3無 건설공사 기술 無폐기물 기술이다.
이는 현장에서 발생하는 모든 폐기물을 재활용 혹은 소각 처리해 공사장 밖으로 배출하는 현장관리 기술이 필요하다.
이와 함께 無안전사고 기술이다.
소득수준 향상으로 근로의 건강, 안전, 복지에 대한 관심이 높아지면서 인명과 재산에 피해를 줄 수 있는 안전사고가 근본적으로 사라지는 현장관리 기술이 요구된다.
그리고 無기능인력 기술이다.
건설 현장 업무에 대한 기피가 증가하고, 인건비는 빠르게 증가하며, 반면 현장에서 필요로 하는 직무의 숙련도 및 완성도는 더 높아질 것으로 예상된다.
이에 따라 건설 현장에 투입되는 숙련 기능인력을 줄일 수 있는 시공기술이 확산될 것으로 전망된다.
이처럼 건설 현장의 ‘3無’ 기술은 건설 현장, 나아가 건설산업에 대한 인식을 변화시키고, 해외 시장에서의 기업 경쟁력이 될 것으로 기대된다.
설계와 제작 및 시공 동시 진행기술 국내 민간시장은 물론 세계 건설시장의 발주자들은 더 빠른 시간에 목적물을 인수받기를 원한다.
짧은 공기와 저렴한 가격은 발주자들의 보편적인 요구 사항이다.
건설서비스 공급자들은 공기를 줄이기 위한 다양한 기술과 관리 기법을 개발할 것이다.
특히 금융비용, 물가 상승비 등 공기와 연동된 비용을 절감하는 관리기술이 핵심으로 부상하고 있다.
건설 공기를 단축하기 위한 수단으로 그동안 ‘Fast Track’ 방식이 사용되어 왔으나, 앞으로는 계획에서 준공까지 즉, 사업 전체 기간을 줄이기 위한 ‘Concurrent Engineering’ 기술이 주요 기술로 사용될 전망이다.
Fast Track 기술은 설계와 시공을 동시에 진행해 공기를 단축하는 것이 핵심이었으나, Concurrent Engineering 기술에서는 사업계획과 설계 엔지니어링, 제작과 시공 등 보다 많은 사업 단계가 동시에 진행된다.
지식경제부 중심으로 추진되고 있는 ‘원전기술 국가로드맵(Nu-Tech 2030)’에서는 목표 건설공기를 33개월로 제시했다.
이는 기존의 Fast Track 기술로는 해결이 어려우며, Concurrent Engineering 기술의 사용이 필요할 것으로 판단된다.
앞으로 Concurrent Engineering 기술은 IT, 통신기술, 센스기술, 분석처리 기술 등이 융합되고, 발주자와 사업주체가 연합하는 형태로 발전할 것으로 예상되며, 국내 기업들이 해외 플랜트는 물론 원전 건설에까지 경쟁력을 발휘하게 될 것으로 예상된다.
특히 기존 시설물의 노후화와 급변하고 있는 기후, 자연재해 등으로 인해 시설물의 피해 혹은 철거가 증가할 것으로 예상되며, 기존 시설물의 복구시간 혹은 재건설시간을 최소화시키는 기술이 하나의 경쟁력이 될 전망이다.
재시공 제로 현장 기술 재시공으로 인한 비용 손실은 전 세계적으로 발생하는 건설현장의 가장 큰 문제점 중 하나이다.
미국의 건설 전문 컨설팅기관인 FMI사에 의하면 미국내 20대 건설업체들(매출액 기준)의 재설계·재시공 비율은 건수 기준으로 18%에 달할 정도이다.
한편, 공기 단축을 위해 도입되는 Fast Track은 물론 Concurrent Engineering 기법의 특징 중 하나는 설계 변경에 대한 위험 부담이 높아진다는 것이다.
따라서 공기단축을 위해서는 먼저 재설계·재시공으로 인한 작업 손실이 방지되어야 한다.
