[뉴스웍스=장진혁 기자] 두산인프라코어가 최근 첨단기술이 집약된 미래의 건설현장 모습을 공개했다.

그동안 건설기계장비 분야에서 개별적인 무인 기술을 선보인 적은 있으나 측량부터 건설기계 운용까지 전 과정을 무인·자동화로 선보이는 것은 세계 최초다. 이는 4차 산업혁명 시대에 발맞춰 '디지털 전환' 속도를 높인 것으로 풀이된다.

건설산업은 현재 10조 달러가 넘는 규모로 전세계 GDP의 약 13%를 차지하는 큰 시장이다. 세계은행과 여러 기관의 조사에 따르면 2025년 14조 달러 규모까지 연간 3.6%씩 꾸준히 성장할 것으로 전망된다.

하지만 건설업의 연평균 생산성 성장률은 전체 산업 및 제조업과 비교해 그 절반에도 미치지 못하고 있다. 국내의 경우에는 건설 근로자 중 장년층(55세 이상) 비율이 두 배 가까이 증가했으며, 숙련 인력 또한 수요에 비해 공급이 턱없이 부족하다.

또한 건설업은 안전을 위협하는 위험요인이 가장 많은 산업군 가운데 하나다. 2014년에서 2017년 사이 전체 산업의 재해율은 0.53%에서 0.48%로 줄어든 반면, 인력 의존성이 높은 노동집약적 생산체계인 건설업은 0.73%에서 0.84%로 올라 안전 개선이 미흡한 상황이다.

두산인프라코어는 시대의 흐름을 선도하는 동시에 '생산성'과 '안전성'을 높이는 방법으로 '디지털 전환'을 택했다. 자율주행, 5G 원격 제어 등 4차 산업혁명 기술을 건설장비 솔루션에 발빠르게 접목해 수익성을 끌어올리는 전략이다.

오는 2025년까지 상용화가 목표인 솔루션 '컨셉트-엑스'가 대표적이다. 두산인프라코어는 지난 20일 충청남도 보령시 성능시험장에서 '컨셉트-엑스' 시연회를 통해 디지털 전환의 미래 모습을 선보였다.

두산인프라코어는 '컨셉트-엑스'가 실제 현장에 적용된다면 작업에 필요한 시간과 비용을 낮춰 생산성, 경제성을 높이는 동시에 안전성도 획기적으로 개선할 수 있을 것으로 내다보고 있다.

◆드론 측량 시스템, 작업자와 관계없이 동일한 품질 확보

'컨셉트-엑스'는 드론을 통한 3D 스캐닝으로 작업장의 지형을 측량하고, 여기서 나온 지형 데이터를 기반으로 작업 계획을 수립해 무인 장비 운용까지 아우르는 종합 관제 솔루션이다.

관제 시스템 '엑스 센터'를 중심으로 작업과 관계된 모든 정보들을 디지털화해 관리할 수 있기 때문에 안전 리스크는 최소화하면서 작업 생산성은 극대화할 수 있다. 위험한 건설 작업은 장비에 맡기고, 사람은 보다 정교한 분석과 관리에 집중할 수 있게 된다는 미래 그림이다.

두산인프라코어가 선보인 드론 측량 시스템은 측량 작업자나 드론 조종사의 숙련도와 관계없이 동일한 측량 품질을 확보할 수 있다. 특히 드론이 측량한 3차원 데이터들이 엑스 센터에 설치된 모니터에 다양한 색상값으로 표현되기 때문에 작업장의 구체적인 정보들의 직관적인 인지가 가능하다.

엑스 센터에서는 드론으로 측량한 데이터를 기반으로 무인 건설기계의 이동경로와 작업 영역을 설정하게 된다. 지반 정보를 통해 지하의 암층별 물량 산출이 가능해져 보다 정확한 작업 예산과 계획을 수립할 수 있다.

