건설기술
건설기술(建設技術, Construction Technology)은 건설에 관한 기술의 총칭이다.
목차
개요[편집]
건설기술은 인간 생활에 필요한 욕구를 만족시킬 목적으로 자연환경과 자원을 이용하여 건물과 시설물 및 구조물을 만드는 데 필요한 모든 수단과 방법을 뜻한다.
건설기술은 자연환경으로부터 인간을 보호할 수 있는 최초의 주거 공간인 움집을 만드는 것에서부터 시작되었다. 인류는 자연스럽게 자연환경을 극복하고 거주하기 편리한 공간을 만드는 것을 목적으로 여러 구조물을 만들었으며, 이와 관련하여 발달한 모든 수단과 방법을 총칭하여 건설기술이라고 한다. 건설기술은 크게 건축기술과 토목기술로 구분되며, 두 영역은 서로 부족한 영역을 보완해 주는 관계로, 하나의 구조물을 세울 때 같이 적용되는 경우가 많다. 건설된 구조물을 각각 건축 구조물, 토목 구조물로 구분하기도 한다.
건축기술은 인간이 편리하게 일하고 쉴 수 있는 공간을 만들어 제공하는 것을 목적으로 하는 기술로, 이에 따라 건축 구조물은 주거용, 상업용, 공업용, 종교용, 공공용 등 다양한 목적으로 건설된다. 토목 기술은 주로 공공의 목적을 달성하기 위한 사회 기반 시설 및 구조물을 건설하는 기술을 뜻하며, 토목 구조물에는 도로, 철도, 항만, 활주로, 교량, 터널 등과 같은 교통 시설, 도시 환경 기반 조성을 위한 상수도, 하수도, 녹지 시설과 국토 개발을 위한 간척지 조성 등이 있다.
건설기술이 실질적으로 구현되는 과정은 자원의 투입, 여러 과정 및 산출의 단계로 구성되며, 이러한 체계를 건설기술 시스템이라고도 한다.
- "건설기술"이란 다음 각 목의 사항에 관한 기술을 말한다. 다만, 「산업안전보건법」에서 근로자의 안전에 관하여 따로 정하고 있는 사항은 제외한다.
- 가. 건설공사에 관한 계획ㆍ조사(지반조사를 포함한다. 이하 같다)ㆍ설계(「건축사법」 제2조제3호에 따른 설계는 제외한다. 이하 같다)ㆍ시공ㆍ감리ㆍ시험ㆍ평가ㆍ측량(해양조사를 포함한다. 이하 같다)ㆍ자문ㆍ지도ㆍ품질관리ㆍ안전점검 및 안전성 검토
- 나. 시설물의 운영ㆍ검사ㆍ안전점검ㆍ정밀안전진단ㆍ유지ㆍ관리ㆍ보수ㆍ보강 및 철거
- 다. 건설공사에 필요한 물자의 구매와 조달
- 라. 건설장비의 시운전(試運轉)
- 마. 건설사업관리
- 바. 그 밖에 건설공사에 관한 사항으로서 대통령령으로 정하는 사항
건설기술의 특성[편집]
건설기술은 일회성, 장기성, 공공성, 지역성, 종합성, 경제성 등의 특성이 있다.
- 1) 일회성
한 번 만들어진 건설 구조물은 잘못된 부분이 발견될 경우 수정하거나 고치기가 매우 어렵기 때문에 매우 신중하고 확실한 계획과 설계를 토대로 건설해야 한다. 구조물은 콘크리트, 철골, 철근 등을 주재료로 사용하고 구조물의 안전을 고려해야 하므로 수정하기가 어려운 경우가 많다.
- 2) 장기성
건설 구조물은 한 번 건설되면 매우 오랫 동안 사용되기 때문에 미래를 잘 예측하고 건설해야 한다. 미래 예측이 잘못된 경우 불필요한 구조물이 되거나 구조물이 제대로 역할을 수행하지 못하는 경우가 발생하며, 이때에는 매우 큰 규모의 재정 손실이 발생하기도 한다.
- 3) 공공성
건설 구조물은 여러 사람이 함께 사용하기 때문에 공익적 목적과 편리함을 제공하기 위해 계획되어야 한다. 최근에는 개인의 영리를 목적으로 건설된 상업용 건물의 경우에도 이런 공공성을 높이기 위해 건물 앞에 조각물이나 공원 조성 등을 통해 건물의 공공성을 높이고 있다.
