현대엔지 '세계가 인정한 AI 기술력'…설계부터 시공까지 활용

[K-건설, 새로운 도약]현대엔지니어링

2019년부터 설계 시스템 적용 연구
2021년에는 스마트기술센터 신설

건설 작업 전과정에서 자동화 도입
설계 오류 줄이고 작업 정확성 높여

현대엔지니어링 건설현장에 '인공지능(AI) CCTV가 작동되고 있다. (사진제공=현대엔지니어링)

현대엔지니어링이 다양한 건설 공정에 인공지능(AI)을 적용할 수 있는 방안을 내놓으며 국내 건설업계 ‘AI 강자’로 발돋움하고 있다. IT·제조·유통·서비스 등 다양한 산업에서 AI를 접목하기 위해 나선 가운데, 건설업계에서는 일찌감치 AI를 업무에 적용하고자 했던 현대엔지니어링의 노력이 빛을 발하고 있다. 특히 현대엔지니어링은 설계, 시공, 안전관리 등에 AI를 접목해 생산성을 높이고 업무의 정확도를 크게 끌어올렸다.

AI로 설계 역량 키운다

현대엔지니어링은 2019년부터 플랜트나 주택 분야에서 AI 기반 자동화 시스템을 도입하기 위한 연구개발(R&D)을 진행하고 있다. 설계 등 AI 적용이 가능한 부분을 확대하기 위한 연구다. 2021년에는 기존 기술연구소를 확대·개편한 스마트기술센터를 신설했다. 최근에는 이 같은 R&D를 통해 설계도면 인식, 설계, 검증 순으로 이뤄지는 건설 작업 전(全) 과정에 자동화 시스템을 접목할 수 있었다. 생산성은 높이고, 작업 정확도는 올라가게 됐다.

특히 현대엔지니어링은 설계 분야에 AI 역량을 집중했다. AI 자동화 시스템이 설계 업무를 진행하면 잦은 수정으로 인한 오류 발생 가능성을 줄일 수 있다는 점에 집중했다. 설계 검토에 투입되는 인력도 감축할 수 있다. 이를 통해 업무 효율성 증대와 비용 절감이 가능하다.

설계 분야 중 도면 인식 단계에서는 AI 딥러닝, 컴퓨터 비전 등을 기반으로 한 ‘공정 배관 계장도(P&ID) 자동 인식 시스템’을 자체 개발해 도입했다. P&ID는 사업 초기 발주처에서 받는 주요 공정 정보를 담고 있는 설계 도면을 말한다. 이 시스템을 활용할 경우 배관이나 계장 목록과 CAD(컴퓨터를 이용해 각종 설계 계산 및 도면을 작성하는 시스템) 도면 등 디지털 공정도를 자동으로 생성할 수 있다.

설계 단계에서는 국내 최초로 AI 기반 ‘플랜트 철골구조 설계 자동화 프로그램’을 개발해 적용했다. 이 프로그램은 철골 구조의 설계 정보와 다양한 변수를 해석해 설계에 반영한다. 철골부재에 작용되는 하중 등을 계산해 적절한 부재를 자동으로 선정해주기도 한다. 엔지니어는 기존의 단순 반복적인 설계업무에서 벗어나 경제성과 시공성을 고려한 설계에 집중할 수 있게 된다.

이 프로그램은 인프라 엔지니어링 소프트웨어 회사인 벤틀리시스템즈가 주관하는 세계적인 인프라 산업 분야의 시상식인 ‘고잉 디지털 인프라 어워드’에서 구조공학 부문 우승을 차지하기도 했다. 현대엔지니어링은 샘플 프로젝트에 이 프로그램을 테스트한 결과, 철골 구조물의 설계에 소요되는 시간이 70% 단축됐고 설계 오류도 50% 줄일 수 있었다고 밝혔다. 현대엔지니어링은 "이를 통해 설계 지연·오류로 인한 공사 기간 미준수를 사전에 방지하고 철골 물량 절감과 탄소 배출량 감소에도 기여할 수 있다"며 "세계적인 인프라 산업 분야 시상식에서 수상함으로써 설계 자동화 기술력을 대외적으로 인정받았다"고 강조했다.

