첨단센서 기반의 건설장비 관리시스템 개발 = Development of management system for construction equipment based on multi-function sensor

국문 초록 (Abstract)

최근 건설 프로젝트는 점차 거대화, 복잡화되는 추세이고 이에 따라 기존의 인력중심에서 건설장비를 적극적으로 활용하는 기계화시공 중심의 산업으로 변화하고 있다. 건설장비의 의존도가 증가함에 따라 효율적인 건설프로젝트 수행을 위해 현장관리자는 건설장비에 대한 체계적인 관리를 수행해야 한다. 하지만 현장에서는 제한적인 관리 인력의 투입과 기존의 재래식 관리방법을 활용하고 있기 때문에, 기계화시공에 따른 효율적 현장관리가 이루어지지 않는 실정이다.
건설산업은 이러한 한계를 보완하고 효율적인 현장관리를 수행하기 위해서 IT기술과의 협업을 통한 관리방법들이 제시되고 있다. RFID기술, USN통신망, 다양한 센서, 모니터링 기술 등의 IT기술이 현장관리를 위하여 도입되고 있으나 현장의 다양한 정보들을 효율적으로 관리하기에 어려움이 있다.
본 연구는 이러한 한계를 보완하기 위하여 건설장비의 다양한 정보를 수집할 수 있는 다목적 첨단센서와 현장 네트워크망 기술을 이용한 건설장비 관리시스템을 개발하였다. 건설장비의 효율적인 관리를 위하여 기계화시공이 많은 토공사 공정에서 투입되는 건설장비는 백호우와 페이로더, 덤프트럭으로 연구의 범위를 한정하였다.
다목적 센서에서 발생한 데이터를 분석을 위하여 판별분석을 이용하여 데이터 분석모형을 설계하였다. 데이터 분석모형을 통하여 센서데이터를 분류 및 정의함으로써 현장 내 투입중인 건설장비의 작업형태를 파악할 수 있게 하였다. 분석된 데이터는 건설장비 관리시스템에서 현장 내 장비의 위치, 장비의 제원, 작업현황, 누적작업량 등을 한눈에 알아볼 수 있도록 구축되어 현장관리자가 건설장비를 효율적으로 관리할 수 있도록 하였다.
또한 본 시스템의 실용성 증대를 위하여 전문가들과의 인터뷰를 통하여 시스템의 보완사항을 도출하였다. 시스템의 기술적, 경제적, 운영적 요소를 분류하고 각 요소들 가운데 중요사항을 도출하여 실용화를 위한 고려사항을 제시하였다.
본 연구에서 개발된 첨단센서 기반의 건설장비관리 시스템을 통해 대형 건설프로젝트의 투입된 다수의 건설장비 관리를 효율적으로 관리할 수 있을 것이며, 현장관리자의 의사결정에 기여할 수 있을 것이라고 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 1. 서 론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위 및 절차 3
• 2. 이론적 고찰 5
• 2.1 건설현장의 센서기술 적용 사례 및 연구 분석 5
• 2.2 건설현장의 건설장비 관리에 관한 기존문헌 및 연구 분석 7
• 2.3 소결 9
• 3. 첨단센서 기반의 건설장비 관리시스템 개발 절차 10
• 3.1 첨단센서 기반의 건설장비 관리시스템 개요 10
• 3.2 시스템 개발 절차 및 요소기술 도출 12
• 3.2.1 첨단센서 기술 14
• 3.2.2 현장 내 데이터 전송망 17
• 3.2.3 건설장비 관리시스템 19
• 3.3 건설장비 관리시스템의 모형 설계 28
• 3.3.1 건설장비의 첨단센서 부착위치 선정 30
• 3.3.2 데이터 추출을 위한 Mock-up Test 33
• 3.3.3 첨단센서 데이터 분석 모형 기초설계 37
• 3.3.4 건설장비 작업량/생산성을 분석을 위한 워크 샘플링 42
• 3.3.5 생산성 정보 추출 데이터 분석방법 44
• 3.4 판별분석을 이용한 첨단센서 데이터분석 모형 설계 45
• 3.4.1 판별분석의 개념 45
• 3.4.2 판별분석을 위한 데이터 입력 및 변수 선정 50
• 3.4.3 건설장비의 작업상태 분류를 위한 판별분석 모형 55
• 3.5 소결 56
• 4. 건설장비 관리시스템 현장적용 및 검증 58
• 4.1 서언 58
• 4.2 Pilot Test 현장 개요 59
• 4.2.1 현장개요 59
• 4.2.2 Pilot Test 계획 61
• 4.2.3 토공사 공정 63
• 4.3 건설장비 시스템의 데이터 검증 66
• 4.4 건설장비 시스템의 실용성 확보를 위한 인터뷰 69
• 4.5 소결 72
• 5. 결론 73
• 참고문헌 75