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건설 기계 산업의 새 지평

한국자동차공학회
2021-04-25
조회수 41

건설 기계 산업의 새로운 도약을 위한 건설 산업. 그 ‘업의 특성’에 대한 이해

건설은 인류가 지구상에 나타난 시점부터 존재해 온 가장 오래된 산업 중에 하나이며, 인류가 존재하는 한 영원히 존속될 산업임이 분명하다. 따라서, 건설 기계 산업의 새로운 비즈니스와 가치 창출의 기회를 발굴하기 위해서는 건설 산업의 ‘업의 특성’과 ‘패러다임의 변화’에 주목할 필요가 있다.


글로벌 건설 산업은 전 세계 GDP의 13% 정도를 차지할 정도로 매우 큰 산업으로, 약 10 trillion US$, 한화로는 경(京) 단위의 규모를 자랑하는 시장을 형성하고 있다. 더구나, 삶의 터전을 가꾸고 인프라를 구축하는 사업은 멈출 수가 없기에, 건설 산업은 매년 꾸준히 성장하고 있으며, 약 3.6%의 연 평균 성장률을 보이는 거대한 산업이다.


막대한 시장 규모와 더불어 지속적인 성장성을 가진 매력적인 산업임에도 불구하고, 특유의 업의 특성에 기인한 몇 가지의 고질적인 문제점으로 인해 산업 전체의 경쟁력 향상이 매우 더딘 산업이기도 하다. 가장 심각한 문제점은 타 산업군 대비 현저히 낮은 생산성 증가율이라 할 수 있다. 1995년부터 2014년까지의 약 20년간 제조업의 생산성 증가율은 3.6%수준, 전체 산업 평균도 약 2.7% 수준의 증가율을 보인 반면에, 건설업은 1% 정도의 평균 이하 수준을 보이고 있다. 더구나 1조 이상 글로벌 메가 프로젝트 건설 현장의 98%에서 과대 비용이 발생하고, 77%가 납기 지연 및 재작업 등 비효율 요소가 너무나 많은 것도 현실이다.


건설 산업의 또 다른 화두로 ‘안전’ 문제를 빼 놓을 수 없다. 산업 현장에서 발생하는 치명 상해 건수 집계시 건설 산업이 항상 최상위를 차지하고 있으며, 이는 비단 우리나라 뿐만이 아니라 전 세계 거의 모든 국가에서도 동일하게 나타나고 있다. 건설이 인간의 존엄성을 증진시키는 방향을 발전되어가야 한다는 측면에서 건설 현장의 안전 문제는 매우 뼈아픈 일이고, 시급히 개선되어야 할 것이다. 또한, 환경 문제 역시 건설 산업이 당면한 난제이다. 2016년 발효된 파리 기후 협약에 따른 온실가스 저감은 물론 건설 현장에서 발생하는 미세 먼지, 소음, 그리고 산림의 훼손 등도 해결해야 하는 문제이다. 대한민국 ‘국가 온실가스 저감 로드맵’에서도 건물 부문과 건설 업종에 대한 온실가스 감축 목표를 제시하고 있으며, 기획-설계-시공-운영에 걸친 전 단계에 친환경 기술을 접목하고 궁극적으로는 스마트 시티 구현을 통한 지구촌 환경 개선에 이바지해야 하는 숙명적 과업을 달성해야만 한다.


4차 산업혁명 & New [Ab]normal 시대의 도래-건설 산업의 방식을 근본적으로 바꿀 기회

건설 산업은 규모와 성장성을 모두 갖춘 지극히 매력적인 산업임에 틀림이 없지만, 생산성 증대와 안전성 개선, 환경 문제 해결이라는 과제를 가진 산업임도 분명하다. 최근 비약적인 발전을 거듭하고 있는 4차 산업 혁명 기술들은 이러한 건설 산업의 문제 해결은 물론 ‘업의 근본적인 변화’를 가져올 강력한 도구로써 작용할 것이다. AI/Big Data/Block Chain/ICT 융복합 및 사물 인터넷 등의 4차 산업혁명기술들로 인해 과거에는 상상도 할 수 없었던 변화가 산업 전반에 걸쳐 이루어지고 있다. 건설 산업 역시 이러한 시대적 변화를 피할 수 없을 뿐 더러, 오히려 오랫동안 답습해 왔던 건설 산업의 방식을 근본적으로 바꿀 수 있는 절호의 기회가 될 것이다.

