세종뉴스룸

1.연구의 배경 및 필요성

최근 건설산업은 인구구조 변화에 따른 생산성 정체, 시공품질 저하, 산업재해 증가라는 구조적인 문제에 직면해 있다. 건설기술인의 평균 연령은 지속적으로 증가하여 2024년 기준 51.2세에 이르렀으며 , 기능인력의 고령화와 청년층 유입 감소로 인해 현장의 노동력 확보가 어려워지고 있다(그림 1 참조). 이에 따라 건설업의 노동생산성은 타 산업 대비 낮은 수준에 머물러 공기 지연과 공사비 증가의 원인으로 작용한다. 시공품질 측면에서도 공동주택 하자판정 비율은 2020년 49.6%에서 2024년 78.9%로 증가하였으며 , 작업 방법과 현장 여건에 따른 시공품질 편차를 체계적으로 관리할 필요가 있다. 특히 거푸집 설치·해체, 수직부재 작업, 미장·도장 등 반복 작업이 많은 공정에서는 작업 절차의 표준화와 지속적인 품질 확인이 중요하다. 안전 측면에서도 건설업은 산업재해 사망사고의 약 46%를 차지하는 대표적 고위험 산업으로 , 추락·끼임·낙하물 사고 및 고위험 공정에 사고가 집중됨에 따라 작업자의 위험 노출을 줄이고 생산성과 품질을 확보할 수 있는 새로운 시공 방식의 도입이 요구되고 있다.

이러한 건설산업의 구조적 문제를 해결하기 위한 대안으로 다용도-건설작업로봇의 도입이 주목받고 있다. 작업 자동화를 통해 생산성을 향상시키고 공기를 단축할 수 있으며, 로봇을 통한 시공 작업 표준화와 AI 기반 작업 검증을 통해 시공품질을 균일하게 확보할 수 있다. 또한 고위험 작업을 로봇이 수행함으로써 작업자의 위험 노출을 줄여 안전성을 향상시킬 수 있다. 따라서 본 사업단은 공동주택 건설현장을 대상으로 다용도-건설작업로봇과 통합 관제시스템을 개발하여 생산성, 시공품질, 안전성을 동시에 향상시키고 건설현장의 디지털 전환을 실현하고자 한다.

그림 1. 건설산업의 주요 문제점 및 다용도 건설작업로봇 도입에 따른 기대효과

  한국건설인정책연구원, 『건설기술인 동향 브리핑』, 통권 제15호, 2024. 9., p. 7

  국토교통부, 「‘25년 상반기 공동주택 하자 판정 상위 건설사 명단 공개」, 보도자료, 2025. 3. 24., p. 1.

  고용노동부, 『2025년 산업재해현황』, 2026, p. 11.

2.국내외 건설작업로봇 및 관제시스템 기술 현황

최근 건설산업에서는 생산성 향상과 안전성 확보를 위해 건설로봇 및 관제시스템 개발이 활발히 추진되고 있다(그림 2참조). 국내에서는 현대건설의 현장 점검 로봇, 삼성물산의 드릴 타공 로봇, 한국건설기술연구원(KICT)의 균열 탐지 로봇 등의 건설로봇이 개발되고 있으며, 현장 정보와 장비를 통합 관리하기 위한 스마트 건설 플랫폼 구축도 함께 진행되고 있다. 국외에서는 미국 Dusty Robotics의 바닥 레이아웃 자동화 로봇, 이스라엘 OKIBO의 벽체 마감 로봇, 일본 Kajima의 다중 건설로봇 운영 기술 등 다양한 건설 자동화 기술이 실증되거나 일부 현장에 적용되고 있다. 또한 Lendlease, Skanska, Obayashi 등은 프로젝트 및 장비 운영 정보를 통합 관리하는 플랫폼을 구축하여 건설현장의 운영 효율성과 현장 관리 수준을 향상시키고 있다. 

