롯데건설 기술연구원은 1986년 9월 설립된 이래로, 건설산업 메가트렌드에 대응하고 고부가가치 기술 개발에 주력하고 있으며, 이를 바탕으로 고객만족을 제고해 롯데건설의 중추적인 Think Tank 역할을 수행하고 있다.  

특히 지금까지의 풍부한 현장 경험과 연구개발 능력을 바탕으로, 초고층 복합빌딩과 초장대 교량 등 건설산업의 핵심 요소기술을 확보하고 있으며, 최근에는 DT 기술의 고도화 및 층간소음 저감을 위한 친환경 기술을 연구하는 등 고부가가치 미래 건설사업의 새로운 지평을 열어가고 있다.

 

◼ DT 요소기술 고도화 위한 방향성 제시

◇“설계부터 시공까지” 디지털 플랫폼 ‘RPMS’ 

충북 은암산업단지에 세워지는 롯데 중부권메가허브터미널은 14만2,000여㎡의 부지, 지상 4층 규모의 초대형 물류센터로, 층고는 15m, 기둥 간격은 12m에 달하는 특징을 가지고 있다. 

이 경우 기둥과 벽체 등 콘크리트 부재를 별도 공장에서 제작한 뒤 현장에서 조립만 하는 방식인 PC(프리캐스트 콘크리트) 공법이 쓰이게 되는데, 공사 기간을 획기적으로 줄일 뿐 아니라 자재의 품질과 안전성도 높이는 선진국형 모듈러 기술이다.

롯데건설 기술연구원은 이러한 PC공법의 생산성을 더 높이기 위해 특화된 디지털 플랫폼 ‘RPMS(Realtime PC Management System)’을 개발해 설계부터 부재 생산과 운송, 그리고 건설 현장까지 이르는 과정을 하나의 플랫폼으로 관리하고 있다.

롯데건설㈜과 ㈜연우피씨엔지니어링이 공동개발한 RPMS는 설계사, 제작업체, 건설 현장이 설계단계부터 제작~시공에 이르는 일련의 과정을 하나의 플랫폼을 통해 업무와 정보를 공유하는 시스템이다. 

이 시스템을 사용하면 현장의 관리 업무에 필요한 모든 정보를 디지털화하고, 설계 검토, 시공 계획, 물량 산출 업무 등에 디지털 데이터를 활용하기 때문에 정확도를 높일 수 있다. 

지금까지 롯데건설은 APT 3개 현장, 쇼핑몰1개 현장, 물류센터 2개 현장 등에 RPMS를 적용해 핵심 기능에 대한 테스트를 진행했다. 현재는 국토교통과학기술진흥원의 ‘Off-Site Construction기반 공동주택 생산시스템 혁신기술개발’ 사업(주관 이화여자대학교 산학협력단)과 연계해 플랫폼 기능의 확장과 고도화에 힘쓰고 있다.

◇메타버스의 첫걸음 : AR과 VR 

 ‘하나’라는 뜻의 ‘유니(uni)’가 앞에 붙어있는 유니버스(Universe)는 ‘하나의 세계’라는 의미를 갖고 있는데에 반해 메타버스(Metaverse)는 ‘초월’이라는 뜻의 ‘메타(meta)’가 앞에 붙어 있다. 즉 가상과 현실을 초월하는 플랫폼이다. 

건설산업에서는 원격현장점검의 몰입감을 극대화하는 것을 목표로 메타버스를 준비하고 있다.  

롯데건설 기술연구원은 2년 전부터 360도 이미지 기반 현장관리 시스템인 ‘Lotte-360’을 구축해 적용 중에 있다. 

이엔지소프트와 함께 개발한 본 시스템은 현장에서 취득한 360도 이미지를 위치, 일자, 이슈 등의 분류로 관리할 수 있기 때문에 공사진척도를 보다 현실감있게 파악할 수 있고, 입체적인 현황파악이 가능해 지방현장 출장에 소요되는 비용 절감효과도 있다. 