- 4) 지역성
지역의 자연 특성에 따라 건설 구조물의 형태와 규모 등이 결정된다. 하천이 자주 범람하는 지역에는 수상 가옥이 발달하였고, 비와 눈이 많이 내리는 지역의 지붕 모양은 잘 흘러 내릴 수 있도록 급한 경사를 갖는 지붕을 만들어 사용하였으며, 날씨가 더운 열대 지방의 건물들은 난방 시설을 만들지 않기도 한다.
- 5) 종합성
다른 여러 기술들과 함께 융합되어 구조물이 건설되고 발달한다. 초고층빌딩은 새로운 철강 재료의 발달, 엘리베이터 제작, 스마트 주차 시설 등과 같은 다양한 형태의 기술들이 함께 어우러져 만들어졌으며, 현대에 이르러서는 예술적 아름
- 6) 경제성
일반적으로 하나의 건설 구조물을 세우는 데는 매우 많은 비용이 발생한다. 건설의 시작 단계인 여러 부대 시설을 짓는 데에서 시작하여 기초 공사 및 여러 공사, 마감 단계에 이르기까지 많은 인력과 재료, 시간이 필요하기 때문이다. 따라서 계획 단계에서부터 경제적인 이득이 있는지 면밀히 검토해야 한다.
건설 기술의 분류[편집]
① 건축 기술 : 쾌적하고 안전하며 능률적인 생활 공간을 만들기 위한 기술이다.
- ㉠ 건축 구조물의 조건 : 구조적으로 안전성이 확보되어야 하며, 사용 목적에 적합한 기능과 함께 인간 생활 공간의 구성체로서 아름다워야 한다.
- ㉡ 건축 구조물의 종류 : 주택, 아파트, 사무실, 학교, 상가, 병원 등
② 토목 기술 : 인간이 안락한 생활을 하기 위하여 자연 환경이나 자원을 효과적으로 바꾸는 데 필요한 기술이다.
- ㉠ 토목 기술의 특징 : 토목 공사는 일반적으로 한번 건설하면 철거하는데 많은 시간과 비용이 필요하므로 경제성·효용성·환경 오염 등에 대한 충분한 검토가 먼저 이루어져야 한다.
- ㉡ 토목 구조물의 종류 : 도로, 철도, 교량, 하천, 항만, 공항, 상·하수도 시설 등
건설 기술의 발달[편집]
① 고대의 건설 기술
- ㉠ 경향 및 특징 : 종교적·정치적 권위를 나타내는 대형 건축물 건설(분묘·신전·궁전 등), 공공 건축물 등장(극장·체육 시설 등), 토목 구조물(수도·도로·성벽)과 계획된 도시를 건설하였다.
- ㉡ 재료 및 구조의 발달 : 지렛대·도르레·바퀴 등의 기계 요소 이용, 벽돌을 이용한 조적식 구조와 목재·석재 등을 이용한 가구식 구조가 발달하였다.
② 근대의 건설 기술
- ㉠ 경향 및 특징 : 실용적인 구조물이 많이 건설되었으며, 건축 영역이 확대되었고, 점차 대형화·고층화되기 시작하였다.
- ㉡ 재료 및 구조의 발달 : 유리·철강재·철근·콘크리트와 같은 새로운 건설 재료와 철골 구조·철근 콘크리트 구조와 같은 새로운 구조가 발달하였다.
③ 현대의 건설 기술
- ㉠ 경향 및 특징 : 건설 규모의 대형화·고층화·다양화, 기능의 복잡화, 시공의 기계화, 부재의 표준화, 재로의 건식화 및 건설 활동의 전문화·대량 생산화가 이루어졌다.
- ㉡ 재료 및 구조의 발달 : 고강도 철근, 고강도 유리 등의 재료와 철골 구조·입체 트러스·경량 골조 돔과 같은 새로운 건축 구조가 발달하였다.
- ㉢ 건축 설비의 발달 : 공기 조화 설비·고속 엘리베이터·방재 설비·소방 설비·통신 설비 등과 같은 건축 설비 분야가 발달하였다.
④ 미래의 건설 기술
- ㉠ 경향 및 특징 : 생산 구조의 고도화(부재의 규격화, 모듈 단위로 표준화)·건설 생산 시스템의 전산화·건축물의 이용과 관리의 자동화가 가능해질 것이며, 건설 장소가 다양화될 것이다(지하 공간, 우주 도시, 해양 도시, 해저 도시 등).
- ㉡ 재료 및 구조의 발달 : 구조물의 하중을 줄이기 위한 새로운 공법과 새로운 건설 재료가 개발되고 있으며, 초고층 구조물이 건설될 것이다.