다만, 기존 국내·외 건설작업로봇 기술은 대부분 특정 공정에 특화된 개별 로봇을 중심으로 개발되고 있으며, 관제시스템 또한 작업 현황과 장비 상태를 모니터링하는 수준에 머무르고 있다. 특히 공동주택 건설현장은 공정 간 연계가 복잡하고 협소한 작업공간에서 다양한 장비와 작업자가 동시에 투입되기 때문에, 개별 로봇의 성능뿐만 아니라 로봇 간 연계 운용과 현장 정보의 통합 관리가 중요하다. 그럼에도 공동주택의 다양한 공정에 대응할 수 있는 다용도 건설작업로봇과 다수 로봇의 작업 상태, 위치 및 현장 정보를 통합적으로 관리하는 관제시스템을 연계한 기술은 아직 초기 단계이며, 실제 현장 운영을 고려한 연구와 실증 사례도 부족한 실정이다.

이에 따라 공동주택 건설현장의 생산성 향상, 시공품질 관리 및 안전성 강화를 위해서는 다양한 작업을 지원할 수 있는 다용도 건설작업로봇과 로봇의 작업 상태 및 현장 정보를 통합적으로 관리·운영할 수 있는 관제시스템을 함께 개발할 필요가 있다. 

그림 2. 국내외 건설로봇 및 로봇 관제시스템 개발 동향

3.국내외 건설작업로봇 시장 전망

국내 로봇산업은 글로벌 자동화 수요 확대와 인공지능 기술 발전에 힘입어 지속적인 성장세를 유지하고 있다(그림 3 참조). 이러한 흐름은 건설산업으로도 확산되면서 생산성 향상, 숙련인력 부족 대응 및 산업재해 저감을 위한 자동화 수요를 견인하고 있으며, 건설작업로봇 시장도 빠르게 확대되고 있다. 자재 운반, 현장 점검, 안전관리, 측량 및 모니터링 등 다양한 분야에서 로봇 활용이 증가하면서 건설 자동화 기술은 생산성과 안전성을 동시에 향상시키는 핵심 수단으로 주목받고 있다. 또한 국내 건축용 도장 시장은 약 9,200억 원 규모로 연평균 4.2%의 성장률이 전망되고 있어 건설작업로봇이 적용될 산업 기반 역시 지속적으로 확대될 것으로 예상된다 .

글로벌 건설작업로봇 시장은 2024년 약 14억 6천만 달러에서 2035년 약 60억 6천만 달러 규모로 성장할 것으로 전망되며, 아시아·태평양 지역이 시장을 주도하고 있다 . 일본은 노동력 부족 문제 해결을 위해 국가 차원의 건설 자동화를 적극 추진하고 있으며, 중국은 스마트시티와 대규모 도시개발을 기반으로 관련 투자를 확대하고 있다. 북미와 유럽에서도 자재 운반, 마감 작업, 시설 점검 등 다양한 분야에서 로봇의 상용화와 현장 적용이 확대되며 건설 자동화 생태계가 빠르게 구축되고 있다. 

다만, 특정 작업에 특화된 개별 로봇을 중심으로 이루어지고 있으며, 여러 건설작업을 지원하는 다용도 로봇과 다수 로봇의 운용을 위한 통합 관제기술은 아직 개발 및 현장 검증이 필요한 단계이다. 따라서 향후 건설산업의 생산성과 안전성을 동시에 향상시키고 글로벌 시장 경쟁력을 확보하기 위해서는 다양한 공정을 지원하는 다용도-건설작업로봇과 통합 관제 기술의 개발이 필수적이며, 이는 건설 자동화 확산과 디지털 전환을 촉진하는 핵심 기반 기술이 될 것으로 판단된다.