뿐만 아니라 AR 원격 협업(AR Remote Engineering)도 연구 중에 있다. 

롯데건설의 엔지니어와 현장 공사담당자가 영상통화를 진행하면서 서로의 실시간 설계 드로잉을 공유하고, 도면이나 시방서와 같은 자료를 공유하면서 실제 현장방문을 대체할 수 있는 기술이다. 

버넥트社의 리모트(Virnect Remote) 솔루션을 활용했으며, 몰입감을 높이기 위해 360도 카메라(링크플로우社의 FITT360)와 4족보행로봇(로아스社의 유니트리A1)을 모두 연동해 현장실증을 진행한 바 있다.

◇드론･레이져 스캐너를 활용한 건설관리 시스템 

최근 스마트 건설 분야에서 드론과 레이저 스캐너가 현황 파악 및 현장 모니터링을 위해 활발히 활용되고 있다. 

나아가 롯데건설 기술연구원은 건설 현장에 드론(Drone)과 레이저 스캐너를 활용해 안전시공 및 정밀시공이 가능한 건설 관리 시스템을 개발하고 있다. 

기존에 건설회사에서 드론을 활용하는 목적은 현장을 촬영해 대지 경계의 오차를 파악하거나 토공량을 산출하는 것이 일반적이었다. 

최근에 롯데건설이 연구과제로 진행 중인 2개의 드론 관련 기술은 ‘드론에 지질탐사 장비를 부착하는 기술’과 ‘통합건설 시공관리 시스템’을 개발하는 것이다. 

먼저 드론에 장비를 부착하는 기술은 SAR 센서를 활용하는 것으로, 공중 비행하는 드론을 통해서 육안으로 보기 어려운 수목이 우거진 비탈면의 균열을 확인할 수 있다. SAR 센서는 지표면에 있는 수목 등의 장애물을 통과할 수 있는 장비로 되돌아오는 전파를 분석해 전파가 통과한 실제 지표면의 상황을 확인 가능하다. 

이에 지반과 비탈면 등의 굴착 작업 시 드론으로 지표면의 변화를 측정해 현장의 시공 안정성을 강화할 수 있을 것으로 기대된다. 이를 위해 한국건설기술연구원, 부산대학교 등과 연구를 수행하고 있다. 

또한 ‘통합건설 시공관리 시스템’은 드론을 통해 시공 전경 및 공사현황 등의 현장 영상정보를 확보하고 3차원으로 현장 공간 정보를 구성한다. 

이렇게 구성된 3차원 정보는 건설 현장의 기술적 위험요인에 대한 예측 및 대응을 가능하게 하므로 현장의 기술 안전을 강화할 수 있을 것으로 예상된다. 

개발이 완료되면 이 시스템으로 관계자  간 준(準) 실시간 현장 정보 공유 및 의사결정 지원을 가능하게 할 것이며 정보관리를 통해 업무효율을 극대화할 수 있다. 이를 위해 한국건설기술연구원, ㈜공간정보와 함께 연구를 수행했다.

3차원 레이저 스캐너는 대상물에 레이저를 투사하고 반사되는 값을 통해 3차원 형상 정보를 디지털화해 데이터를 취득하는 기술이다. 

이 기술은 레이저 스캐너가 현장 스캐닝을 통해 고유한 위치 데이터를 확보하면, 취득한 데이터를 정합해 시각적 검토가 가능하도록 모델을 구축하고 이를 분석해 현장에서 활용하는 단계를 거친다.

연구원에서 스캐너를 통해 획득한 정보와 BIM 데이터를 연동해 보다 정밀한 시공을 할 수 있도록 하며, 시공오차를 관리해 시공품질 향상에 기여하고 있다.

