굴삭기 작업은 토공 작업의 생산성에 중요한 역할을 하지만, 전통적인 방법은 종종 작업자의 직관과 경험에 크게 의존하여 결과의 일관성이 떨어질 수 있다. 본 연구는 굴착 깊이 및 경사와 관련된 실시간 피드백을 제공하는 기계 유도(MG)가 작업자의 행동을 어떻게 변화시키며, 기존 굴착 방법에 비해 성능을 어떻게 향상시키는지 규명하고자 하였다. 통제된 실험은 현재 운영 중인 건설 현장에서 수행되었으며, 유사한 조건에서 두 접근법을 적용하여 4개의 기초(footings)를 굴착하였다. 그 결과, MG 굴착은 작업의 총 소요 시간을 3650 s에서 2652 s로 감소시켰고, 굴착 사이클 수는 68회에서 57회로 줄였다. 이는 적시에 정확한 유도가 효율에 미치는 영향을 보여준다. 또한, 평균 충전 계수(fill factor)는 기존 방법에서 3.04였던 것이 MG 적용 시 3.47로 향상되어, 버킷에 대한 보다 일관되고 최적화된 적재가 이루어짐을 시사하였다. 이러한 결과는 실시간 피드백이 작업자의 자신감을 높이고 불필요한 움직임을 줄이며 체계적인 굴착 전략을 촉진할 수 있음을 확인한다. 따라서 본 연구는 MG가 굴착 성능을 유의미하게 최적화할 수 있다는 경험적 근거를 제공하며, 현대 건설 실무에서 이 기술의 더 광범위한 도입이 필요함을 강조한다.

본 연구는 기존 방식과 GNSS 기반 기계 유도(machine guidance) 굴착기 간의 성능 차이를 정량적으로 평가한다. 아파트 건설 현장의 인접 구역에 서로 다른 두 대의 30톤 굴착기—하나는 전통적인 방식으로 운용하고, 다른 하나는 기계 유도 장치를 장착—를 배치하였다. 굴착량과 이동 효율과 같은 핵심 지표는 카메라, GNSS 장치 및 레벨 측량을 이용해 기록하였고, 각 작업 단계의 빈도와 지속 시간을 평가하기 위해 시계열 및 패턴 분석을 수행하였다. 그 결과, 기계 유도 굴착기는 기존 굴착기와 비교하여 총 굴착 시간을 약 27% 감소시켰으며, 굴착 사이클 수는 약 16% 줄였다. 과굴착 및 과소굴착 비율 또한 유의하게 감소하여 재작업 필요성을 최소화하고 전반적인 정확도를 향상시켰다. 이러한 결과는 실시간 위치 및 심도 데이터를 통해 수작업의 경험 기반 운용에 내재된 비효율을 어떻게 해소할 수 있는지를 보여준다. 본 연구는 토공 작업에서 효율성과 정밀도를 모두 향상시키는 기계 유도 기술의 이점을 입증하며, 특히 인력 부족과 작업자 숙련도 편차로 어려움을 겪는 대규모 건설 프로젝트에 대해 강한 시사점을 제공한다.

교량의 PC(Prestressed Concrete) 및 RC(Reinforced Concrete) 적용에 따른 체화탄소(Embodied carbon, EC)의 변화는 BIM과 One-Click LCA를 사용하여 분석하였다. 동일한 형상의 콘크리트 교량(RC, PC, 상부구조만의 PC, 하부구조만의 PC)을 모델링하고, 물량내역서(bills of quantity)를 추출하여 LCA 소프트웨어에 입력함으로써 EC를 비교하였다. 그 결과, RC 대신 PC를 적용하는 것이 교량의 EC를 감소시키기 위한 필연적이고 보장된 방법은 아닐 수 있음을 확인하였다. 모든 모델에 대해 콘크리트 폐기물과 재료 운송 거리(transportation distances)에 따른 EC 민감도 분석을 수행하였다. 탄소 관점에서, PC를 상부구조와 하부구조에 각각 적용하기 위한 참고문헌을 제시하였다. 그 결과, 콘크리트 입력물의 콘크리트 폐기 및 운송 거리의 변화에 따라 PC 적용에 대한 해법을 도출하였다. 결론적으로, 투입 콘크리트 폐기물의 양과 운송 거리의 크기와 무관하게 하부구조만의 PC가 전체 EC 감소에 효과적임을 분석하였다. • 교량 BIM 및 LCA 도구를 사용하여 탄소발자국 평가를 수행하였다. • 프리캐스트 콘크리트(PC)의 체화탄소를 유도하였다. • 건설 콘크리트 폐기물의 변화를 통해 민감도 분석을 수행하였다. • 입력 재료의 운송 거리를 변경하여 민감도 분석을 수행하였다. • 콘크리트 교량 구조에서 탄소 저감을 위한 PC 적용 조건을 제안하였다.