그림 3. 국내외 시장 현황 및 전망

  Grand View Research, “Construction Robots Market Size, Share & Trends Analysis Report, 2030,” Grand View Research, 2025

  Deep Market Insights, “Korea Home Painting Service Market Size & Outlook, 2025–2033,” Deep Market Insights, 2025

4.연구개발 목표 및 주요 내용

4.1 공동주택 최적화 다용도-건설작업로봇 개발

본 사업단은 공동주택 건설현장의 주요 시공 공정을 지원하는 다용도-건설작업로봇을 개발하는 것을 목표로 한다(그림 4 참조). 이를 위해 하나의 로봇 플랫폼에서 다양한 건설작업을 수행할 수 있도록 작업 목적에 따라 교체 가능한 모듈형 엔드이펙터를 개발하고, 시공 작업 뿐만 아니라 반복적인 자재 운반 작업까지 지원할 수 있는 자율주행 기반의 주행체를 구축하여 작업과 물류를 통합적으로 지원하는 시스템을 구현한다. 또한 건설현장의 협소하고 복잡한 작업 환경에서도 안정적인 이동과 작업 수행이 가능하도록 주행 성능과 작업 안정성을 확보하고, 다양한 작업 모듈을 유기적으로 연계하여 현장 운용 효율성과 활용성을 극대화한다. 아울러 AI 기반 품질 모니터링 및 작업 보정 기능을 적용하여 시공 품질의 균일성을 확보하고, 작업 과정에서 발생하는 다양한 현장 데이터를 활용하여 로봇의 작업 성능과 운용 효율을 지속적으로 향상시킬 수 있는 기반을 마련한다. 

최종적으로 실제 공동주택 건설현장을 대상으로 다수의 건설작업로봇을 활용한 협업 및 통합 운용 시나리오를 실증하여 현장 적용성, 협업성 및 운용 안정성을 종합적으로 검증하고, 인력 의존도 감소, 생산성 향상, 시공품질 확보 및 작업 안전성 향상을 달성함으로써 공동주택 건설현장의 자동화와 디지털 전환을 위한 핵심 기반 기술을 확보하고자 한다.

그림 4. 다용도-건설작업로봇 개발 목표 및 내용

4.2 공동주택 다용도-건설작업로봇 통합관제기술 개발

본 사업단은 AI 기반 인간-로봇 협업 공정 시뮬레이션 기술과 공동주택 현장 맞춤형 관제기술을 개발하여, 다용도 건설작업로봇 통합 운영 시스템을 구축하는 것을 목표로 한다. 이를 위해 공동주택 건설 공정을 대상으로 안전·공정 예측 기반의 시뮬레이션 기술을 개발하고, 인간과 로봇이 혼재된 협업 공정의 계획·운영 기반을 마련한다. 실제 건설현장과 가상 환경을 실시간으로 연계하여 다양한 작업 시나리오를 검증하고, 현장 상황 변화 및 다중 협업 환경에 대응 가능한 공정 시뮬레이션 최적화 기술을 개발함으로써 작업 계획 수립과 공정 운영의 안정성을 확보한다. 관제기술 측면에서는 공동주택 건설현장의 특성을 반영한 현장 맞춤형 관제 알고리즘을 개발하여, 건설작업로봇의 운용 상태와 시공 현황을 통합적으로 관리하는 체계를 구축한다. 세부적으로 AI 기반 안전관제 기술을 통해 작업 환경을 실시간으로 모니터링하고, 로봇 작동 이상 상태의 진단·판단 기술을 통해 이상 발생 여부를 확인하여 작업 수행의 안정성을 지원한다. 또한 딥러닝 기반 영상 데이터 분석을 통해 시공 진척도를 실시간으로 분석하고 관리하는 기술을 확보한다. 이를 통해 건설현장의 작업 정보와 공정 정보를 통합적으로 관리하고, 작업 상황 변화에 대응 가능한 관제 기반을 마련한다. 