스마트 건설기술[편집]
스마트건설기술이란 공사기간 단축, 인력투입 절감, 현장 안전 제고 등을 목적으로 전통적인 건설기술에 ICT 등 첨단 스마트 기술을 적용함으로써 건설공사의 생산성, 안전성, 품질 등을 향상시키고, 건설공사 전 단계의 디지털화, 자동화, 공장제작 등을 통한 건설산업의 발전을 목적으로 개발된 공법, 장비, 시스템 등을 의미한다.
건설공사 단계별 스마트건설기술 예시[편집]
단계 스마트건설기술 기술내용 계획 조사
◾(조사) 지반정보 디지털 - 3차원 지형 및 지질
◾(측량) 드론, 무인항공기 등 측량기술
- 3차원 디지털 지형정보
- 다기능 장비 장착 드론
(접촉+비접촉 정보수집) 등
설계 ◾(3차원 설계) 디지털 설계 - BIM 설계
- 시설물의 3D 모델(디지털 트윈)
- BIM 설계를 위해 시설물별 특성을 반영한 BIM 작성 표준
- AI 기반 BIM 설계 자동화
- 라이브러리를 활용해 속성정보 포함한 3D 모델을 구축
- 제약조건 및 발주자 요구사항 등을 반영한 최적화된 설계안 자동도출
시공 ◾(자동화시공) 건설자동화 및 제어기술 - 건설장비의 자동화
- 시공 정밀제어 기술
- 공장제작･현장조립(Modular or Prefabrication) 기술
- 로봇 등을 활용하여 조립시공 기술
◾(운영관제기술)
- 건설현장 내 건설기계의 실시간 통합 관리･운영
- 센서 및 IoT를 통해 현장의 실시간 공사정보
- AI를 활용하여 최적 공사계획 수립 및 건설기계 통합 운영 절차
◾(건설공정) 스마트 공정 및 품질 관리
- 3차원 및 AI를 활용한 공사 공정
- 토공, 굴착기 등 건설기계에 탑재한 센서･제어기･GPS 등을 통한 위치･자세･작업범위 정보
- 조립 및 시공시 부재 위치를 정밀 제어하고, 접합부 자동 시공
- 드론･로봇 등 취득 정보와 연계한 공정 절차 확인
- 사업목적･제약조건 등을 고려한 공사관리
- 시공 간섭 요인 확인
- 드론 및 로봇 등을 활용한 공정관리
유지 관리
◾(유지관리) IoT 센서, AI 기반 시설물 모니터링 관리기술 - IoT 센서 기반 시설물 모니터링 기술
- 드론‧로보틱스 기반 시설물 상태 진단 기술:
- 시설물 정보 빅데이터 통합 및 표준화 기술
- AI 기반 유지관리 최적 의사결정 기술
- 특정상황이 발생하였을 때 수집된 정보를 전송
- 무선 IoT 센서의 전력소모를 줄이는 상황 감지형 정보수집
- 대규모 구조물의 신속‧정밀한 정보수집을 위한 대용량 통신 N/W
- 다종‧다수 드론의 군집관제, 카메라와 물리적 실험 장비를 장착한 다기능 드론(접촉+비접촉 정보수집)을 통해 시설물을
진단
- 드론-로봇 결합체가 시설물을 자율적으로 탐색하고 진단
- 디지털 연속 촬영에 의한 터널 안전진단
- 시설관리자 판단에 의한 비정형 및 정형 데이터 표준화
- 산재되어 있는 건설관련 데이터를 통합하여 빅데이터로 활용
- 빅데이터를 바탕으로 AI가 유지관리 최적 의사결정 지원
- 시설물의 3D 모델(디지털트윈)을 구축해 유지관리 활용
안전 관리
◾(안전관리) ICT, 드론･로보틱스 기반기술 - 안전사고 예방 기술
- 취약 공종과 근로자 위험요인에 대한 정보기술
- 스마트 착용장비(Smart Wearable), 센서 등으로 취득한 정보를 통해 장비‧작업자‧자재 등의 상태‧위치 등을 분석
스마트기술 건설분야 활용 예시[편집]
BIM[편집]
- Building Information Modeling
3차원 정보모델을 기반으로 시설물의 생애주기에 걸쳐 발생하는 모든 정보를 통합하여 활용이 가능하도록 시설물의 형상, 속성 등을 정보로 표현한 디지털 모델dlek
BIM모델을 이용한 구조해석 수행 S/W, BIM 기반의 시공 시뮬레이션 및 공정/공사비 관리 S/W 등 다양한 방면으로 활용
드론[편집]
지상에서 원격조정기나 사전프로그램된 경로로 비행하거나, 인공지능이 탑재되어 자율비행하는 '무인비행장치'이다.
