마에다 건설 공업 주식회사는 1919년에 후쿠이현에서 설립되었습니다.(현 회사명은 1946년 설립) 그로부터 100년이 넘는 시간 동안 산악 토목 공학에서 도시 토목, 건축, 해외 등으로 사업 영역을 확장해왔습니다. 현재는 직할부서 외에 경영혁신본부, 건축사업본부, 토목사업본부의 3개 본부로 구성되어 있다. 본사 산하 홋카이도, 도호쿠, 간토, 도쿄 건축, 도쿄 토목, 호쿠리쿠, 주부, 간사이, 주고쿠, 시코쿠, 규슈, 오키나와에 12개 지사를 설립했습니다. 3200명 이상의 직원을 근무하고 있습니다.

이 중 이번에 인터뷰한 부서는 토목부문으로 1) 기술개발, 2) 기술보급 및 전개, 3) 기술현장지원을 총괄하는 토목사업본부입니다. 특히 ICT 추진단은 기술지원, 환경정비, 인재육성, 기술개발, BIM/CIM 지원 등 ICT 전반에 걸친 현장 지원을 담당합니다.

또, 2021년 10월 마에다 도로 주식회사 및 주식회사 마에다 제작소와 함께 공동 지주회사 'INFRONEER Holdings Inc., Ltd'를 설립했습니다. 인프라가 안고 있는 문제에 대해 쌓아온 기술력이나 파트너십을 결집하여 선입견에 얽매이지 않고, 혁신적인 발상으로 전 세계에 최적의 서비스를 제공하는 "인프라 종합 서비스 기업"으로의 발전을 지향합니다. 이를 반영해 ICT추진단도 기존 사업영역을 넘어 ICT 활용의 필요성을 고려하고 있다고 합니다.

토목사업본부 토목기술부 ICT 추진단 그룹장 신이치 쿠도	토목사업본부 토목기술부 ICT 추진단 수석 심사관 유타 사카후지	토목사업본부 토목기술부 ICT 추진단 시무 무로야

회사와 UC-win/Road의 관계는 2006년 당시 설계 엔지니어링 부서에서 소개한 것으로 시작되었습니다.

이번에 소개된 ICT 추진단은 2018년 처음으로 UC-win/Road를 실제 업무에 적용했습니다. 본 회사는 도로를 점유하는 공사를 수행하기 위해 교통규제가 필요한 도로 개선 사업에 참여하고 있었습니다. 이러한 경우에 그 전까지는 도면, 사진 등 종이 자료를 만들어 경찰에 신고하거나 발주처 및 프로젝트 관련 부서와 협의를 조정하는 것이 일반적이었습니다.
이 프로젝트에서는 3DVR을 사용하여 교통 규제로 인한 차선 축소, 그로 인한 혼잡 및 적색 신호등의 교통 정체를 시뮬레이션 할 것을 제안했습니다. 운전자와 보행자가 현장을 보다 쉽게 볼 수 있도록 하여 협의가 원활해지고 공감대를 형성하기 위함이었습니다. 시뮬레이션은 기존 자료와 더불어 사용되고 있습니다.

실제로 사용해보고 논의를 해보니 발주처 모두 효과를 실감하고 다른 다양한 현장으로 확대했습니다. 그 후 UC-win/Road는 같은 그룹이 직접 작업한 도호쿠의 터널 건설을 위한 2건의 토사 운송 계획과 1건의 복원 공사에서도 사용되었습니다. 단장은 현장에서 자체적으로 채택한 경우가 있을 것이라고 말합니다.

그 중 터널 건설을 위한 토사 운송 계획에서는 2021년에 UC-win/Road를 이용해 실제 통과하는 경로의 조건을 반영하여 시뮬레이션을 실시했습니다. 건설토양 운반을 위한 최적의 덤프트럭 대수를 결정하고 있습니다.

교통 규제 및 토사 운반 작업 등의 시뮬레이션에 UC-win/Road를 활용

지금까지 UC-win/Road 사용해보니 여러면에서 '좋은 소프트웨어' 라고 평가했습니다. 다만, 현장 관계자나 발주처 측에 UC-win/Road의 설명부터 시작해야 하는 경우도 있어서 앞으로 우리쪽 분야에서도 좀더 유명해 지면 발주처등과의 소통이 원활해 질거라고 기대합니다.

"(프로젝트 관계자들 사이에서 UC-win/Road가) 어느 정도 인정되고, 그 기본이 이해되면 활용 범위가 더욱 확대될 것이라고 생각합니다."

설계·시공 분리 발주 방식에 의한 토목공사를 많이 다루는 종합계약자로서 토목사업본부에서 담당하는 설계업무는 1)원래의 설계 조건이 바뀌어 실제 현장에 맞는 조건으로 재설계해야 하는 케이스(조건이 복잡해지기 쉬움), 2)설계와 시공을 일괄 발주하는 디자인 빌드방식의 케이스(대부분은 민간기업용)의 주로 2가지 입니다. ICT추진그룹장인 유타 사카후지는 토목설계부를 거쳐 2019~2020년 일본 국토교통부 국토기술정책종합연구소(국총연) 사회기반시설정보기술연구실에 부임하여 BIM/CIM 관계 표준 개발 등에 참여하기도 했으며, 현재는 같은 그룹에서 BIM/CIM을 중심으로 한 현장지원과 기술개발을 주로 담당하고 있습니다.