최종적으로는 로봇 작업 데이터를 활용한 공정 시뮬레이션 및 작업 계획 최적화 기술을 구현하여 작업 품질과 시공 속도 향상을 도모하고, AI 기반 최적화 기술이 적용된 다용도 건설작업로봇 통합 운영 시스템을 구축한다. 아울러 인간-로봇 협업 및 시뮬레이션 데이터 분석에 기반한 공정 신뢰성 향상 기술을 확보하고, 다수 로봇의 위치 인식 및 군집제어 기술이 적용된 모니터링 기술을 구현한다. 이를 실제 공동주택 건설현장에 적용하여 통합 운영 시스템의 현장 적용성과 운용성을 검증함으로써, 공동주택 건설현장의 생산성 향상 및 건설 자동화를 위한 핵심 통합관제 기술을 확보하고자 한다.

그림 5. 다용도-건설작업로봇 통합관제기술 개발 목표 및 내용

5. 연구개발사업의 기대효과

5.1 경제적 측면의 기대효과

본 연구개발사업에서 개발하는 다용도 건설작업로봇 및 통합 관제시스템은 경제적 측면에서 크게 세 가지 효과를 갖는 것으로 정리할 수 있다(그림 6 참조). 첫째, 공동주택 현장의 공기 단축 및 비용 절감이 가능하다. 다용도 로봇 활용을 통해 공종 간 유휴 시간을 최소화하고 간접비를 절감할 수 있으며, 기상 악화 시나 야간 시간대 무인 작업을 통해 공기를 단축하고 지체상금 리스크를 줄일 수 있다. 이를 통한 조기 준공은 금융 비용 절감 및 분양 대금 회수 시기 단축으로 이어지며, 단일 로봇 플랫폼으로 다공종을 수행함으로써 공정별 전용 장비 도입에 소요되는 비용도 절감할 수 있다. 아울러 공정 간 대기 시간이 줄어들면서 현장 관리 인력의 운영 부담도 함께 완화될 수 있다. 둘째, 시공품질 개선을 통해 재시공을 방지하고 생애주기 유지관리비를 최소화할 수 있다. 정밀 시공을 통해 하자 발생을 사전에 방지함으로써 하자보수 충당금 및 사후 처리 비용을 절감할 수 있으며, 정량 도포 방식을 통해 재료비를 절감하고 폐기물 발생량을 줄일 수 있다. 아울러 시공 데이터를 기반으로 품질을 입증함으로써 소송 및 하자 분쟁에 따른 비용을 줄일 수 있고, 시공 데이터를 장기간 축적·기록함으로써 유지보수 시 원인 규명 및 생애주기비용 최적화에 활용할 수 있다. 이처럼 축적된 시공 데이터는 향후 유사 현장의 하자 예방 및 품질 관리 기준을 마련하는 데에도 활용될 수 있다. 셋째, 고임금·고위험 작업을 로봇으로 대체함으로써 인건비를 절감할 수 있다. 상승하는 노무비 부담을 완화하여 원가 경쟁력을 확보할 수 있으며, 숙련도 편차 및 의사소통 오류로 인해 발생하는 비효율 비용을 줄일 수 있다. 또한 고위험 작업 기피 현상에 따른 인력 수급 불확실성을 해소하고, 로봇 관제 중심의 인력 운영 체계를 통해 채용 및 노무 관리에 소요되는 비용을 절감할 수 있다. 나아가 이러한 인력 운영 체계의 전환은 현장 관리자의 업무 범위를 시공 감독 중심에서 로봇 운용 관리 중심으로 재편하는 계기로도 작용할 수 있다.

