최적화 알고리즘을 통한 건축 현장 3D 레이저 스캐너의 측정 위치 선정 시스템 구축

Abstract

4차 산업혁명의 물결이 건설업계에도 영향을 미치고 있다. 3D 레이저 스캐 너를 사용한 건설현장의 증가로 관리, 생산적 측면, 정밀성 등이 발달하여 역 설계, 문화재 보존,인테리어, 철골 정밀 시공, 토공량 산출 등 다양한 범위에 서 활발하게 사용되고 있다.관련 연구로는 3D 레이저 스캐너 포인트 클라우 드관련연구,정합에대한연구,3D레이저스캐너를건설현장에적용한역설 계, 품질 및 공정관리에 관한 연구 등 활발한 연구가 진행되고 있다. 하지만 3D레이저스캐너활용전선행단계인적정스캐닝계획및위치선정에대한 국내연구는극히미비하며,해외의관련선행연구는소수존재하고있으나최 적화 방법을 다양하게 고려하지 않은 한계가 있다.이러한 실정에 3D 레이저 스캐너전문가들대상으로사전조사결과스캔계획및적정위치에대한기 준은존재하지않았다.장비의사양이나전문가들의경험을토대로각기다른 기준과 중요성을 가지고 3D 스캔 작업을 진행하였다.같은 스캔의 목적과 장 소가주어지더라도스캔계획과시간이다른실정이다.그러므로본연구는이 론고찰을 통한 선행연구를 기반으로 하여 3D 레이저 스캐너 현황과 3D 스캔 계획및적정위치연구에대한필요성을중심으로건설현장의2D도면을기초 로 사용가능한 Rhino 와 Grasshopper를 사용하여 장비 사양 및 스캔거리 등 실용성 있는 요소들을 반영하여 7단계로 모델을 구성하였다. 다양한 최적화 알고리즘을비교분석하여최고의성능을나타내는알고리즘을사용한스캔위 치 선정 최적화 모델을 구축하고, 성능검증과 여의도 현장의 적용 및 검증을 하였다. 그 결과 전문가 보다 6개 적은 스캔 위치의 수로 포인트 클라우드 49.01%,스캔율8.67%높은스캔품질나타내는최적의스캔위치를보여주었 다.본연구의결과를통해3D레이저스캐너의사전계획의최적의계획수립 및 최적의 위치 선정에 대한 기준이 되며, 스캔 시간 단축 및 품질 향상에 대해 기여함으로 효율적인 건설현장에서의 3D 레이저 스캐너 작업 및 관리가 가능할 것이다. 본 연구는 바닥을 기반으로 하는 전체 스캔 작업 목적의 한계와 보 및 슬라브 등 상부 구조물을 고려하지 않은 2D 도면의 한계가 발생하였다. 하지만 지속적인 연구로는 3D 레이저 스캐너의 활용에 있어 기둥, 벽체, 외부 등 목적에 알맞은 부분적 활용 연구와 3D BIM 도면을 도입한 3차원에서의 스캔 위치를 선정 할 수 있는 연구까지 진행될 예정이다.