건설 현장에서 현대엔지니어링 직원이 AI 미장로봇을 작동하고 있다. (사진제공=현대엔지니어링)

이와 함께 파이프랙(Piperack)과 셸터(Shelter) 설계를 자동화해 공사 기간을 단축하고 맨아워(Man-hour)를 30% 이상 절감할 수 있도록 하는 ‘토건 자동화 설계 프로그램’을 개발했다. 맨아워는 한 사람이 1시간에 생산하는 노동·생산성 단위를 말한다. 파이프랙은 플랜트 원료와 생산품 등의 이동 통로 역할을 하는 배관을 지지하는 구조물을, 셸터는 플랜트 사업에서 각종 기계들이 임시 또는 영구적으로 위치하는 철골 구조물을 의미한다.

설계를 검증하고 실제 물량을 선정하는 단계에서는 3D 기반의 기술을 활용해 자동화 체계를 구축했다. 이 기술은 자동으로 설계를 검토하고 시공 전 발생할 수 있는 설계 오류를 찾아낸다. 이 과정을 통해 도면을 자동으로 생성하고, 불필요한 재시공이나 자재 소모를 방지해 물량 관리가 용이하다.

현대엔지니어링은 이외에도 ‘2D 도면 기반 물량 산출 자동화’ ‘배관 3D 설계 자동화’ ‘철골 제작 도면 자동화’ 등의 영역에서 10여개의 설계 자동화 기술을 연구개발 하고 있다.

건설현장 안전관리도 OK

시공 시에도 AI를 적극적으로 활용하고 있다. 바닥 미장 작업의 무인화를 목적으로 개발된 스마트건설 장비인 ‘AI 미장로봇’이 대표적이다. 타설된 콘크리트 바닥면을 3D 스캐너로 정밀 측량하고 평활도(표면의 매끄러움 정도)가 기준치에서 벗어나는 부분을 4개의 미장날이 장착된 모터 2개를 회전시켜 매끄럽게 다듬는다. AI 미장로봇의 자율주행 기능을 활용해 반복 작업이 필요한 부분의 미장 작업을 자동화하고 시공 품질 균질화, 인건비 절감을 통한 생산성 향상 효과를 기대할 수 있다. 스마트 팩토리나 대형 물류창고, 공장형 건축물 등 바닥 평활도 품질이 중요한 현장에 투입돼 바닥 미장 불량으로 발생할 수 있는 사고를 방지할 수 있다. 최근에는 층간소음, 하자에 대한 민감도가 높아지면서 아파트 시공 현장에서도 활용하고 있다. 작업자가 작업 현장과 떨어진 곳에서 로봇을 작동할 수 있어 안전성도 높다.

안전 분야에서는 ‘AI CCTV’를 활용하고 있다. AI CCTV는 실시간 영상 분석을 통해 작업자와 건설장비 등을 인식해 작업자의 안전장구 착용 여부를 알려준다. 또 건설 장비의 온도와 불꽃, 고도, 이산화탄소 농도 등 11가지의 환경요소에 대한 실시간 모니터링을 진행한다.

현대엔지니어링 관계자는 "외부 혁신기술을 적극적으로 수용하고 공동 개발하는 오픈 이노베이션을 통해 AI 미장로봇 등 혁신 스마트 건설 기술 개발에 성공하면서 건설업의 로봇 기술 도입에 앞장서게 됐다"며 "현대엔지니어링은 앞으로도 건설 현장의 효율성과 안전성 향상을 위해 스마트 건설기술 확보에 최선을 다할 계획"이라고 밝혔다.

권현지 기자 hjk@asiae.co.kr