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목차
1. 기술의 정의 및 필요성 11
1) 연구개요 11
2) 기술의 정의 12
3) 과제 추진 필요성 13
2. 국내외 동향 및 환경 분석 20
가. 국내외 정책동향 20
1) 국내 정책동향 20
2) 국외 정책동향 24
나. 국내외 시장현황 및 전망 30
1) 국내 시장현황 30
2) 국외 시장현황 33
다. 기술동향 분석 37
1) 관련 기술개발 동향 37
2) 특허동향분석 55
3) 논문동향분석 62
4) 기존 기술과의 차별성 64
라. 종합분석 67
3. 연구개발과제 구성 및 추진전략 70
가. 비전 및 목표 70
1) 연구의 비전 및 목표 70
2) 기획연구의 최종목표 73
3) 연구 개발을 위한 목표 및 세부 연구내용 74
4) 연구의 범위 79
5) 테스트 베드 구축 80
나. 기술개발에 따른 미래상 82
1) 현황 및 미래상 82
2) 기술개발에 따른 미래상 83
다. 연구개발과제 구성 85
1) 연구개발과제 구성 85
2) 추진 전략 89
라. 과제별·연차별 기술로드맵 및 성과로드맵 93
1) 세부별 기술로드맵 93
2) 연차별 성과로드맵 96
마. 성과의 활용방안 100
1) 기획 연구결과의 활용방안 100
2) 예상성과 및 활용방안 101
3) 실용화 및 사업화방안 106
4. 사전타당성 검토 109
가. 정책적 타당성 109
1) 국가 전략적 중요성 109
2) 법·제도적 리스크 요인 111
나. 기술적 타당성 112
1) 기술개발 계획의 적절성 112
2) 연구 추진전략의 적절성 113
3) 기대되는 성과의 활용도와 활용계획의 타당성 114
4) 기존사업과 중복성 및 연계성 114
5) 기술 수준 및 개발 성공가능성 116
6) 세부 요소기술 개발 과제의 기술적 타당성 120
다. 경제적 타당성 123
1) 국내외 시장 분석 123
2) 경제성 분석 124
3) 과학기술적 파급효과 126
4) 예산 적정성 127
라. 정부지원 타당성 128
마. 종합평가 및 결론 130
5. 인력투입계획 및 소요예산 산정 132
1) 전체사업 소요예산 및 인력투입계획 132
2) 세부과제별 인력투입계획 133
3) 세부과제별 소요예산 134
4) 비목별 소요예산 143
6. 과제 제안요구서 147
1) 총괄 과제 제안요구서 147
2) 1세부 과제 제안요구서 150
3) 2세부 과제 제안요구서 153
4) 3세부 과제 제안요구서 156
7. 참고문헌 159
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I. 제목
탄소저감형 건설장비 운영기반 스마트 시공 시스템
II. 연구개발의 목적 및 필요성
1) 연구개발 목적
○ 탄소저감형 건설장비 운영기반 스마트 시공 시스템 개발을 위한 기술 전략을 수립하여 해당 핵심기술의 발전 정도를 예측·검토함으로써 핵심기술 분야의 미래 비전을 도출하고, 이를 달성하기 위한 기술적 대안의 단계별 기술개발 이정표를 제시하여 건설 산업의 국제 경쟁력 확보 및 재도약을 위한 기반 조성함.
○ 건설 기계장비의 스마트 가이던스 기술을 이용하여 국내 건설 산업의 생산성, 품질, 경제성 향상을 도모하여 국내 건설 산업의 이미지를 제고함과 동시에 국제 경쟁력을 강화함.
○ 현장에 투입되는 다수의 다양한 장비가 효율적이고 안전하게 작업할 수 있도록 하며, 각종 시공 정보를 Reporting하는 스마트 Fleet Management를 운영함으로써 시공효율의 향상, 탄소 배출의 혁신적 수준의 저감 성과를 확보함과 동시에 열악한 작업환경의 개선과 안전성을 확보함.