◇3D Printing : Digital Mock-up, Direct Digital Modeling 

3D프린팅 기술은 3차원의 정보를 3D프린터를 통해 입체적인 형태로 출력하는 기술로 잉크 대신 플라스틱, 나일론, 금속 등 다양한 재료로 출력 가능하다.  

롯데건설 기술연구원은 3D 프린터를 도입해 BIM(Building Information Modeling･건설정보모델링) 데이터를 3차원의 실물 모형으로 출력하는 디지털 시각화를 통해 시공성 검토를 구현하고, 고난이도 시공 부위에 ‘디지털 목업’을 활용했다. 

디지털 목업은 실제 제품 제작 전 실물 크기나 축적을 적용해 제작한 모형을 뜻한다. 

이를 통해 시공성, 품질, 안전 등에 다각적이고 직관적인 검토를 진행했으며, 그 결과 기존에는 4주 이상의 시간이 소요됐던 모형 제작 기간을 50% 이상 단축시켰고, 모형 제작 비용도 80% 절감할 수 있었다.

또한 연구원에서 연구개발 중인 소형 건설 자재는 3D프린터를 통해 직접 제작(Direct Digital Modeling) 및 실제 시공에 적용해 테스트 하고 있으며, 향후 비정형 건축물, 특수 건설 자재 및 소규모 건축물 직접 3D프린팅 출력으로 적용을 확대하는 연구를 수행할 예정이다.

◼ 층간소음 저감을 위한 도전

롯데건설은 지난 2월 층간소음 저감을 목표로 기술연구원 산하에 소음진동 전문 연구부서인 소음진동 솔루션팀을 신설했다. 

소음진동 솔루션팀은 최고급 호텔과 초고층 건물을 건설하면서 노하우를 습득한 소음･진동, 구조, 콘크리트, 설계, 디자인 등 관련 분야 석･박사급 전문인력 13명으로 구성했다. 

층간소음을 유발하는 바닥 충격음은 흔히 두 가지로 구분된다. 숟가락, 플라스틱, 망치 등 딱딱한 물건이 떨어지면서 발생하는 ‘경량 충격음’과 발뒤꿈치, 농구공 등 무겁고 부드러운 물체의 충격에 의해 발생하는 ‘중량 충격음’이다. 

소음진동 솔루션팀은 층간소음 저감을 위해 이 같은 경량 충격음과 중량 충격음 저감에 효과가 있는 완충재 개발을 시작했다.

새로운 완충재는 롯데케미칼에서 생산되는 친환경 소재인 EPP(Expanded Poly Propylene : 발포 폴리프로필렌)를 주 원료로 사용할 예정이다. 

EPP소재는 기존의 층간 완충재 주 재료인 EPS(Expanded PolyStyrene : 발포 폴리스티렌) 소재에 비해 특히 경량 충격음 저감에 효과적인 것으로 알려져 있으며, 상대적으로 양호한 중량 충격음 저감 성능도 구현할 수 있을 것으로 기대하고 있다. 또한 EPP 소재는 기존 EPS 소재 대비 폐기 시에 탄소배출량이 적어 친환경적이다. 

EPP 완충재 개발을 위해 롯데건설은 지난 3월 롯데케미칼 의왕사업장에서 친환경 소재 전문기업 롯데케미칼과 층간 완충재 우수기술을 다수 보유한 전문기업 EPS KOREA와 ‘고성능 바닥충격음 차단구조 공동개발’ 업무 협약을 체결했다.

한편, EPP 완충재 개발과 더불어 천장 시스템에서 중량 충격음을 차단하는 연구가 지속됐으며, 지난 4월 공동주택 층간소음 저감 효과를 높일 수 있는 ‘벽체지지형 천장 시스템’을 서울시립대학교 산학협력단, ㈜신호산업과 공동으로 개발했다. 

새롭게 개발한 벽체지지형 천장 시스템은 바닥 슬래브에 직접 고정되는 달대(상부 세대의 바닥 슬래브와 하부 세대의 천장을 연결하는 부재) 설치를 최소화해 상부 세대 진동의 전달 경로를 차단했으며, 벽체에 고정하는 방식을 채택해 층간소음을 줄이는 원리를 적용했다.