'UC-1 시리즈'의 각종 설계 소프트웨어는 일부 제품 명이 바뀌었지만, 오래 전부터 설계 부문에서 사용되었습니다. 15년 전 입사했을 당시, 최초로 접한 소프트웨어가 임의 형상 평면 프레임 해석 프로그램 'FRAME'과 철근 콘크리트 단면 계산 프로그램 'RC 단면 계산' (모두 'UC-1 시리즈')이었다고 합니다.

설계 부서는 크게 1) 지반, 2) 교량 및 구조물, 3) 내진 및 구조물, 4) 터널 4개 분야로 나뉘며, 각 분야는 기본적으로 위의 두 소프트웨어를 공통으로 사용합니다. 또한 UC-1 시리즈의 다양한 소프트웨어는 지반과 관련하여 '옹벽 설계', 교량 및 구조물 관련 '교대 설계'와 같은 다양한 유형의 소프트웨어가 지속적으로 사용되었습니다.

아마도 Engineer's Studio®(ES)를 이용한 첫 사례는 2014년 RC구조의 수족관을 분석한 민간 프로젝트였을 거라고 합니다. 당시에는 2D 디자인을 기본으로 하고 FRAME(inside face)를 주로 사용했습니다. 그러나 하중조건, 구조해석 등의 3차원 해석이 필요했고, 기존 도구를 이용한 2차원 해석에서는 그 사양이 크게 성장할 것이라고 예상합니다. ES의 도입도 시도하고 있습니다.

마에다는 현재 이전과 같이 UC-1 시리즈의 다양한 소프트웨어 제품을 구사하고 있습니다. 한편, 3차원 분석의 활용도가 크게 높아짐에 따라 앞서 언급한 4개 분야 모두에서 ES 활용도 확대되고 있습니다. 이를 배경으로 각 소프트웨어 제품이 제공하는 실시간 계산 및 분석 결과를 시각적으로 쉽게 이해할 수 있다는 점을 높이 평가합니다. UC-1 시리즈에 BIM/CIM을 지원하는 3D 모델 렌더링 기능 추가, 2D 비선형 'WCOMD' 애드온을 통한 유연한 기능 추가에 대해서도 언급했습니다. 회사의 고유한 요구 사항을 충족하는 RC 구조에 대한 동적/정적 분석 프로그램입니다.

교량 등 다양한 구조물 설계에 Engineer's Studio® 활용

같은 그룹에서 BIM/CIM 및 기존 ICT 툴의 현장 전개를 위한 지원에 참여했습니다. 그 일환으로 그룹 내의 UC-win/Road의 이용을 주로 담당하는 시무 무로야는 교통 시뮬레이션에 대해 나름의 접근 방식을 제시했습니다. 시뮬레이션을 통해 얻은 데이터를 그대로 받아들이는 것이 아니라, 현장의 덤프 등을 실제로 사용하여 추적 조사를 실시했습니다. 시뮬레이션과 결과의 일관성을 면밀히 조사하여 시뮬레이션 데이터 자체의 신뢰성을 높이고 더욱 유용하게 만드는 것이 중요하다고 설명합니다.

또한 설계 부분에서는 사용하는 소프트웨어 제품이 FRAME(in-plane)에서 Engineer's Studio®(ES)로 이동함에 따라 ES 사용자가 꾸준히 증가하고 있습니다. 사카후지 씨는 해석이 2D에서 3D로 바뀌면서 하중 등을 시각적으로 더 쉽게 이해할 수 있게 되었지만 점점 더 복잡해지는 구속 조건 등으로 인해 엔지니어가 실수를 하기가 더 쉬워졌다고 지적합니다. ES는 조건을 입력하여 결과를 생성하는 설계 소프트웨어가 아니라 FEM 분석 소프트웨어로 신중하게 다루어야 한다고 생각합니다.

"저희가 사용하는 툴들이 각각 매우 좋다고 생각하지만, 디자인 조건은 경우에 따라 다릅니다. 따라서 사용자가 각각의 조건에 따라 도구를 사용하는 방법에 대해 신중하게 생각하는 것이 중요합니다." 그룹의 선임 관리자인 쿠도 씨에 따르면 핵심 포인트는 단순히 '시도' 하는 것이 아니라 해당 소프트웨어가 실제로 각각의 조건에 맞는 방식으로 사용되고 있는지 확인하는 것입니다.

한편, 사카후지 씨는 조건 입력이나 수량 계산 등을 입력하는 즉시 답변을 제공할 수 있는 소프트웨어의 최근 발전에 대해 이야기를 나눴습니다. 그러나 소프트웨어 기능 강화로 생산성이 향상되지만 시간이 많이 걸리는 방식으로 기술 능력이 떨어질 수 있다고 우려했습니다. 또한 기술 역량을 지속적으로 향상시키기 위해 몇 가지 노력이 필요할 것이라고 말했습니다.

이와 관련하여 쿠도 그룹장은 수동 계산에서 도출된 답에 어느 정도의 계산 오차가 있는지 감지하는 것은 가능하지만, 자동 생성된 답에 대한 자세한 수학 공식을 이해하지 않으면 출력이 잘못된 경우 인지하기 어렵다고 언급했습니다. 이러한 경우에는 인터페이스가 입력 단계에서 점점 더 실수하는 것이 어려워지고 있지만 '출력을 볼 때 이해하는 감각'을 개발하는 것이 여전히 중요합니다.

‘ICT 추진 그룹'에서는 기존 ICT 도구의 고급 활용이나 효과적인 현장 배치를 추진하고 있습니다.