굴착기–트럭 작업은 반복적인 굴착 및 적재 작업을 특징으로 하며, 자동화의 주요 후보로 볼 수 있다. 토공 작업을 자동화하기 위한 다수의 연구가 수행되어 왔으나, 실제 구현은 여전히 드문 실정이다. 본 연구는 토공 자동화 시스템의 기능을 향상시키기 위해 굴착기–트럭 작업 계획에 초점을 둔 작업 구성요소(task component) 설계를 제안한다. 이를 위해 굴착 작업을 수행하는 데 필요한 기본 작업 프리미티브를 설계하였으며, 점(점대) 굴착과 트렌치 굴착 모두에 대한 작업 계획의 생성을 알고리즘적 과정으로 자동화하는 웹 기반 시스템을 개발하였다. 또한 다른 하위 시스템과의 효율적인 통합을 돕기 위해 JSON 기반 프로토콜을 도입하였다. 현장 시험을 통해 토공 자동화 시스템 전반의 맥락에서 새로 개발된 알고리즘과 프로토콜의 유효성을 검증하였다. 그 결과, 작업 구성요소의 성공적인 구현이 확인되었고, 작동 가능성과 기존 토공 자동화 프레임워크에의 원활한 통합이 입증되었다.

굴삭기 작업은 토공 작업의 생산성에 중요한 역할을 하지만, 전통적인 방법은 종종 작업자의 직관과 경험에 크게 의존하여 결과의 일관성이 떨어질 수 있다. 본 연구는 굴착 깊이 및 경사와 관련된 실시간 피드백을 제공하는 기계 유도(MG)가 작업자의 행동을 어떻게 변화시키며, 기존 굴착 방법에 비해 성능을 어떻게 향상시키는지 규명하고자 하였다. 통제된 실험은 현재 운영 중인 건설 현장에서 수행되었으며, 유사한 조건에서 두 접근법을 적용하여 4개의 기초(footings)를 굴착하였다. 그 결과, MG 굴착은 작업의 총 소요 시간을 3650 s에서 2652 s로 감소시켰고, 굴착 사이클 수는 68회에서 57회로 줄였다. 이는 적시에 정확한 유도가 효율에 미치는 영향을 보여준다. 또한, 평균 충전 계수(fill factor)는 기존 방법에서 3.04였던 것이 MG 적용 시 3.47로 향상되어, 버킷에 대한 보다 일관되고 최적화된 적재가 이루어짐을 시사하였다. 이러한 결과는 실시간 피드백이 작업자의 자신감을 높이고 불필요한 움직임을 줄이며 체계적인 굴착 전략을 촉진할 수 있음을 확인한다. 따라서 본 연구는 MG가 굴착 성능을 유의미하게 최적화할 수 있다는 경험적 근거를 제공하며, 현대 건설 실무에서 이 기술의 더 광범위한 도입이 필요함을 강조한다.