경량철골이나 목구조를 이용해 상부 세대 바닥 슬래브에 직접 달대를 고정하는 기존 공동주택 천장과 차별화를 둔 것이다. 

해당 기술은 국토교통과학기술진흥원의 지원을 받아 수행중인 국책 연구과제(과제번호 21CTAP-C153065-03)의 추진 성과며, 현재 관련 특허 5건을 출원했다.

롯데건설 기술연구원은 앞서 설명한 기술 외 시공성을 개선한 고밀도 마감모르타르 개발 연구도 병행함으로써, 복합신소재를 활용한 층간소음 저감형 바닥 구조 개발에 박차를 가하고 있으며, 현재 진행 중인 업계 최고등급 층간소음 완충재 기술을 2022년부터 롯데캐슬과 르엘 현장 등에 적용해 롯데캐슬의 정온한 주거 성능을 한층 더 끌어올릴 수 있을 것으로 기대하고 있다.

[인터뷰] 박순전 롯데건설 기술연구원장 “고부가가치 미래 건설사업의 새로운 지평 열어갈 것” ‘4차 산업혁명 시대, 롯데건설의 시공능력 한 차원 높일 것’ - 롯데건설 기술연구원의 간략한 소개를 한다면.  롯데건설 기술연구원은 1986년 9월 설립돼 현장 기술지원과 고부가가치 기술 연구를 토대로 롯데건설의 성장과 함께한 대표이사 직속 기관이다.  그동안 풍부한 현장 경험과 연구개발 능력을 바탕으로, 초고층 복합빌딩과 초장대 교량 등 건설산업의 핵심 요소기술을 확보하고 있으며, 최근에는 DT 기술의 고도화 및 층간소음 저감을 위한 친환경 기술을 연구하는 등 고부가가치 미래 건설사업의 새로운 지평을 열어가고 있다.  - 연구원 조직 및 주요 업무는.  기술연구원은 전원 석･박사로 구성된 기술인력 50명 포함 총원 52명으로 토목기술연구팀과 건축기술연구팀, 기술연구기획팀, 품질관리팀 및 최근 신설된 소음진동 솔루션 TFT로 구성돼 있다.  토목기술연구팀은 토목구조, 지반･터널, 환경플랜트 분야, 건축기술연구팀은 건축구조, 건설재료, 건축환경 분야, 기술연구기획팀은 연구기획 및 DT분야로 구성돼 있으며, 현장 기술지원 및 안전 점검을 수행하는 엔지니어링 업무와 DT 요소기술을 포함한 고부가가치 기술 연구를 수행하는 R&D 업무를 수행한다.  품질관리팀은 롯데건설의 전사적 품질관리를 수행하고 있으며, 소음진동 솔루션 TFT의 경우 층간소음 저감을 목표로 연구에 매진하고 있다.  - 2020년도 주요 성과에 대해 소개해본다면.  2020년도에는 국책과제 13건을 포함해 총 35건의 연구과제를 수행하는 동안 건설신기술 지정 3건, 특허등록 13건, 프로그램 등록 10건을 달성했으며 기술지원 1,623건, 기술안전점검 841회, 품질관리점검 164회를 수행했다.  이를 통해 한국건설품질협회 주관 ‘2020 건설품질경영대상’의 대상 및 LH주관 ‘2020 시공VE 경진대회’ 최우수상 등을 수상했다. - 2020년 한해 동안 많은 일들을 진행했다. 최근에는 건설분야에도 DT 기술들이 접목되고 있는데, 이와 관련해 연구 중인 기술들이 있다면.  최근 건설산업에서는 각종 DT 요소기술들의 활용이 증대되고 있다. 