"첫째도 둘째도 안전" 스마트건설이 중대재해 예방

[리뷰] 스마트건설 엑스포

IoT 기반 중장비 안전 제어

케이블 최대장력∙결함 감지

현장 데이터 통한 사고 예측

LTE-R 열차접근 알림 ‘눈길’

[정보통신신문=차종환기자]

“스마트건설로 미래를 디자인하다”

국토교통부 주최로 20일부터 22일까지 일산 킨텍스에서 ‘스마트건설 엑스포’가 개최됐다.

올해 5회를 맞이한 본 행사는 스마트건설의 활성화를 도모하고 산업생태계가 소통하는 장으로서 역할을 다해왔다.

특히 이번 전시회는 대다수 사업장에 중대재해처벌법이 본격 적용되고 있는 흐름에 발맞춰 안전에 역점을 둔 스마트 솔루션의 비중이 크게 증가해 눈길을 끌었다.

■설비 구석구석 IoT가 위험 감지

거대한 중장비, 온갖 소음 등이 어우러진 건설 현장은 작업자의 감각을 매우 둔하게 만들기 때문에 위험에 대한 빠른 감지와 대응에 한계가 있어 왔다.

이를 사물인터넷(IoT) 기반의 센싱 시스템을 통해 사람이 미처 예상하지 못한 부분까지 면밀히 체크해 안전성을 높이려는 시도가 이어지고 있다.

삼성물산, 신한전자기기는 굴착기 양중용 인디케이터 및 모니터링 시스템 ‘라이프(LIFE: Lifting Indicator For Excavator)’를 개발했다.

양중이란, 건설자재를 굴착기, 사다리차 등을 이용해 적합한 위치에 운반하는 작업을 뜻한다.

2023년 7월부터 산업안전보건기준에 관한 규칙 제221조의5(인양작업시 조치)가 시행됨에 따라 굴착기를 활용한 양중 작업이 활성화됐다. 하지만 굴착기 양중 관련 사망사고가 끊이지 않고 있는 것이 현실이다.

‘라이프’는 각종 센서와 통신 라우터, 애플리케이션을 활용해 운전석 인디케이터∙웹∙앱 등을 통해 현재 제한하중, 작업반경, 지면경사, 양중 높이, 위험 경고알람 등을 확인할 수 있는 시스템이다.

제한하중에 가까운 양중, 경사지 양중 등 위험상황이 발생하면 운전원 및 주변 작업자뿐만 아니라 관리자도 모니터링할 수 있어 굴착기 전도, 협착 등 중대재해를 예방할 수 있다.

또한 위험경고 알람 이력, 작업 모드, 가동 시간 등 데이터 분석 및 피드백으로 운전원의 안전 작업 습관 형성에도 도움을 줄 수 있다는 설명이다.

업체 측은 3번의 기술검증 시연회를 진행하면서 다양한 제조사 및 버킷 용량별 굴착기 테스트를 완료했다고 밝혔다.

이노온, 한국건설기술연구원, 세종대학교 산학협력단은 IoT 센서 기반 케이블 안전관리 서비스 플랫폼을 선보였다.

시설물 모니터링을 위해 고성능 올인원(All-in-one)으로 구축된 IoT 통합센서, 클라우드 웹 서비스 기반의 안전관리 서비스 기능을 갖추고 있는 솔루션이다.

케이블 동역학이 갖는 고유 도메인 지식을 기반으로 사용자 개입이 요구되지 않는 완전 자동화 알고리즘을 탑재한 기술로 세계 최초, 세계 최고 케이블 모니터링 데이터 분석 원천 기술을 확보했다.

이 알고리즘은 IoT 센서에서 계측되는 가속도 신호로부터 즉시 첨두(peak)값을 추출한다.

장력 추정이 가능한 IoT 센서는 사장교 및 현수교 등에서 보다 효율적으로 사용이 가능하고, 이를 통한 예방적 유지관리를 지원함으로써 안전사고를 예방할 수 있다는 설명이다.

엔키아는 와이어로프 스마트 안전진단 센서를 선보였다.

건설 현장의 와이어로프 상태 데이터를 IoT 센서로 수집∙분석해 상태변화에 실시간으로 대응하는 솔루션이다.

숙련된 검사자의 노하우를 디지털화하고 생산설비의 중단없이 실시간 점검이 가능한 것이 특징이다.

