굴착기는 굴착과 상차 작업, 건물 해체까지 건설공사 전반에 활용되어 다양한 작업을 수행하는 필수적인 중장비이다. 건설 작업에서 굴착기의 필요성이 높지만 굴착기 작업은 위험한 환경에서 진행되는 경우가 많아 사고 위험이 높으며, 굴착기에 의한 사고는 사망사고로 이어지는 비율이 높다. 한편, 건설 인력의 고령화와 숙련된 노동자의 부족으로 인해 일할 수 있는 인력이 부족한 상황이다. 위험한 건설 현장에서의 안전을 확보하고 부족한 인력 문제를 해결할 수 있는 방법은 무인 자동화 굴착기이다. 굴착기 작업은 굴착 작업과 상차 작업으로 나눌 수 있으며 굴착기 자동화 시스템을 구축하기 위해서는 상차 작업 자동화가 필요하다. 본 논문에서는 1/14 스케일로 축소된 유압 굴착기와 스테레오 뎁스 카메라를 활용하여 모형 트럭에 토사를 상차하고 평탄화하는 상차 작업 알고리즘을 제안한다. 이를 위해 트럭에 적재된 토사의 포인트 클라우드를 추출하여 토사의 높이, 부피 정보를 기반으로 다음 상차 목표 지점을 결정한다. 적재된 흙의 높이가 낮은 지점에 상차하며 적재량이 목표에 도달하면 마무리 평탄화 작업을 통해 작업을 마무리한다. 트럭에 적재된 토사 부피를 추정하는 알고리즘은 스테레오 뎁스 카메라의 성능을 고려했을 때 신뢰할 수 있는 높은 정확성을 가진다. 제안된 상차 및 평탄화 알고리즘을 활용하면 빈 공간을 먼저 상차하고 흙의 봉우리 위치가 높이가 과도하게 높아질 시 이를 눌러주면서 상차하여 평탄한 상차 작업이 가능하다. 결과적으로 기존의 다른 상차방식과 비교하였을 때 흙의 표면이 평탄하며 필드 실험에서도 높은 적재율을 달성하였다.