설계 엔지니어링, 시공, 제작 설계 등의 과정을 통합해 관리하는 형상관리 기술과 변화관리 기술, IT 기술의 통합은 현장에서 발생하는 재시공 문제를 완벽하게 제거하고, 무결점 시공을 가능하게 할 것이다.
국내 기업들은 ‘Re-work Zero’ 현장관리 기술을 확보해 재시공으로 인해 발생하는 비용 손실 예방하고 사업의 채산성을 향상시켜야 할 것이다.
특히 설계, 시공, 계획 등이 동시에 진행되어야 하는 환경이 증가함에 따라 Re-work Zero 현장관리 기술은 보편적으로 활용되는 기술이 될 것으로 판단된다.
1/10 자원 공사 기술 건설사들은 인건비 및 생산성에 대한 부담, 숙련 기능인력의 확보 문제 등을 해결하고자 현장의 기능인력 투입을 최소화시킬 수 있는 다양한 기술을 개발할 것이다.
소득 수준 향상으로 현장 기능인력의 인건비가 높아질 것으로 예상된다.
반면 인건비 상승에 비해 생산성은 높아지지 않고, 숙련 기능인력의 확보는 더욱 힘들어질 것으로 예상된다.
건설현장에 투입해야 할 자원 중 유동성이 높은 인력과 장비를 최대 1/10까지 줄이는 생산 기술 개발이 필요하다.
기계 및 장비의 지원으로 1인이 담당할 수 있는 역할이 확대되고, 숙련 기능인력의 다기능화가 가능해진다.
현장에서는 大조립·설치 공정만 진행하고, 원자재 가공 및 小조립 작업은 공장에서 진행될 것이며, 블록(block)공법, 모듈(module)공법 등이 활성화될 것으로 예상된다.
현장에 투입되는 숙련 기능인력과 중장비의 수요를 저감하는 공사 관리기법 및 공법 등은 현장 부지의 단순화와 압축을 가져와, 도심지 공사의 부지 활용에 있어서도 상당한 이점을 제공하게 될 것이다.
Cyber Construction 기술 재설계 혹은 재시공 등에 대한 위험 부담을 줄이기 위해 모든 진행 상황을 사이버공간에서 사전 시현해볼 수 있는 일종의 증강현실 기술 개발이 광범위하게 도입될 것으로 예상된다.
사이버 건설공사 기술은 원격제어(remote control) 기술과도 접목되어 사이버 공간에서 작업된 설계 및 시공 계획과 시공 현장이 연결되고, 사이버 공간에서 현장을 관리하는 것도 가능해질 것이다.
또한 설계 엔지니어링, 제작설계, 시공 등에 대한 시각적 통합효과뿐만 아니라, 시간과 비용의 계획 및 관리, 책임분담 등도 함께 관리하는 ‘6D(시간, 돈, 품질과 3D 설계도면)’ 기술도 개발될 것으로 예상된다.
특히 Fast Track 및 Concurrent Engineering 등 공기 단축을 위한 기법의 활용이 증가할수록 ‘6D’기술 개발 속도도 빨라질 것으로 예상된다.
숙련도와 경험이 부족한 기술자 및 기능인력은 실제 작업 착수 전에 사이버 공간에서 설계 엔지니어링 해석 결과나 시공 과정을 체험해볼 수 있으며, 경험 부족으로부터 발생할 수 있는 안전 문제나 재설계·재시공을 사전에 예방할 수 있게 될 것이다.
24시간 가동 현장 기술 건설장비의 경우 지금까지 기계장치가 주도하고 있었으나, 앞으로는 전자장치의 사용이 증가할 것이며, 또한 인공지능 기술과도 융합된 스마트장비가 등장할 것으로 예상된다.
스마트장비는 인력에 의해 수행되는 현장 작업의 상당 부분을 기계화, 전자제어화시켜 24시간 가동하는 공장과 같은 건설현장을 가능하게 할 것이다.
