첨단 로봇과 레이저 트래커 기술로 스마트 건설 현장의 정밀도와 안전성 향상
삼성물산 – 글로벌 건설 분야의 혁신을 선도하는 대한민국 대표 기업
고정밀 실내 정밀 측위 로봇 및 실내 자율 도장 로봇으로 건설 현장의 생산성과 안전성 향상
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스마트 건설 현장의 혁신: 레이저 트래커 솔루션으로 정밀도와 안전성 강화
삼성물산은 건설 산업의 혁신적인 변화를 주도하는 선두 주자로서 효율성, 지속 가능성, 안전성을 높이기 위해 건설 현장의 작업 방식을 혁신하고 있습니다. 삼성물산은 헥사곤의 ATS600 직접 스캐닝 레이저 트래커 솔루션을 사용하여 현장 생산성을 향상하고 작업자의 안전을 지키는 고정밀 실내 로봇 측위 로봇과 실내 자율 도장 로봇을 개발했습니다.
삼성물산 건설부문은 건축 전 분야에 걸쳐 첨단 공법과 최적의 설계 개발로 다양한 시공 경험을 자랑합니다. 특히 세계 3대 마천루인 말레이시아 페트로나스 타워, 타이베이 금융센터에 이어 현재 세계에서 가장 높은 부르즈 칼리파까지 모두 직접 시공하며 전 세계적으로 인정받고 있습니다.
건설 사업은 모듈화 기술의 도입으로 빠르게 변화하고 있습니다. 모듈화 공법은 공장에서 건축 부품을 사전 제작하여 현장에서 조립하는 방식으로 신축성과 친환경성을 모두 추구합니다. 이를 통해 건설 현장에서 소요되는 건축 시공 시간을 현저히 단축하고, 현장에서 발생하는 소음, 분진, 건축 폐기물을 최소화하여 친환경적이며 지속 가능한 건축 기법입니다.
자율 현장 건설 로봇의 정밀도 향상
건축 부품을 사전에 제작하여, 운반 그리고 설치 및 시공까지 하는 과정에서 품질을 확보하기 위해서는 정말도가 중요합니다. 또한, 대형 및 고층 건물을 건설하는 과정에서 위험한 작업을 줄이는 것도 필수적인 과제입니다. 삼성물산은 이러한 문제를 해결하기 위해 다양한 첨단 기술과 건설 로봇을 도입해 스마트한 건설 현장을 조성하고 있습니다.
예를 들어, 고층 철골 조임 작업을 위한 자동화 장비와 하이테크 공사에서 바닥 마감재인 억세스 플로어를 자동으로 설치하는 로봇을 도입하여 사용하고 있습니다. “건설 현장에서 사용되는 일반적인 시공 오차는 약 ±50mm입니다. 따라서 측정에 사용되는 토탈 스테이션의 허용 오차 범위는 2~3mm 정도입니다.”라고 삼성물산 최종호 프로는 설명합니다. “건설 현장에서도 제조업 수준의 정밀도가 요구되고 있습니다. 이런 정밀 측정 이슈에 대응하기 위해 헥사곤의 제품들을 효과적으로 사용하고 있습니다.”
삼성물산은 건설 현장에서 높은 정밀도를 유지하면서 생산성과 안전성을 동시에 확보하기 위해 헥사곤의 Leica Absolute Tracker ATS600과 반사구, 그리고 다양한 자율 로봇을 결합하여 실내 작업용 시스템 2가지를 개발했습니다.
하나는 건설 현장의 측량 작업을 위한 정밀 측위 로봇이고 다른 하나는 최대 3.6미터 높이까지 벽면을 따라 자율 주행을 하며 스프레이 도장이 가능한 도장 로봇입니다.
그림 1. ATS600 레이저 트래커는 접근하기 어려운 영역의 3D 좌표를 직접 스캔하고 측정합니다. 대형 모듈식 건축물의 정렬 상태를 확인하고 건축 모듈이 제대로 제작되고 시공되었는지 확인하기 위해 완성도를 평가합니다.
실내 정밀 측위 로봇
이 측위 로봇은 ATS600 레이저 트래커와 리프팅 장비를 결합한 고정밀 측량 자동화 솔루션입니다.“실내 정밀 측위 로봇은 세 가지 분야에 활용되고 있습니다,”라고 최종호 프로는 말합니다. “대형 모듈화 공법에서 사전 정합성을 측정하고 검토하는 부분, 건축 모듈러가 제대로 제작 및 시공이 되었는지 시공 완성도를 측정하는 부분 그리고 건설 현장에서 활용하는 다양한 건설 로봇의 시공 정밀도를 향상하는 데 활용하고 있습니다.”
그림 2. 실내 정밀 측위 로봇은 ATS600 레이저 트래커와 AMR(자율 이동 로봇)의 리프팅 장비를 결합한 것입니다.
로봇을 작동하려면 먼저 현장에서 정의된 세 지점을 반사구로 측정하여 로봇의 좌표계를 현장의 좌표계에 연동합니다. 맞추는 작업을 합니다. “이전에는 측량 지점을 옮길 때마다 정합해야 하는 번거로움이 있습니다.”고 최종호 프로는 설명합니다. “하지만 이제는 반사구를 활용하여 모바일 로봇의 이동 변위 값으로 직전에 특정한 반사구를 자동으로 인지하여 자기 위치를 신속하게 찾아주는 기능을 개발 및 자동화하여 연속적으로 측정이 가능합니다.”
자율 페인팅을 위한 기술 결합
도장 작업, 특히 높은 건물의 외벽 도장 작업의 안전사고는 건설 현장에서 특히 주의해야 할 과제입니다. 이를 단계적으로 해결하고자 하는 시도의 첫 단계로 도장 숙련 작업자의 손기술을 계량화하고 로봇화하는 기술을 확보하고자 프로젝트를 진행하게 되었습니다.이 실내 자율 도장 로봇은 주택 현장에서 지하 주차장 벽면을 스프레이 도장하는 데 사용됩니다. 이 로봇은 카메라와 라이다(LiDAR) 센서를 사용하여 주변 환경을 인식하고, 이 정보를 통합하여 벽을 칠하는 데 필요한 각도와 위치를 정확하게 산출하고 적용합니다.
ATS600은 도장 로봇에 설치된 반사구를 측정하여 로봇의 위치와 방향을 파악하여 정확한 위치 정보를 얻습니다. 이 정보를 바탕으로 도장 로봇은 위치 오차를 보정한 로봇 동작을 구현할 수 있습니다.
삼성물산은 향후 도장 로봇을 고소 작업차나 곤돌라를 이용한 고층 작업용으로 최적화하고, 위치 정밀도를 더욱 향상해 건설 현장의 안전을 확보할 계획입니다.
이러한 혁신적인 솔루션의 도입은 건설 현장의 생산성과 안전성을 높이고 품질 관리를 개선하는 등 긍정적인 영향을 미치고 있습니다. 삼성물산은 앞으로도 건설업계의 혁신적인 변화를 주도하며 효율적인 기술 개발의 모범 사례를 만들어 나갈 것입니다.
그림 3. ATS600은 실내 자율 도장 로봇의 반사구를 추적하여 정확한 위치를 파악합니다.