그림 6. 기술적 측면의 기대효과

5.2 산업적 측면의 기대효과

본 연구사업의 성과는 개별 현장 단위의 비용 절감을 넘어, 건설산업의 생산 방식과 산업 생태계 자체를 변화시키는 효과를 기대할 수 있다(그림 7 참조). 첫째, 노동집약적 산업에서 기술·데이터 집약적 산업으로의 체질 개선이 가능하다. 인력 의존적 공사를 로봇 기반 첨단 산업으로 전환함으로써 생산 체계를 혁신할 수 있으며, 이 과정에서 축적되는 시공 데이터는 데이터 기반 정밀 공정 운영의 기반이 되어 디지털 전환을 가속화하고 부가가치를 창출하는 요인으로 작용할 수 있다. 아울러 로봇 임대, 소프트웨어 구독 등 융복합 비즈니스 모델을 통해 수익 구조를 다변화하고 산업 경쟁력을 강화할 수 있으며, 축적된 기술과 데이터 자산은 원자재 가격 변동, 인력 수급 불안 등 대외 변수에 덜 영향받는 기술 중심 산업으로 나아가는 기반이 될 수 있다. 둘째, 다용도 건설작업로봇의 표준 선도에 따라 시장 진입 장벽을 해소할 수 있다. 안전 기준 및 성능 평가 표준을 선도적으로 제안함으로써 국내 상용화를 촉진할 수 있으며, 이를 확장 적용함으로써 신기술 도입 과정의 규제 공백을 사전에 해소할 수 있다. 또한 매뉴얼 및 오픈소스 보급을 통해 중소 건설사와의 기술 격차를 해소하고, 표준화된 작업 절차 보급을 통해 신규 현장 도입 과정의 시행착오 비용을 절감할 수 있다. 셋째, 산·학·연 협력에 기반한 로봇-건설 밸류체인 완성 및 경쟁력 확보가 가능하다. 국내 공동주택 시공 방식에 최적화된 기술을 통해 유사 환경의 아시아 시장 수출 경쟁력을 강화할 수 있으며, 디지털 트윈 기반 통합 관제 플랫폼의 패키지화를 통해 고부가가치 서비스 시장을 선점할 수 있다. 아울러 건설사-로봇기업-연구소 협력 생태계를 구축하여 전주기 밸류체인을 완성할 수 있고, 국산 부품 및 기술의 선순환 구조 확립을 통해 해외 의존도를 낮추고 운영 효율성 및 유지보수성을 보장할 수 있다.

그림 7. 산업적 측면의 기대효과

6. 결론

본 사업단은 공동주택 건설현장에서 발생하는 생산성 저하, 시공품질 편차, 안전사고 증가 문제를 해결하기 위해 추진되었다. 최근 건설업은 생산가능인구 감소와 건설기술인 고령화로 인해 인력 확보가 어려워지고 있으며, 이에 따라 노동생산성은 정체되고 시공품질과 안전관리의 중요성은 더욱 커지고 있다. 특히 공동주택 건설은 다양한 공정이 동시에 수행되는 복잡한 작업환경으로, 반복적이고 위험한 작업의 자동화와 효율적인 현장 관리 기술의 필요성이 지속적으로 증가하고 있다.

이에 따라 본 연구사업은 공동주택 건설현장의 인력 수급 어려움과 반복적·고위험 작업의 부담을 완화하고, 생산성·시공품질·안전 관리를 지원하기 위해 추진되고 있다. 이를 위해 ① 거푸집·수직부재·미장·도장 등 주요 시공 작업을 지원하는 모듈형 다용도 건설작업로봇, ② 반복적인 자재 운반을 지원하는 자재운반로봇 및 건설작업로봇 주행체, ③ 인간과 로봇의 안전하고 효율적인 작업계획 수립을 지원하는 협업 공정 시뮬레이션 기술, ④ 다수 로봇의 위치·작업 상태·시공 정보를 통합적으로 관리하는 공동주택 현장 맞춤형 관제시스템을 개발하고자 한다. 이러한 기술들은 실제 공동주택 건설현장에서 단계적으로 검증하여 건설작업로봇의 현장 적용 기반을 마련하고, 공동주택 건설생산성 향상과 안전한 작업환경 조성에 기여하고자 한다.