엑스 센터는 PHM(Prognostics & Health Management, 고장 예지 및 건전성 관리 기술)을 통해 장비의 각 부위별 상태를 각종 데이터를 통해 AI로 예측해 이상유무를 미리 파악할 수 있게 해준다. 작업 형태에 따른 주요 부품의 수명을 예측할 수 있어 장비 및 작업장의 효율성을 높여준다.

PHM은 장비의 건강 상태를 스스로 진단하고 예지하는 기술이다. 두산인프라코어의 미래 장비는 상태를 자가 진단해 고장에 이르기 전 초기 시점의 징후를 감지해 정비하고, 나아가 예측된 남은 수명을 기반으로 관리가 가능해진다.

◆장비와 엑스 센터에서 이중으로 안전 확인한 뒤 무인 작업

두산인프라코어는 지난 20일 시연회에서 굴착기에 탑승해 있던 조종사가 무인 모드로 전환한 후 작업장을 벗어나는 상황을 연출했다. 무인 모드로 전환한 굴착기는 세이프티 시스템과 센서로 장비에서 내린 조종사를 감지해 자동으로 작동을 멈췄다.

엑스 센터에서도 장비에 장착된 AVM(All-around View Monitoring)과 레이더(Radar) 센서를 통해 장비 주변의 안전을 실시간 확인할 수 있다. 장비와 엑스 센터에서 이중으로 안전을 확인한 뒤에야 무인 작업을 하는 것이다.

엑스 센터에서 무인 작업 실행 버튼을 누르면 설정된 계획에 따라 장비들이 작업을 수행한다.

두산인프라코어가 선보인 무인굴착기의 작업 동작은 숙련 조종사의 작업 데이터를 머신 러닝 알고리즘에 적용해 개발된 것이다. 굴착 지형에 따라 최적의 방향과 깊이 등을 AI를 통해 학습한 대로 장비 스스로 판단해 진행하게 된다.

또한 엑스 센터에서는 굴착기 팔 부위에 장착된 라이다(LiDAR)가 스캐닝한 데이터와 조종석 내부에 설치된 듀얼 카메라(SVC)가 촬영한 데이터를 통해 작업 시뮬레이션을 할 수 있다. 웨잉 시스템을 통해 전체 굴착량을 측정하고, 무인으로 진행하는 상차 작업시 과적을 방지할 수도 있다.

무인 굴착기가 자율주행과 평탄화, 터파기, 토사의 트럭 상차 등 일련의 작업을 마치면 무인 휠로더는 골재를 근거리에 있는 트럭에 있는 상차하는 작업, 원거리 이동, 자율 주행 중 장애물을 인지하고 회피하는 작업을 수행한다.

무인 휠로더는 이동 중 장애물과 충돌을 회피하는 자율주행 기술과, 작업 대상물과는 적정 수준의 충격 작업을 반복해야 하는 자율작업 기술을 동시에 필요로 하는 고난이도의 인지, 판단, 제어 기술이 요구된다.

두산인프라코어는 무인 휠로더가 숙련 조종사 수준의 작업을 할 수 있도록 자동 굴삭기능을 개발하고 장애물과 20㎝ 접근한 수준에서도 정교한 제어가 가능한도록 무인 운용기술을 개발했다.

두산인프라코어는 컨셉트-엑스 개발을 위해 자체 기술 개발 뿐만 아니라 외부 업체와의 협업, 스타트업 투자, 산학협력 등 다양한 형태의 오픈 이노베이션을 진행하고 있다. 이외에도 전기 굴착기와 휠로더, 하이브리드 엔진 등 미래에 대응하는 라인업도 지속적으로 늘려 나갈 계획이다.

손동연 두산인프라코어 사장은 "컨셉트-엑스는 단순 무인 기술이 아니라 각각의 개별 기술들이 융합된 집약체이면서 동시다발로 작업이 발생하는 현장의 움직임에 신속하고 정확히 대응할 수 있는 첨단기술"이라며 "생산성과 경제성은 물론 안전성도 높인 사람 중심의 기술이 될 것"이라고 말했다.