누설자속탐상법(MFL: Magnetic Flux Leakage)을 통해 결함있는 구간을 탐지, 학습된 AI 알고리즘이 와이어로프에 누설되는 자속량을 측정 후 사용자에게 정상, 주의, 경고 알람을 전달한다. 메시지 전달은 모바일, 대시보드 등 다양한 플랫폼으로 확장이 가능하다.

■무슨 일이 일어날지 알고 있는 AI

안전의 핵심은 예방에 있다. 겉으론 아무 이상이 없어 보이는 현장도 어떠한 요소가 위험인자로 축적되고 있는지 모를 일이다. 이를 알아채는 것이 인공지능(AI)이다.

롯데건설은 단지·주택분야에서 '디지털 공사관리를 통한 기술경험 자산 데이터 구축' 기술을 출품했다.

AI 기반 도면 관리, 클라우드 사진 관리, IoT 체감온도 모니터링 기술 등 데이터 기반의 디지털 공사관리를 통해 체계적인 공정 및 품질, 안전 관리를 실현한다.

철도분야에서는 신안산선 복선전철 제5-1공구에 적용 중인 'ICT 기반 스마트 안전관리 시스템'을 선보였다.

이 시스템은 폐쇄적인 공간인 터널 공사현장에서 근로자들의 안전을 통합적으로 관리한다. 관리 사각지대 최소화와 이상상황 상시 감지를 위해 기존의 고정형 CCTV 시스템을 자립식 이동형∙AI 능동형 모니터링 시스템으로 고도화했다.

현장내 작업자의 안전장비 미착용, 쓰러짐, 실내외 불꽃, 위험구역 접근 등을 실시간 분석∙감지해 경보를 알려준다.

현대엔지니어링과 스마트아이리스는 ‘AIoT 기술을 융합한 스마트 흙막이 계측관리 시스템’을 도입했다.

지하개발사업의 대형화∙복잡화로 시공 중의 위험요인을 사전에 인지하기 위한 계측관리의 필요성이 더욱 커지고 있음을 반영한 시스템이다.

AI 기술을 통한 미계측구간 및 미시공구간에 대한 과학적 예측을 통해 보이지 않는 위험요소를 선제적으로 대응하고, 흙막이 공사 시공 중 응력 변형 등의 계측결과가 설계시 예측된 값과 다를 경우 설계 내용을 재검토해 굴착 중 혹은 굴착 완료 시의 안전성을 확인할 수 있도록 한다.

정보 전달이 실시간 공유될 수 있도록 위험감지-위험성평가-대책수립에 이르는 흙막이 위험관리 전 사이클을 지원한다.

본 시스템을 통해 현장 계측에 소요되는 수집 및 분석 시간을 단축하고 정보의 연계성을 바탕으로 보이지 않는 위험요소를 사전에 방지해 건설 전과정의 비용절감과 안전 극대화를 실현할 것이라는 평가다.

SK텔레콤 컨소시엄은 LTE-R 기반의 양방향 열차접근 알림 시스템을 개발했다.

철도 작업현장에서 공사 및 보수공사를 하는 작업자들의 위험률을 줄이고 신뢰성 있는 열차접근 알림 솔루션을 구현하고자 완성된 시스템이다.

작업자가 단말기를 휴대하지 않은 상태에서 작업자 주변에 열차 알림 장치만으로 대피상황을 전파할 수 있다. 무선통신의 이중화 작업(P2P, MQTT 서버방식)을 통해 통신 끊김을 염려할 필요가 없다.

열차에서 1㎞ 이상 떨어져 있는 작업자에게도 열차가 진입하고 있다는 상황을 알려준다. 기존의 단방향 열차감시는 복선열차선의 양방향 감시에 어려움이 있었지만 이 시스템은 상하행선 클라이언트 설치 및 통합 서버를 구축해 열차의 양방향 접근감지 후 작업자에게 주의를 줌으로써 안전성을 확보할 수 있도록 했다.

혹시 모를 통신상의 문제점을 극복하기 위해 LTE-R, 와이파이, LoRa 등 복합적 통신체계를 구성해 안정성을 개선시켰다.

주파수변조연속파(FMCW) 방식 레이더 센서 기술을 채택해 바람, 비, 눈, 안개 등에 영향을 받지 않도록 열차 감지 오류를 최소화했다.