본 연구는 기존 방식과 GNSS 기반 기계 유도(machine guidance) 굴착기 간의 성능 차이를 정량적으로 평가한다. 아파트 건설 현장의 인접 구역에 서로 다른 두 대의 30톤 굴착기—하나는 전통적인 방식으로 운용하고, 다른 하나는 기계 유도 장치를 장착—를 배치하였다. 굴착량과 이동 효율과 같은 핵심 지표는 카메라, GNSS 장치 및 레벨 측량을 이용해 기록하였고, 각 작업 단계의 빈도와 지속 시간을 평가하기 위해 시계열 및 패턴 분석을 수행하였다. 그 결과, 기계 유도 굴착기는 기존 굴착기와 비교하여 총 굴착 시간을 약 27% 감소시켰으며, 굴착 사이클 수는 약 16% 줄였다. 과굴착 및 과소굴착 비율 또한 유의하게 감소하여 재작업 필요성을 최소화하고 전반적인 정확도를 향상시켰다. 이러한 결과는 실시간 위치 및 심도 데이터를 통해 수작업의 경험 기반 운용에 내재된 비효율을 어떻게 해소할 수 있는지를 보여준다. 본 연구는 토공 작업에서 효율성과 정밀도를 모두 향상시키는 기계 유도 기술의 이점을 입증하며, 특히 인력 부족과 작업자 숙련도 편차로 어려움을 겪는 대규모 건설 프로젝트에 대해 강한 시사점을 제공한다.

교량의 PC(Prestressed Concrete) 및 RC(Reinforced Concrete) 적용에 따른 체화탄소(Embodied carbon, EC)의 변화는 BIM과 One-Click LCA를 사용하여 분석하였다. 동일한 형상의 콘크리트 교량(RC, PC, 상부구조만의 PC, 하부구조만의 PC)을 모델링하고, 물량내역서(bills of quantity)를 추출하여 LCA 소프트웨어에 입력함으로써 EC를 비교하였다. 그 결과, RC 대신 PC를 적용하는 것이 교량의 EC를 감소시키기 위한 필연적이고 보장된 방법은 아닐 수 있음을 확인하였다. 모든 모델에 대해 콘크리트 폐기물과 재료 운송 거리(transportation distances)에 따른 EC 민감도 분석을 수행하였다. 탄소 관점에서, PC를 상부구조와 하부구조에 각각 적용하기 위한 참고문헌을 제시하였다. 그 결과, 콘크리트 입력물의 콘크리트 폐기 및 운송 거리의 변화에 따라 PC 적용에 대한 해법을 도출하였다. 결론적으로, 투입 콘크리트 폐기물의 양과 운송 거리의 크기와 무관하게 하부구조만의 PC가 전체 EC 감소에 효과적임을 분석하였다. • 교량 BIM 및 LCA 도구를 사용하여 탄소발자국 평가를 수행하였다. • 프리캐스트 콘크리트(PC)의 체화탄소를 유도하였다. • 건설 콘크리트 폐기물의 변화를 통해 민감도 분석을 수행하였다. • 입력 재료의 운송 거리를 변경하여 민감도 분석을 수행하였다. • 콘크리트 교량 구조에서 탄소 저감을 위한 PC 적용 조건을 제안하였다.

굴착기–트럭 작업은 반복적인 굴착 및 적재 작업을 특징으로 하며, 자동화의 주요 후보로 볼 수 있다. 토공 작업을 자동화하기 위한 다수의 연구가 수행되어 왔으나, 실제 구현은 여전히 드문 실정이다. 본 연구는 토공 자동화 시스템의 기능을 향상시키기 위해 굴착기–트럭 작업 계획에 초점을 둔 작업 구성요소(task component) 설계를 제안한다. 이를 위해 굴착 작업을 수행하는 데 필요한 기본 작업 프리미티브를 설계하였으며, 점(점대) 굴착과 트렌치 굴착 모두에 대한 작업 계획의 생성을 알고리즘적 과정으로 자동화하는 웹 기반 시스템을 개발하였다. 또한 다른 하위 시스템과의 효율적인 통합을 돕기 위해 JSON 기반 프로토콜을 도입하였다. 현장 시험을 통해 토공 자동화 시스템 전반의 맥락에서 새로 개발된 알고리즘과 프로토콜의 유효성을 검증하였다. 그 결과, 작업 구성요소의 성공적인 구현이 확인되었고, 작동 가능성과 기존 토공 자동화 프레임워크에의 원활한 통합이 입증되었다.

