토탈 스테이션과 ‘3D 스캐닝’ 결합, 이제 측량도 스마트하게

[공학저널 송강식 기자] 터널뿐만 아니라 대부분의 건설 시공 과정에 있어 설계대로 진행되고 있는지의 여부는 매우 중요한 사항이다. 특히, 터널의 경우에는 한번 오시공을 하게 되는 경우 이에 대한 수정이나 재시공이 매우 어려울 수밖에 없으며, 그에 따른 공기 지연 발생과 비용 또한 일반 지상에서의 작업보다 수 배 이상이 소요된다.

이는 지하 공간에서 이뤄지는 작업의 특성 상, 지상에서 이뤄지는 작업처럼 상시 확인을 하기 위한 기준점(콘트롤 포인트) 등의 설치가 매우 제한적이며 전 작업 구역을 포함해 설치와 조정을 할 수 없어 터널의 굴진에 따라 이를 계속 설치해 가며 작업을 해야 하기 때문이다.

현재 널리 사용하고 있는 기존 측량 방법은 각 단면 마다 측정 시간이 많이 소요 되며 측정결과의 시각화 또한 제한적이다. 따라서 작업자가 한 번에 작업현황을 파악하기에는 한계가 있으며, 각 포인트의 측정 결과에 의존하기에 전체적인 미/여굴의 분포 파악과 물량계산 역시 한계가 뒤따르고 있다.

이에 따라 최근 정밀시공과 공기 단축, 경비 절감을 실현 할 수 있는 현재 가장 진보된 측량 방법이라 평가받고 있는 3D 스캐닝(Scanning) 기술에 대한 관심이 높아지고 있다. 3D 스캐닝을 통해 단순히 터널 내공단면 관리만이 아닌 발파 점, 기타 측설 점의 정밀 계산과 시준/설치, 숏크리트 두께 QC, 정확한 물량 계산, 수직구의 수직도 측정 등 여러 분야에 적용이 가능하다는 것이 가장 큰 장점으로 손꼽힌다.

하지만, 기존 3D 스캐너는 측정 속도는 빠른 반면, 현장 사용 좌표계로의 치환 문제나 데이터 처리가 실시간이 아닌 후처리를 통해 이뤄진다는 약점이 있어 널리 보급되지 못하고 있다. 또한, 이러한 처리과정은 시스템에 대한 상당한 지식을 요구하기 때문에 전문 인력 또한 별도로 필요한 상황이다.

이에 최근 ㈜지오시스템이 기존 3D 스캐너의 단점을 보완하고자 정밀 자동형 토탈 스테이션에 3D 스캐닝과 이미징 기술을 접목한 멀티 측정기기인 스캐닝 토탈 스테이션을 도입하며 현장에서 좋은 반응을 얻고 있다.

지오시스템이 도입한 스캐닝 토탈 스테이션은 트림블의 최신 측정 장비인 SX12로, 기존 토탈 스테이션의 사용 방법과 같아 누구나 쉽게 사용법을 습득할 수 있는 장점을 가지고 있다. 또한, 터널 내 측량 기준점을 이용해 후방교회 등의 방법으로 장비를 설치하고 바로 사용 좌표계로 데이터를 취득할 수 있어 후 처리가 필요없이 현장에서 바로 결과 확인이 가능하다.

프리즘 타겟을 자동 시준하고 전위 반위 측정 역시 자동 수행하기 때문에 시준오차를 완벽 소거할 수도 있으며, 스캔 거리는 최대 600m에 이르고 고해상도의 좌표화된 이미지를 동시에 취득할 수도 있다.

기존 적색 레이저 포인터가 아닌 녹색 레이저는 자동 초점 기능을 통해 원거리에서도 레이저 스폿의 퍼짐 현상 없이 보다 정밀한 측설 작업이 가능하다. 특히, 함께 제공되는 필드 SW와 결과 처리 SW는 3D BIM 모델을 설계 데이터로 직접 사용하기 때문에 직관적으로 측정 결과를 현장에서 파악이 가능케 한다는 장점을 가지고 있다.

이러한 3D로 측정결과를 시각화하고 디지털 데이터로 기록을 보존하며 측량 등에 소요되는 시간과 재작업을 최소화한다는 측면은 결국 공기단축과 비용 절감과 일맥상통한다고 볼 수 있다. 또한 터널뿐만 아니라 도로, 단지, 사면, 사전제작 부재의 품질검사 등 다양한 분야에 적용이 가능하기 때문에 스마트건설을 앞당길 기술로 평가되고 있다.

스캐닝 토탈 스테이션에 주목해 다양한 현장에 도입하고 있는 지오시스템은 지난 1987년 설립이래, 공간정보 솔루션 공급, 소프트웨어 개발, 인프라 구축 등 다양한 분야의 사업을 수행하며 그간 관련 업계의 기술 향상에 조금이라도 도움이 되고자 노력해 왔다.

지오시스템 장길 전무(사진)는 “BIM 기반의 디지털 컨스트럭션은 피할 수 없는 세계적인 추세이며 이는 사실 스캐닝 토탈 스테이션과 같은 일정 제품에 국한되는 것은 아니다”라며 “BIM 설계와 시공이 본격화 되면 각 공종과 분야에 적합한 3D 데이터 취득 HW와 그에 맞는 적정한 데이터 처리 SW 등이 조합을 이뤄야하며 지오시스템은 이들 시스템과 작업 방식들이 대중화돼 기술향상과 생산성이 증대 될 수 있도록 최선을 다해 일조하도록 노력하고 있다”고 말했다.

그는 이어 “최근 각 주요 건설사, 발주처 등의 주요 관심사는 정밀 시공과 안전으로, 이에 발맞춰 지오시스템은 빌딩, 터널과 같은 구조물에 부가 시공되는 부재를 설치 할 때 드릴 홀을 로봇을 이용해 시공하는 시스템 SDR(Smart Drilling Robot)을 개발해 보급 중”이라며 “자동형 토탈 스테이션과 드릴링 로봇을 조합해 설계 도면을 입력하면 스스로 정확한 홀의 위치를 탐지해 항상 균일한 품질로 시공이 가능해 작업자의 피로도에 따른 오시공과 안전문제를 해결 할 수 있음에 큰 평가를 받고 있다”고 덧붙였다.

이렇듯 다양한 분야의 사업을 수행하며 새로운 비즈니스를 창하고 이끌어 나가고 있는 지오시스템은 앞으로도 단순한 제품 소개와 판매에 국한하지 않고 우리나라 실정에 맞는 솔루션을 찾고 개발해 관련업계 발전에 기여하고자 끊임없는 노력을 기울일 계획이다.