DfMA기반 건설 자동화와 생산성 문제 해결 노력

BIM 칼럼니스트 강태욱의 이슈 & 토크

이번 호에서는 DfMA(Design for Manufacturing Assembly)를 통한 건설 자동화와 생산성 문제의 해결 방안을 소개한다. 이 글에 대한 자세한 내용은 NED(New Equipment Design) 참고문헌을 확인하면 된다.

■ 강태욱 | 건설환경 공학을 전공하였고 소프트웨어 공학을 융합하여 세상이 돌아가는 원리를 분석하거나 성찰하기를 좋아한다. 건설과 소프트웨어 공학의 조화로운 융합을 추구하고 있다. 팟캐스트 방송을 통해 Engineering digest와 관련된 작은 메시지를 만들어 나가고 있다. 현재 한국건설기술연구원에서 BIM/GIS/FM/BEMS/역설계 등과 관련해 연구를 하고 있으며, 연구위원으로 근무하고 있다.

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건설 산업은 생산성 관련 문제로 오랫동안 어려움을 겪고 있다. 금융위기, 브렉시트뿐 아니라 최근 코로나19로 인해 건설 산업 시장은 과거 개발 성장시대에 비해 좀처럼 회복하지 못하고 있다.
건설 업계는 생산성 문제를 극복하기 위해 혁신적인 기술을 채택하려 노력하고 있다. 특히, 제조 부문의 기술을 사용하고 여기에 많은 비용을 투자하고 있다. 건설 산업은 오프사이트에서 부재를 만들고, 현장에서 집을 설치할 수 있게 되었다. 산업의 이해 관계자는 모듈러 조립식 건물로 알려진 이런 시설물들을 점점 더 많이 채택하고 있다. 이 시설물은 전통적인 건설 프로세스보다 절반의 시간에 프로젝트를 완료하여 높은 비용을 절약할 수 있기 때문이다.

그림 1. 전통적인 건설 프로젝트와 사전제작 시공 프로젝트 간 차이(Frost and Sullivan)

모듈러와 자동화
모듈러 조립식 건축 프로세스 채택이 증가함에 따라 건설 산업의 자동화가 향상될 수 있다. 기존 방식은 숙련된 노동력에 크게 의존한다. 벽돌 쌓기, 목공과 같은 수동 프로세스는 많은 비용과 리스크를 가진다.
모듈러 조립식 건설 채택으로 인해 지금까지 업계에서 활용되지 않은 방식이 채택되었다. 그 중하나는 DfMA(Design for Manufacturing Assembly)이다. DfMA 프로세스를 통해 기존 건설에 비해 더 효과적인 설계 계획을 세울 수 있다. 이로 인해 건설 기간이 단축된다.
이 접근 방식은 건물을 3D 설계 모델로 디자인하는 BIM 채택을 증가시켰다. BIM은 건설에 사용되는 시간, 재료 및 비용을 효과적으로 계산한다. BIM은 업계 이해 관계자가 건설 프로젝트를 보다 잘 추적하고 관리할 수 있는 효과적인 프로젝트 관리 도구 역할을 할 수 있다.(제도, 계약과 작업방식이 합리적으로 잘 구축된 경우)
자동화는 목재, 복합재 및 플라스틱을 포함한 다양한 건축 자재의 가공 및 설치를 돕는다. 이러한 재료는 콘크리트, 강철과 같은 전통적인 재료와 비교할 때 지속 가능할 수 있다. 예를 들어 나무는 낮은 CO 방출 등 환경을 고려한다.
제조 부문에 빠르게 사용되고 있는 적층제조와 같은 기술의 출현은 디자인에 대한 이해를 높이고, 프로젝트를 실행하는 동안 더 나은 변경을 가능하게 한다. 실제로 스위스 디자인 회사인 Fuseproject(퓨즈프로젝트)와 건설 기술 회사인 Icon(아이콘)은 라틴 아메리카에서 New Story(뉴 스토리)라는 공동벤처를 개발하고, 3D 프린팅을 사용하여 노숙자를 위한 주택 솔루션을 개발하고 있다. 이 업체는 2019년 5월 350제곱미터 규모의 모델을 개발했다.