우리 연구원에서는 4차산업혁명 시대를 맞이해 시공품질 및 공사효율, 기술안전을 강화할 다양한 DT 기술을 도입하고 이를 위한 연구를 지속 진행 중이며 현장에 적용함으로써, 롯데건설의 시공 능력을 한 차원 더 높이고 있다.  첫 번째로 PC공법의 생산성을 더 높이기 위해 특화된 디지털 플랫폼 ‘RPMS (Realtime PC Management System)’을 개발해 설계부터 부재 생산과 운송, 그리고 건설 현장까지 이르는 과정을 하나의 플랫폼으로 관리하고 있다.  두 번째 건설 현장에 AR, VR, 드론과 레이저 스캐너를 활용해 안전시공 및 정밀시공이 가능한 건설 관리 시스템을 개발하고 있다.  또한 연구원 내부에 3D프린터를 도입해 시공 난이도가 높은 현장의 디지털 시각화를 적용하는 ‘디지털 목업 연구’도 수행하고 있다.   - 앞으로 롯데건설의 스마트 건설분야에 대한 진출 확대가 기대된다. 최근에는 층간소음 관련한 이슈가 대두되고 있는데, 이와 관련해 연구 중인 기술이 있다면.  최근 화재, 라돈, 제로에너지, 층간소음 등에 대해 정부 법규가 강화되고 있다. 이와 관련해 우리 연구원은 정부 기술정책 변화에 선도적으로 대응하고 있으며, 화재 관련해서는 준불연 우레탄보드･뿜칠 개발 및 화재안전 점검반을 운영하고 있다.  또 라돈 관련해서 전담인력을 구성해 라돈 측정 프로세스를 구축했고, 제로에너지 관련해서는 기존 건축물의 그린 리모델링 기술에 대한 공동연구를 수행하고 있다. 특히 최근 이슈가 되고 있는 충간소음 관련해서는 올해 2월 층간소음 저감을 목표로 기술연구원 산하에 소음진동 전문 연구부서인 소음진동 솔루션팀을 신설했다.  소음진동 솔루션팀은 최고급 호텔과 초고층 건물을 건설하면서 노하우를 습득한 소음･진동, 구조, 콘크리트, 설계, 디자인 등 관련 분야 석･박사급 전문인력 13명으로 구성했으며, EPP 완충재, 벽체지지형 천장 시스템, 고밀도 마감모르타르 등의 개발을 위해 공동연구를 수행하고 있다.  향후에는 바닥이나 천장을 이용한 소음차단 기술뿐만 아니라 신소재복합구조를 이용해 층간소음을 획기적으로 차단할 수 있는 기술을 개발 예정이다. - 현재 ‘2021년 롯데건설 기술혁신 공모전’을 진행했다. 이에 대해서.  기술경쟁력 우수기업 발굴 및 상생협력을 위한 ‘2021년 롯데건설 기술혁신 공모전’을 진행했다.  모집분야는 품질향상기술, 스마트건설기술, 사회공헌기술(ESG), 원가절감기술로 나눠지며, 선정된 우수기업(대상~동상)에게는 정기평가 가점 부여, 파트너사 등록, 당사 Test-bed 현장 제공, 기술개발비 지원(중소기업限) 등의 혜택을 제공한다.  이번 공모전을 통해 파트너사 또는 비파트너사의 우수한 기술 아이디어를 발굴해 기술개발을 지원하고, 당사 현장의 시험 적용을 통해 상생협력 및 동반성장에 앞장 서겠습니다. - 마지막으로 기술연구원의 최종목표는.  연구원의 목표는 연구원에서 진행 중인 제도와 연구과제들이 기업의 발전은 물론, 임직원 및 협력업체, 나아가 고객의 행복에 기여할 수 있도록 하는 것이며 앞으로도 사회적 문제를 롯데건설의 기술로 해결할 수 있도록 끊임없이 연구해 나갈 예정이다.

 

한국건설신문 김덕수 기자