 

더구나, Covid-19 Pandemic으로 야기된 기존 질서의 파괴 현상은 역설적으로 4차 산업 혁명 시대를 앞당기는 결과를 낳을 것으로 예상된다. 특히, 사회적 거리 두기나 Lock-down 같은 노동력 이동의 제한은 건설과 같은 노동 집약적 산업을 Digitization하는 원동력으로 작용할 것으로 예측된다.


그런데, 건설 산업의 Digitization 수준은 타 산업군에 비해 매우 뒤처져 있는 편이다. 하지만 이는 오히려 발전의 가능성이 다른 어느 산업보다도 높다는 반증으로 해석할 수 있으며, 4차 산업 혁명 기술 접목을 통한 경쟁력 향상 Potential이 매우 높음을 의미하는 것이다.


건설업 및 건설 기계 제조업 대응 방향-디지털 트랜스포메이션을 통한 스마트 건설

디지털 트랜스포메이션이란 ‘기업이 디지털 역량을 바탕으로 사업 경쟁력을 강화하고, 새로운 비즈니스 모델 및 제품/서비스를 창출하여 고객 및 시장의 변화에 대응하는 일련의 활동’을 일컫는다. 건설업 및 건설 기계 제조업 등의 전통적인 산업군에게 디지털 트랜스포메이션이란 1970~1980년대의 영광의 재현할 수 있는 가장 강력한 도구임이 분명하고 이에 대한 논의 또한 활발하게 이루어지고 있는데 반해, 대부분 구체적이고 효과적인 대응 전략을 마련하지 못하고 있는 점도 분명하다. 각자의 기업들이 가진 업의 특성과 본인이 가진 강점(Domain Knowledge)을 바탕으로 차별화된 디지털 트랜스포메이션을 추구하는 것이 중요하다.


제조업, 그 중에서도 특히 건설용 중장비 기계를 제조하는 기업들은 원가 절감, 개발 기간 단축, 생산 최적화 등 기존 사업 영역 내에서 매우 상식적인 경쟁력 제고에만 주력해 왔고, 이는 불과 몇 년 전까지 수 십년간 계속되어 왔다. 그러나 이러한 전략으로는 더 이상 시장에서 생존할 수 없으며, Value-chain 각 요소에 4차 산 업혁명의 다양한 혁신 기술들을 결합하는 디지털 트랜스포메이션은 선택이 아닌 필수임이 분명하다. 고객이 바뀌고, 경쟁사가 바뀌고, 비즈니스가 바뀌는 획기적인 변신이 필요한 시점이다.


그 동안 한번도 경험해보지 못한 변화와 혁신이 절실한 건설업과 건설 기계 제조업에게 가장 구체적이면서도 성공 확률이 높은 전략적 방향성이 ‘스마트 건설’임에 대해서는 모두가 공감할 것으로 생각된다. 스마트 건설의 전 세계 시장 규모는 이미 2016년에 100억 달러를 돌파하였고, 연 평균 12%의 고성장이 예측되고 있다. BIM(Building Information Modeling) 및 건설용 로봇(무인 자동화 건설 기계)과 드론, 모듈화 건설 및 IoT Infra 구축 등 다양한 비즈니스가 이미 시장에서 급성장 중이다. 이에 발 맞춰, 국토교통부는 2018년 10월에 스마트 건설 기술 로드맵을 공표하였으며, 스마트 건설 기술 활용 기반이 구축되는 2025년에 건설 생산성 50% 향상 및 안전성 40% 개선을 달성하고, 2030년까지는 건설 현장 전체의 자동화를 목표하고 있다.


이러한 목표 달성을 위해서는 ① 건설 기계 자동화, ② ICT기반 현장 안전사고 예방, ③ 통합 운영 및 관제, ④ BIM기반 공정/품질관리, ⑤ 시공 정밀 제어의 스마트 건설 5대 핵심 기술이 뒷받침되어야 하며, 관련된 핵심 기술은 건설 기계 제조업에서 주도적으로 이끌어야 되는 부분으로써, 국내외 건설 기계 Maker 및 연관 기업들에서 대규모의 연구 개발 투자와 함께 전사적인 자원과 역량을 집결시키고 있다.