드론에 카메라, 라이다 등 각종 장비를 탑재하여 건설현장의 지형 및 장비 위치 등을 빠르고 정확하게 수집하는 기술로 활용
가상현실[편집]
가상현실(VR)은 컴퓨터로 만든 가상공간을 사용자가 체험하게 하는 기술이고, 증강현실(AR)은 현실 세계에 가상의 콘텐츠를 겹쳐 디지털체험을 가능케 하는 기술이다.
건설현장의 위험을 인지할 수 있도록 VR/AR을 통한 건설사고의 위험을 시각화한 안전교육프로그램에 활용 가능하며, 시공 전/후의 건설현장을 VR을 통해 현실감 있는 정보제공이 가능하다.
빅데이터 & 인공지능[편집]
디지털 환경에서 생성되는 다양한 데이터 및 생성 주기가 짧은 대규모의 데이터를 의미 컴퓨터가 사고, 학습, 자기계발 등 인간 특유의 지능적인 행동을 모방할 수 있게 하는 컴퓨터 과학이다. 건설현장에서 수집 가능한 다양한 정보를 축적하여 축적된 정보를 AI 분석을 통해 다른 건설현장의 위험도 및 시공기간 등을 예측할 수 있는 기술로 활용한다.
3D 스캐닝[편집]
3차원 스캐너를 이용하여 대상물의 형상정보를 취득 하거나 디지털 정보로 전환하는 모든 과정이다. 레이저 스캐너를 이용하여 건설 현장을 보다 정확하게 측량하고 측량한 정보를 디지털화하여 Digital Map을 구축하거나, 구조물 형상을 3D로 계측 및 관리한다.
사물인터넷[편집]
사물에 센서가 부착되어 실시간으로 데이터를 인터넷 등으로 주고받는 기술이나 환경을 의미한다. 건설장비, 의류, 드론 등에 센서를 삽입하여 건설현장에서 장비-근로자의 충돌 위험에 대한 정보제공 및 건설장비의 최적 이동 경로를 제공하는데 활용한다.
디지털트윈[편집]
컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 가상으로 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 결과를 예측하는 기술이다. 건설 현장을(On site) 직접 방문하지 않고 컴퓨터로 시공 현황을 3D로 시각화하여(Off site) 현실감 있는 정보를 제공하는데 활용한다.
프리팹[편집]
미리 공장에서 부품의 가공 조립을 해놓고 현장에서 설치 만을 행하는 건축 공법이다. 건설 부재를 프리팹을 통해 생산하여 현장 작업을 최소화하고 공사기간을 단축하는 기술로 활용한다.
모바일 기술[편집]
빅데이터 분석으로 추출된 맞춤 정보를 다양한 모바일 기기(스마트 폰, 태블릿 PC 등)를 통해 서비스 제공 가능. 건설현장의 다양한 정보를 수집･분석하여 위험요소에 관한 정보를 근로자에게 실시간으로 제공하여 현장의 안전성을 향상하는데 활용한다.
로보틱스[편집]
로봇+테크닉스의 합성어로, 로봇에 관한 설계, 구조, 제어, 지능, 운용 등에 대한 기술을 연구하는 공학의 한 분야이다. 사고 위험이 높은 환경에서 로봇을 통한 원격시공으로 안전 확보 및 공사기간 단축이 가능한 기술로 활용한다.
디지털 맵[편집]
종이지도를 컴퓨터에서 이용 할 수 있도록 디지털 정보로 표현한 것으로 지리정보 시스템 및 인터넷통신기술과 결합하여 위치정보 제공. 정밀한 전자지도 구축을 통해 측량오류를 최소화하여 재시공 및 작업지연을 방지할 수 있는 기술로 활용한다.
자율주행[편집]
승객의 조작 없이 자동차 스스로 운행이 가능한 자동차를 의미하며, 차세대 자동차 산업으로 기대. 건설장비의 지능형 자율 작업이 가능하게 함으로써 작업의 생산성 향상 및 작업 시간 절감이 가능한 기술로 활용한다.
동영상[편집]
참고자료[편집]
- 〈건설기술 진흥법〉, 《국가법령정보센터》
- 제일기포, 〈건설 기술〉, 《두산백과》
- 〈건설 기술과 건설 구조물〉, 《네이버 블로그》, 2015-06-10
- 〈공학계 석학들이 뽑은 2025년 미래 건설기술은?〉, 《전문건설신문》, 2017-12-22
- kgf㎠, 〈건설공사 스마트건설기술의 정의 및 개념과 건설분야 단계별 활용 예시〉, 《티스토리》, 2021-03-09
- 김태형 기자, 〈스마트건설 기술, 우리가 이끈다 한국건설기술연구원〉, 《대한경제》, 2020-04-08
같이 보기[편집]