스마트장비가 대체할 수 있는 작업을 확대하기 위해서는 스마트장비의 설계 표준화, 설계 엔지니어링 및 시공 기술의 발전도 필요하다.
개별 스마트장비들이 무선 센스 및 통신, 중앙 전자제어 장치 등과 결합하면, 개별 장비 차원에서 작업되던 건설현장은 프로그램화된 계획에 따라 전체 현장 차원에서 운영될 것이다.
이에 따라 중앙집중제어 건설현장 관리 기술이 부상하게 될 것으로 예상된다.
중앙집중제어 방식이 발전하면서 현장이 아닌 본부 혹은 본사에서의 원격제어도 가능해질 것이다.
또한 작업 인력 조합처럼 장비와 장비가 조합되는 장비 작업조의 설계 기술도 주요 기술로 등장할 것이다.
아직까지 스마트장비 기술의 확산은 장담할 수 없으므로, 시범사업을 통해 적용성이 검토되어야 한다.
1/2 공기 공법 공기가 비용이자 곧 경쟁력이 되고 있다.
국내는 물론 세계 주요 발주기관들은 통상적인 공기보다 훨씬 짧은 공기를 원하고 있으며, 공기 경쟁은 주요 낙찰 요건이 될 것으로 판단된다.
국내 민간 공사 중 금융기관 혹은 민간 투자자들이 주도하는 사업에서는 투자기간과 자본 회수 기간을 최대한 단축시켜 경제성을 확보하려는 경향이 더욱 심화될 것으로 예상된다.
국내에서도 외국과 같이 대형 투자자 혹은 투자기관이 주도하는 사업 수익성 담보(PF) 사업이 보편화될 것으로 예상된다.
재건축 혹은 재개발 사업 등에서 보편화된 선분양 방식도 후분양 방식 및 일괄 개발이 아닌 단계 혹은 부분별 개발 방식으로 전환됨에 따라 사업기간 단축이 경제성 확보 여부를 결정짓는 주요한 잣대로 부상할 가능성이 높다.
금융비용에 대한 고려가 강화됨에 따라 평균적인 공기를 크게 단축시킬 수 있는 ‘1/2 공기공법’의 개발이 탄력을 받을 것이다.
1/2 공기공법은 IT 기술, 프로세스 기술, 생산 기술의 3요소 조합으로 달성 가능할 것이다.
‘1-day’ 공법 교량이나 지하 매설관로 등 기존 시설물이 노후화됨에 따라 예측하지 못하는 돌발사고의 발생 가능성이 증가하고 있다.
또한 기후변화로 인한 자연재해로 시설물의 직접적인 피해도 증가하고 있다.
노후화된 시설물들의 안전성 확보에 국민들의 관심이 높아질 것으로 예상되며, 기존 시설물에 대한 보강 혹은 교체 작업의 건수가 증가할 것으로 판단된다.
사용 중인 기존 시설물에 대한 보강 및 교체 작업은 대부분의 경우 공기 단축이 절대적으로 필요하기 때문에 24시간 혹은 48시간을 목표로 하는 교체 기술이 더욱 강조될 것이다.
소득 수준이 높아질수록 국민들의 안전과 편의성에 대한 요구는 더욱 높아지고 까다로워지게 될 것이다.
성수대교는 사고 후 재개통하는 데 약 120개월 소요된 반면, 2007년 8월에 붕괴된 미국 미네소타주의 산안토니 교량은 상당한 공기 단축을 실현해 단 13개월 만에 재개통되었다.
교량 형식이나 교체 방법의 차이를 감안하더라도 복구 및 재개통 기간에 10배의 차이가 나기는 어려우며, 이는 공공의 이익 및 편의성을 최대한 보장하기 위해 선택한 방법의 차이에서 비롯된 것으로 판단된다.