○ 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 최종목표를 제시함.
▪ 건설 기계 장비의 친환경성, 생산성 및 에너지 효율성을 비약적으로 향상 시킬 수 있는 건설장비 관제 시스템 개발을 위한 추진과제 발굴 및 기획
▪ 건설장비의 자동화 작업계획 및 Smart 장비 운용을 위한 건설 장비 네비게이터 기반 머신 컨트롤(Machine Control)의 기술 개발을 위한 추진과제 발굴 및 기획
▪ 건설장비의 탄소 배출량 파악, 모니터링, Reporting 기능을 갖춘 시스템의 기술 개발을 위한 추진과제 발굴 및 기획
2) 연구개발의 필요성
○ 현재 건설 시공 프로세스에서는 건설 기계 장비의 시공 의존도가 날로 높아지고 있으며, 다양한 건설 장비가 투입/운영되고 있으나 장비간의 커뮤니케이션 및 작업 정보 제공의 부족, 비숙련공의 시공 오류, 측량의 오차 누적으로 인한 생산성 저하와 이에 따른 방대한 양의 탄소 배출 그리고 각종 안전사고에 노출되어 있음.
○ 건설업은 세계 에너지 소비의 약 30%, 이산화탄소 배출의 40%를 차지하고 있으며 (Pena-Mora, 2009), 건설 시공과정에서 가장 많은 탄소를 배출하고 있는 프로세스는 건설 기계 장비의 운용 단계임.
○ 교토의정서에 의거, 2013년부터 탄소배출 저감이 의무화 되는 우리나라는 현재 건설산업의 비중이 GDP 대비 10% 이상을 꾸준히 유지해 오고 있는바, 건설산업에서도 탄소 배출 문제를 해결하기 위한 노력의 필요성이 끊임없이 제기되어 왔음.
○ 이를 해결하기 위하여, 건설 장비 관제 시스템(모든 건설 장비의 위치, 데이터 취득, 작업가이던스 및 모니터링, 스마트 진단, 리포팅이 가능한 관리 시스템) 개념의 적용과 장비 조종자의 의사결정을 지원할 수 있는 탄소 저감형 스마트 건설 장비 네비게이팅 시스템의 개발이 필요하며, 본 기술의 탄소 배출 저감과 에너지 및 프로세스 효율성은 기존 연구를 통해 입증되었음.
○ 탄소저감형 건설장비 운영기반 스마트 시공 시스템은 지구 온난화와 탄소 배출(Carbon Footprint)의 관심이 심화되고 있는 국내외 녹색 성장 트렌드에 부합하는 건설 추진 과제로서, 연구개발이 절실히 요구됨.
○ 또한 건설기술혁신사업으로 추진되던 건설 장비 관련 과제 종료와 더불어 기존 수행된 연구과제에서 파생되는 실용 가능한 연구 결과들을 계속 발전시키고, 향후 사업화 등을 달성하기 위하여 후속 연계 과제의 필요성이 제기되어 왔으며, 2013-2017 건설교통기술 연구개발사업 중장기 계획의 비전인 Green Growth Leader에 부합하는 과제로서 2013년 연구개발 시의성이 요구되는 바 과제추진을 위한 연구 기획이 필요함.
III. 연구개발의 내용 및 범위
○ 국내외 동향 분석 제시
▪ 건설장비, 친환경과 관련된 국내 및 해외 선진국의 정책분석을 실시하여 기획과제의 필요성을 부각함.
▪ 국내외 관련 기술 시장현황을 제시하여 관련 기술들의 전망을 제시함.
▪ 특허, 논문, 기개발된 기술 분석을 통해 국내 관련 기술 수준을 살펴보고, 차별성을 제시함.
○ 연구개발과제 구성 및 추진전략 제시
▪ 기획 연구의 비전을 제시하고, 개발 기술의 최종목표 및 비전 연구의 범위를 제시함으로써 핵심적이고 특화된 시스템에 대한 연구 개발이 될 수 있도록 함.