상기 Concept-Image를 통해 전통적인 건설 기계 제조업이 기존의 한계를 뛰어넘어 새로운 시대로 나아가기 위한 디지털 트랜스포메이션이란 것의 실체를 가늠할 수 있을 것이다. 최첨단 무인·자동화·초연결 기술이 집약된 미래 건설 현장으로, 드론을 통한 3D 스캐닝으로 작업장의 지형을 측량하고, 측량한 지형 데이터를 자동으로 분석, 작업 계획을 수립한 뒤 무인 굴착기와 휠로더 등으로 작업을 진행하는 종합 관제 솔루션이 적용된 건설 현장이다. 영상 인식과 인지·제어 기술, 자율 주행 기술, 5G 원격 제어, 드론을 활용한 3차원 측정, 작업량 산정 및 배치, 고장 예측 기술 등 4차 산업혁명의 최첨단 기술이 건설 全 단계에 적용되게 될 것이다. 앞서 언급한 건설 산업이 가진 고질적 문제인 생산성과 경제성은 물론 안전 및 환경까지 획기적으로 개선된 사람 중심의 건설 현장이 머지않아 실현될 것이다.


두산인프라코어가 2019년에 세계 최초로 측량부터 건설 기계 운용까지 전 과정을 무인·자동화로 선 보인 ‘컨셉트-엑스(Concept-X)’는 앞에서 제시한 미래 건설 현장이 상상이 아닌 곧 다가올 현실임을 증명한다. 두산인프라코어는 ‘컨셉트-엑스’ 프로젝트를 통해, 드론으로 측량한 데이터를 이용해 작업장을 3차원 지도로 생성하는 기술은 물론 굴착기와 휠로더 등 건설 기계가 상황별로 정확한 무인 작업을 수행하는 최첨단 기술을 시연하였다. 또한 작업 상황을 실시간으로 모니터링하여 최적으로 작업장을 운영하는 종합관제솔루션인 엑스 센터(X-Center) 기술까지 선 보이며, 미래 건설 현장이 추구해야 할 무인·자동화·초연결의 비전을 제시하였다.



미래 건설 현장에서 스마트 건설의 가치-경제·사회·환경 편익 약 36% 증가

두산인프라코어는 무인·자동화·초연결 종합관제솔루션인 컨셉트-엑스가 도입된 가설적인 건설 환경을 기반으로, 원가 및 환경 영향 정보가 파악 가능한 특정 공사를 선정하여 스마트 건설이 창출하는 가치에 대한 연구를 진행하였다. 작업 소요 기간 단축, 공사 현장의 환경 영향 저감, 적정 장비 및 인력의 배치, 안전성 향상, 연비 개선 등의 지표를 대상으로 분석한 결과, 스마트 건설 도입 시, 기존 건설 현장 대비 총 경제·사회·환경 편익이 약 36% 증가될 것으로 예측되었다.


경제적인 측면에서는 측량의 정합성 증대로 소요 기간과 비용을 약 80% 수준까지 단축하고, 무인·자동화에 따른 현장 투입 인력의 기존 대비 약 1/3 수준으로 감축, 총 건설 기간 역시 약 32.9% 감축되어 공사 원가 절감에 기여될 것으로 예상된다.


사회적인 측면에 있어서는 건설 현장 안전성 증진에 있어서 유의미한 가치를 창출할 것으로 보인다. 고장 예지 및 건전성 관리(PHM)를 기반으로 장비 고장을 사전에 예측·감지하는 무인화된 장비는 위험 지역에서의 작업 능률을 향상시키기 때문이다. 또한 공사 현장 투입 인력 감소에 따른 간접적인 재해율 감소도 발현될 것이다.


환경적인 측면에서 대표적인 기대 효과는 연비 개선으로 인한 에너지 사용 절감과 온실가스 감축이다. 아울러 총 건설 기간의 단축은, 공사 현장 인근 지역에서 발생되는 대기 오염 물질, 미세 먼지, 소음, 삼림 훼손 등의 환경오염 저감에도 긍정적 영향을 미칠 것으로 보인다.


업의 경계가 허물어 지는 시대에서 스마트 건설은 단연코 건설 기계 산업의 새 지평을 열어줄 강력한 도구임이 분명하다. 건설업과 건설 기계 제조업에 있어 스마트 건설은 이제 시작일 뿐이며, 획기적인 생산성의 향상과 안전 증대, 그리고 환경 개선은 사회적 잠재력과 가치의 극대화는 물론, 차별화된 고객 가치를 창출하고 나아가서는 국가 경쟁력 향상에 크게 기여할 것으로 기대된다.


* 출처: 한국자동차공학회 제공, 오토저널 2021년 4월호


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