Heavy Weight 공법 향후 신규 시설물 건설은 개방된 공간보다 기존 시설물이 복잡하게 얽혀 있는 공간이나 해저 혹은 늪지 등 작업 및 접근이 어려운 공간에서 이루어질 가능성이 높아진다.
해저터널, 산악지역 통과 교량, 대공간 건축물 등, 극한 환경에서의 건설 수요가 꾸준히 늘어남에 따라 관련 기술들의 개발도 활발해질 것으로 예상된다.
이와 같은 공간은 목적물의 품질과 기술적 완성도는 높게 요구되는 반면, 기능인력의 현장 투입은 어렵기 때문에 육상의 제작 공장에서 부품을 대조립해 설치하는 새로운 기술들에 관심과 투자가 집중될 것으로 예상된다.
거가대교 해저터널 구간에 도입된 침매터널 공법, 인천국제공항 교통센터 건물 신축에 도입된 대공간 이동기술(슬라이딩 공법), 원자력발전소 원자로 건물 및 건물 내 중량물 이동 설치 공법, 고속도로 혹은 철도공사에 도입된 빔 횡단이동 설치 공법 등이 보편적인 기술로 자리잡게 될 것으로 예상된다.
다양한 heavy weight 시설의 이동·설치 공법이 개발됨에 따라 black field에서의 시설물이 현재보다 훨씬 증가할 것으로 기대된다.
녹색 현장 기술 현재까지 국내에서 추진되고 있는 녹색 기술은 완성품의 성능을 중점적으로 다루고 있으며, 상품을 생산하는 과정에서 배출하는 폐기물, 유해성 가스 등에 대한 관심은 상대적으로 낮은 실정이다.
그러나 건설산업에서 배출하는 폐기물은 전체 폐기물의 30% 이상을 차지하고 있어, 향후 건설 과정에서 발생하는 폐기물을 줄이기 위한 기술 개발도 요구될 것이다.
건설폐기물의 양은 2003년 이후로 줄어들고 있으나, 전체 폐기물에서 차지하는 비중은 2007년까지도 증가하여 50% 이상을 차지하고 있었다.
2008년 이후로는 비중 역시 줄어들기 시작했으나, 향후 건설경기가 활성화된다면 폐기물의 비중 역시 다시 증가할 것으로 예상된다.
또한 재개발·재건축, 기존 시설물들의 성능개선 사업들이 증가하게 되면서, 건설폐기물 역시 상당량 증가할 것으로 예상된다.
향후 재건축 혹은 성능개선 공사의 건설현장에서는 폐기물을 재순환하고, 재활용하는 기술, 이른바 ‘건설현장 3R(Recycle, Reduce, Reuse)’ 기술이 보편기술로 자리잡게 될 것이다.
건설현장의 빗물도 현재와 같이 현장 밖으로 배수시키지 않고 집수정을 통해 모은 후 정수해 새로운 용수로 활용하게 될 것이다.
건설현장의 에너지 사용량을 현재보다 50% 저감시키면서도 생산성은 그대로인 ‘건설현장 에너지 50% 저감’ 기술에 대한 관심도 증가할 것이다.
건축공사 혹은 플랜트공사 등의 실내 작업 공간에서도 근로자를 보호하기 위한 기술들이 개발될 것이며, 건설현장의 실내 공기질(IAQ) 지수가 현재보다 50% 이상 맑게 유지될 수 있는 ‘IAQ 50’ 기술 등도 필요하게 될 것이다.
건설현장의 친환경성을 평가할 수 있는 녹색 등급의 개발도 예상됨. 건설현장의 환경 개선은 관리비용의 상승으로 이어지겠지만, 근로자는 물론 인근 주민들의 삶의 질에 관련된 것으로 향후 주목받는 기술이 될 것임이다.
출처 한국건설산업연구원 ‘2020년 한국 건설산업의 주요 이슈 및 트렌드 예측 보고서 中에서