여러 연구에서는 건축물의 생애주기 중 운영 단계에서의 에너지 소비가 지구온난화에 미치는 영향이 가장 크다고 보고해 왔다. 그러나 건축물의 에너지 소비에 따른 GWP(지구온난화지수)에 대한 적절한 기준이 부재함에 따라, 지구온난화 잠재력(GWP)을 저감하기 위한 적절한 실천적 방향을 제시하는 일은 어렵다. 대한민국에서는 다년간 G-SEED 표준을 준수하여 수행된 건축물 생애주기평가에 기반해 다양한 건축물의 환경 데이터가 축적되어 왔다. 본 연구는 건축물 운영 단계에서의 GWP 적정성을 간단한 방식으로 평가함으로써 지속가능한 설계를 지원할 수 있는 프로그램을 개발하고, 나아가 GWP를 수동적 또는 능동적으로 효율적으로 저감하기 위한 방향을 제안하고자 하였다. 프로그램 개발을 위해 먼저 각 건축물의 에너지 사용 및 원(源)에 대해 GWP 기준 모델을 도출하였다. 이후 도출된 기준 모델을 활용하여, 평가 대상 건축물의 에너지 유효면적 비율에 따라 각 에너지 사용 및 원에 대해 GWP 배출의 적정성을 평가하는 프로그램 E2C를 구축하였다. 마지막으로 제안된 프로그램의 적용 가능성을 사례연구를 통해 검토하였으며, E2C를 통해 GWP 적정성을 확보하기 위한 설계 방향을 제시할 수 있음을 확인하였다. 결과적으로 E2C는 지속가능한 건축물의 설계 단계에서 활용될 잠재력이 있다.

건설 활동으로 인해 발생하는 분진으로 인해 작업자는 건강 및 안전상의 위험에 특히 취약하다. 건설 분진의 관리에 관한 연구는 제한적이지만, 건설 안전 및 보건에 대한 강조가 커지면서 이 주제는 점차 더 많은 관심을 받고 있다. 본 연구는 작업자 중심의 기술을 개발하여 건설 분진을 보다 효과적으로 관리하고자 한다. 고농도 분진으로부터 작업자를 보호하기 위해 인간 중심의 자동화 분진 모니터링 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 IoT 센서 네트워크와 작업자 스마트폰을 통해 측정한 실시간 GPS 데이터를 활용하여, 작업자가 고농도 분진 사건에 노출될 때 자동으로 경고한다. 시스템은 건설 현장에서 시험하여 성능을 검증하고 기술적 한계가 있는지를 확인하였다. 본 연구의 의의는 광범위한 건설 현장에서 분진을 효율적으로 모니터링하는 방식을 구축하는 데 있을 뿐 아니라, 이전에는 제공되지 않았던 인간 중심의 분진 모니터링 시스템을 구현하는 데에도 있다.

지구온난화의 심각성은 전 세계적으로 점차 인식되고 있으며, 건설 산업의 온실가스 배출이 미치는 영향을 정밀하게 이해할 필요가 커지고 있다. 특히 국내 건설 분야에서 Off-Site Construction (OSC) 기술에 대한 관심이 증가함에 따라, 내재 탄소배출량이 높은 것으로 알려진 공장 생산 콘크리트 구조 제품의 체적(embodied) 탄소배출을 평가하는 일은 시급한 과제가 되었다. 이는 콘크리트가 건설 산업에서 가장 널리 사용되는 재료 중 하나이기 때문이다. 본 연구에서는 오프사이트 건설을 대표하는 구조인 프리캐스트 콘크리트(PC)의 체적 탄소배출을 PC 제조 공장들의 실제 데이터에 근거해 산정하였다. 한국의 5개 대표 PC 공장에서 투입, 공정, 산출에 관한 데이터를 수집하였다. 체적 탄소의 영향을 PC의 전 생애주기(life cycle)에 걸쳐 계산하고 분석하기 위해 전과정평가(Life Cycle Assessment, LCA) 방법론을 사용하였다. 본 연구의 결과는 향후 국내 OSC 기술의 지속가능한 적용 방법을 수립하기 위한 기초 자료로 활용될 것으로 기대된다.

