분산

4. 결론
 안정적인 자재 공급과 잦은 유지 보수에 대한 계획을 철저히 준비해야 한다.

[단답형] 개착 터널

1. 개요
 개착 (Open Cut Method)공법은 지표면에서 콘 도랑을 굴착하여  그 속에  지하 구조물을 구축하고 완성된 후 매몰하여 원 상태로 복구하는 공법이다.

2. 개착 터널 조사 분류
 (1) 입지 조건 조사: 토지 이용 상황, 도로 종류, 교통 상황, 지형 상황 등
 (2) 지장물 조사: 지상 및 지하 구조물, 매설물, 구조물터, 가설공사터 등
 (3) 지반 조사: 지층 구성, 지질, 지하수, 유해 가스 유무 등
 (4) 환경 보전 조사: 소음 진동, 지반 침하, 폐기물 처리 등

3. 개착 공법 계획 검토 사항
 (1) 터널 설치 위치
 (2) 터널 선형 및 구배
 (3)  공법 선정
 (4) 굴착 공법 종류

4. 개착 공법 적용성
 평탄한 지형에 얕은 터널을 구축할때는  시공법, 안전성, 경제성 등의 면에서 개착 공법이 가장 적합하다.

5. 결론
 개착 공법은 지표면 사용에 의한 교통 연선에 영향이 크며, 공사중 환경 보전이 어려움으로 공사 안전 대책, 공정 등 검토가 반드시 필요하다.

[단답형] 포스트텐션 콘크리트 포장

1. 개요
 콘크리트 포장 Slab 종방향 및 횡방향으로 PS 강선연결을 배치 하고, 이를 프리스트레싱하여 포장 Slab에 압축력을 가함으로서 차량 하중으로 인해 발생하는 인장응력을 상쇄시키는 공법

2. 포스트텐션 콘크리트 포장 특징
 (1) 콘크리트 포장 두께를 절반으로 감소
 (2) 시멘트 사용량 최소화
 (3) 저탄소 녹색공법 (시멘트 사용 저감 - CO2 저감)
 (4) 기존 콘크리트 포장 대비 줄눈 감소
 (5) 균열 저감
 (6) 내구성
 (7) 경제성

3. 포스트텐션 콘크리트 포장 적용성
 (1) 고속도로 콘크리트 포장
 (2) 비행장 활주로 포장
 (3) 항만 부두 포장

4. 결론
 교통량 증가, 과적 차량 증가, 환경 영향 등 복합적인 요인으로 도로가 파손되고 있다. 파손에 대한 예방책, 유지관리등 장기적인 서비스 향상 방안 측면에서 지속적인 연구 개발이 필요 하다.

[단답형] Earth Anchor 안정 조건

1. 개요
 흙막이벽등의 배면을 원통으로 굴착하고 Anchor 체를 설치하여 주변 지반을 지지하는 공법

2. Earth Anchor 의 시공 원리 모식도
 <그림>

3. Earth Anchor 특징
<테이블>
 장점
 작업 공간 활용 우수
 공기 단축
 굴착 용이 및 시공성 우수
 단점
 인접 주의 및 동의 필요
 사질 지반 사용 곤란
 시공 후 인장력 확인 곤란

4. Earth Anchor 시공시 주의 사항 <그림>
 (1) 천공시 공벽 보호 - 케이싱
 (2) Group Effect 방지
 (3) Grouting 재는 부식에 강한 것
 (4) 지하 수위에 따른 Leaching

[단답형] 건설 산업의 빅데이터 활용

1. 개요
 초기 단계이지만 원가 절감, 관리기법 고도화 등 빅데이터 활용을 통한 장점이 부각되면서 도입 속도가  점차 빨라 지고 있다.

2. 빅데이터의 정의
 방대한양의 데이터를 수집, 저장, 분석해 가치있는 정보를 추출하고 이를 의사 결정이나 미래 예측에 활용하는 기술임.

3. 빅데이터 활용 계획
 정부는 2012년 제 4차 건설사업정보화 기본계획 (2013~2017년)을 통해 빅데이터 가공에 따른 건설 프로젝트 및 정책 활용 방안을 강구하겠다고 함.

4. 건설 산업의 빅데이터 활용
 (1) 민간건설사: 설계부터 시공까지 건설 과정에서의 원가 절감, 분양, 마케팅 등 다방면에서 적용
 (2) 빅데이터를 통해 신규 공사 수행시 품질 우수 및 실패 사례 피드백 실시
 (3) 전사적 품질 경영의 일환으로 구매 품질 확보 시스템 구축 활용

5. 향후 전망
 타 산업군과 비교하면 여전히 도입률이 낮음. 적정 공사비 산정, 인력 배치등의 부가가치 창출을 위해서는 조속한 도입과 활용이 필요하다.

[단답형] 건설분야의 자율주행 굴삭기 상용화

1. 개요
 최근 건설 분야의 중장비에도 자율 주행 시스템이 도입되고 있다. 이는 사고 방지 및 운영 효율을 높이고자 함에 목적이 있다.

2. 무인 자율 주행 기술
 사물 인터넷(IoT), 전기 배터리, 무인 자율 주행 기술 등 4차 산업 혁명을 주도하는 기술중 하나로서 건설 현장에서 발생하는 사고를 막고, 디젤이나 휘발류 대신 전기로 구동해 에너지 효율을 크게 높일 수 있는 기술 이다.

3. 무인 자율 주행 기술의 특징
 (1) 사고 방지 기술
      - 여러대의 화물차를 하나의 사물 인터넷(IoT)로 연결하여 한대의 움직임으로 여러대의 장비를 가속, 핸들 조작, 정지등 동시에 조작 및 제어가 가능
 (2) 자동 충돌 방지 장치
      - 굴삭기에 설치한 카메라, 레이더, 레이저, 초음파 등 센서를 통하여 사람인지, 고양이 인지, 차량인지 사물을 식별하여 자동으로 브레이크가 작동
 (3) 운전자에서 관리자로 1대의 장비를 운전하던 인력이 3~4대의 장비를 관리 할 수 있어 인력 운용에 효율을 높임