머신 가이던스 시스템 적용에 따른 단지조성공사 토공 작업의 특성별 생산성 분석 및 효과 = Machine Guidance Effects on Productivity Improvement Depending on Excavation Types

국문 초록 (Abstract)

토공사는 도로, 교량, 빌딩 등 구조물을 설치하기 위한 공간을 제공하는 역할을 하며 각종 기반시설을 설치를 위한 기초 작업에 해당한다. 토공사는 굴삭기, 도저, 덤프트럭, 그레이터, 다짐롤러 등 대형 건설 장비를 통해 작업의 효율성을 관리하게 되며, 특히 단지 조성공사 등 토공사의 작업비중이 높은 사업일수록 토공사의 생산성을 향상시키기 위해 많은 노력을 할 수 밖에 없다. 스마트 건설기술의 도입은 생산성 향상을 위한 필수적이다. 단지조성 분야의 건설 업계에서는 건설공사 생산성 향상을 위한 대표적인 기술인 머신 가이던스 시스템을 현장에 적용하고 있다. 머신 가이던스 시스템은 건설장비에 3D 도면을 입력하고, 위치추적을 할 수 있는 장치 및 센서를 부착하여 위치, 깊이, 폭, 경사 등의 굴삭 정보를 건설장비 운전기사에게 제공하여 작업의 생산성과 효율을 높이는 역할을 한다. 본 논문에서는 머신 가이던스 시스템을 적용한 굴삭기를 단지조성공사 토공사 현장에 투입하여 기존 토공방법과 머신 가이던스 방법을 비교하여 머신 가이던스 적용으로 얻을 수 있는 생산성 향상을 분석하는 것을 목표로 한다. 현장 테스트에는 비콘 및 GNSS 기반의 머신가이던스 시스템을 적용하여 머신 가이던스 시스템의 범용성을 확인하였으며, 드론, 토탈스테이션, GPS 등의 최신, 기존의 건설기술과 비교하여 생산성 향상 효과를 분석했다. 테스트 환경은 토공사 현장의 대표적인 공종인 경사면 절토와 성토, 그리고 각종 관로 매설을 위한 터파기 3가지 경우에 대해 머신 가이던스 시스템을 적용하며 작업횟수, 유류소모량, 작업 시간에 대한 분석을 통해 토공사 전반적인 생산성 분석을 시행하였다.

목차 (Table of Contents)

• Ⅰ. 서론 1
• 1. 연구의 배경 1
• 2. 건설자동화 기술 도입의 필요성 3
• 3. 건설자동화 도입 관련 동향 4
• 4. 연구의 목적 6
• Ⅱ. 연구동향 8
• 1. 기술개발 현황 8
• 2. 머신 가이던스 시스템 생산성 연구 10
• Ⅲ. 머신 가이던스 시스템 구성 및 적용방법 11
• 1. 머신 가이던스 시스템 구성 11
• 2. 시스템 캘리브레이션 14
• 3. 적용절차 19
• Ⅳ. 현장 테스트 20
• 1. 현장 테스트 대상지역 20
• 2. 3D 설계도면 작성 22
• 3. 머신 가이던스 굴삭작업 테스트 27
• 가. 비콘 기반 머신 가이던스 시스템 현장 테스트 27
• 나. GNSS 기반 머신 가이던스 시스템 현장 테스트 29
• Ⅴ. 데이터 수집 및 분석 30
• 1. 워크 샘플링 30
• 2. 건설기계 통합 관리시스템 34
• 3. 품질 분석 37
• 가. 드론 측량 37
• 나. 시공확인 프로그램 41
• 4. 토공작업 생산성 비교분석 44
• 가. 워크 샘플링을 통한 생산성 분석 44
• 나. 건설기계 통합 시스템을 통한 생산성 분석 54
• Ⅵ. 결론 61
• 참고문헌 63
• Abstract 66