본 연구는 사고 발생률이 높고 작업자 부상 위험이 큰 콘크리트 철근공사에서의 작업장 안전(occupational safety)을 다룬다. 작업-신체부위(activity-body part; A-BP) 조합에 초점을 맞추어, 본 연구는 건설 작업 전반에 걸친 부상 위험을 정량화하기 위한 새로운 틀을 제시한다. 철근콘크리트 공정 작업은 세 가지 주요 작업 유형인 철근 작업, 거푸집 작업, 콘크리트 타설로 나누어, 그 안에서 열 가지의 구체적 활동으로 범주화하였다. 이후 현장에서 빈번히 부상당하는 여섯 가지 신체 부위—머리/얼굴, 팔/어깨, 손목/손, 몸통, 다리/골반, 발/발목—에 대해 분석하였다. 2283건의 건설 사고 보고서와 전문가 설문 데이터를 사용하여 각 A-BP 요소의 부상 확률 및 중증도를 계산하였다. 확률 점수는 실제 사건 데이터로부터 산출하였고, 중증도 점수는 부상으로 인한 영향과 필요한 회복 시간(회복기간)을 고려하여 전문가 평가를 통해 결정하였다. 정밀성과 비교가능성을 확보하기 위해 점수를 척도 전반에 걸쳐 표준화하여, 각 A-BP에 대한 최종 위험 평가를 가능하게 하였다. 결과에 따르면, 철근 작업 활동 중 특히 절단 및 형상 가공(cutting and shaping) 과정에서 손목과 손 부상(wrist and hand injuries)의 위험이 가장 높게 나타났으며, 이는 집중적인 보호 대책의 필요성을 강조한다. 본 연구는 활동-신체부위 간 상호작용에 기반한 부상 위험에 대한 상세한 통찰을 제공함으로써 건설 안전관리(construction safety management)에 기여하며, 안전관리자에게 맞춤형 보호구, 강화된 교육, 예방 프로토콜에 대한 데이터 기반 권고를 제공한다. 또한 본 연구의 프레임워크는 기존 건설 현장에서 안전 중재를 최적화하는 데 도움을 줄 뿐 아니라, 이러한 전략을 발전하는 건설 방식에 맞춰 조정하고자 하는 향후 연구를 위한 토대를 마련한다.

건물 및 인프라와 같은 구조물에 대한 사용을 통해 콘크리트가 지구 온난화에 미치는 영향은 확인되고 더 잘 이해되어야 한다. 이는 콘크리트가 매우 높은 지구온난화지수(GWP)를 갖는 것으로 알려져 있기 때문이다. 그러나 일반적인 현장 조립 철근콘크리트와 달리, 건설에서 널리 사용되는 프리캐스트 콘크리트(PC) 및 콘크리트 말뚝과 같은 공장제 조립식 콘크리트 제품의 GWPs는 제조 공정이 복잡하여 온실가스 배출량의 산정이 어렵다는 이유로, 거의 평가되지 않고 있다. 본 연구에서는 콘크리트 구조물 및 한국 콘크리트 산업의 지구 온난화에 대한 영향을 정밀하게 평가할 수 있도록 PC 및 프리텐션 스핀 고강도 콘크리트(PHC) 말뚝의 내재(embodied) 생애주기 GWP를 도출하였다. 산정된 PC 및 PHC 말뚝의 내재 GWP는 각각 1.77 × 10−1 kg CO2 eq/kg 및 1.87 × 10−1 kg CO2 eq/kg이었다. 그 결과, 두 조립식 콘크리트 제품 모두 시멘트, 철근과 같은 투입 재료로 인해 높은 GWP를 갖는 것으로 확인되었으며, 공장 외부에서 수행되는 조립식 제조 공정의 GWP 기여도는 낮았다. 또한 두 조립식 콘크리트 제품의 내재 GWP는 일반 철근콘크리트보다 유의하게 높았고, 두 제품이 지구 온난화에 미치는 영향은 한국 콘크리트 산업 전체 영향의 약 4%로 나타났다. 이는 국가 수준에서 콘크리트 산업에서 발생하는 온실가스의 영향을 평가할 때 PHC 말뚝 및 PC 산업의 영향을 고려할 필요가 있음을 시사한다. 이러한 연구결과는 콘크리트 구조물과 산업이 지구 온난화에 미치는 영향을 보다 정확하게 평가하는 데 널리 활용될 것으로 기대된다.