▪ 기술의 현황 및 기술개발에 따른 미래상을 제시하고, 연구개발과제를 세분화하여 구성 및 추진 전략을 제시함.
▪ 사업화 및 활용방안을 제시하고, 차별화 전략을 구축함.
○ 소요 예산·인력 및 RFP 작성
▪ 연구 내용 및 일정에 따른 세부과제별·연차별 소요예산을 제시함.
▪ 설정된 연구 목표와 내용, 추진전략 등을 바탕으로 과제 공모를 위한 RFP를 작성함.
IV. 연구개발결과
▪ 우리나라를 포함한 세계 각국은 온실가스를 감축하기 위한 정책을 시행하고 있으며, 건설업은 탄소 배출이 매우 높은 산업으로 이를 개선하기 위한 정책도 많이 추진 및 계획되고 있음.
▪ 국내외 건설장비의 기술 및 연구의 발전 방향이 탄소 저감을 목표로 하고 있고, 건설장비의 수요가 증가하고 있으므로 국내 시장성뿐만 아니라 국외 시장성도 매우 높다고 판단됨.
▪ 국내 건설장비 개발에 대한 투자와 머신 가이던스 및 Fleet Management 각각의 기술력은 타 선진국에 비해 많이 뒤쳐져 있으므로 국내에서도 정부 주도 및 지원 하에 기반 기술 개발을 통한 기술 경쟁력 확보가 시급함.
○ 주요 연구개발 목표 및 내용
▪ 탄소저감형 건설장비 운영기반 스마트 시공 시스템에서 제시하는 '탄소 저감형 건설장비'는 핵심 기술인 '건설장비 네비게이터 및 스마트 제어 기술'과 '다수 건설장비의 효율적 제어를 위한 관제 시스템', '건설 현장에서의 탄소 배출량 측정 및 에너지 효율화 기술'을 축으로 건설 시공 단계에서 발생하는 탄소 배출량을 최대 30% 저감하고 건설장비 운용비용 20% 절감을 목표로 함.
▪ 본 연구를 수행할 경우 핵심 기술인 Fleet Management, 머신 가이던스, 탄소 배출 측정 및 에너지 효율화 기술들을 각각 모듈화 또는 상품화 함. 즉각 세부의 연구 성과품이 하나의 완제품이 되도록 추진함.
▪ 각 세부간의 완제품은 S/W와 H/W를 포함하고 있어야 하며, 상호 연계되어 하나의 통합 패키지 상품이 될 수 있도록 함.
○ 연구개발 기간 및 예산
▪ 기간 : 2013년 ~ 2017년 (총 5년)
▪ 예산 : 152.5억 원
V. 연구개발결과의 활용계획
○ 본 기획과제를 통하여 탄소저감형 건설장비 운영기반 스마트 시공 시스템의 연구 공모시 최적의 연구 추진 내용 및 전략과 연구단(사업단) 컨소시엄의 원활한 구성 전략을 제공함.
○ 탄소저감형 건설장비 운영기반 스마트 시공 시스템의 발전 로드맵 및 분야별 가이드라인을 제시하며 이를 활용하여 연구개발의 효율성을 제고함.
○ 경제적, 기술적 타당성 분석을 통하여 연구 개발의 추진 당위성을 확보 할 수 있으며 추진 단계별 최적의 예산 산정 및 배정으로 효율적 과제 수행을 가능케 함.
○ 그동안 부각되지 못하였던 건설 시공 분야의 탄소 저감 기술 개발의 홍보 효과를 기대할 수 있으며, 대통령 직속기관 저탄소 녹색성장 위원회의 녹색성장 국가전략과 부합되어 기술 홍보 효과를 확대할 수 있음.
○ 건설 스마트 시공 시스템의 제도화 및 시장 개척에 필요한 기반 지식을 제공할 것임.
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