KAIST는 빅데이터를 활용해 스마트 도시 내 각종 사회기반 시설 및 구조물의 상태를 살피고 안전성을 확보하는 연구에도 나서고 있다.
손훈 건설 및 환경공학과 교수(ICT 교량연구단장) 연구팀은 센서로 시설이나 구조물의 안전성 관련 빅데이터를 얻어 분석하는 '스마트 구조물 모니터링 시스템'을 개발했다.
스마트 모니터링 기술은 구조물의 특성과 주변 상황에 맞는 다양한 센서로 빅데이터를 얻는다. '강재(철제 소재) 구조물 피로균열 감지 센서' '고정밀 구조물 변위 계측 센서' '교량 내부 케이블 장력 계측 센서' 등 연구팀이 자체 개발한 센서를 쓴다.
강재 구조물 피로균열 센서는 강재 균열을 파악하는 데 특화된 센서다. 초음파를 이용하는데 파장이 피로균열부에 닿으면 반사·산란하는 현상을 활용한다. 균열 존재 여부, 크기를 추정할 수 있다.
고정밀 구조물 변위 계측 센서는 위성측위시스템(RTK-GNSS)으로 건물의 위치 변화를 감지한다. 가속도계 센서를 더하는 방법으로 오차 범위를 10~15㎜ 수준에서 2㎜ 이내로 줄였다.
교량 내부 케이블 장력 계측 센서는 교량 안전을 위한 전문 기술이다. 교량 내부에 매립하는 케이블에 가해지는 장력으로 구조물 상태 정보를 얻는다.
연구팀은 각 센서에서 얻은 빅데이터를 데이터셋화해 구조물의 손상과 이상 징후를 감지하는 기반으로 쓴다. 그동안의 빅데이터를 토대로 '수치 변화 임계치'를 설정해 이상 상태를 확인하도록 했다. 임계치를 넘는 상황이 발생하면 자동으로 경보까지 내릴 수 있도록 알고리즘을 구축했다.
이미 다양한 지자체와 관리주체가 이 시스템을 실제 구조물에 적용해 운용하고 있다. 신공항 하이웨이는 2015년부터 스마트 모니터링 시스템으로 영종대교 안전성을 확보하고 있다. 서울시도 시범 사업으로 시내 정릉천교, 서호교에 시스템을 적용했다.
연구팀은 스마트 구조물 모니터링 기술 신뢰도 향상 및 장기 성능검증을 위한 연구를 지속하고 있다.
손훈 교수는 “스마트 구조물 모니터링 시스템은 스마트시티를 구성하는 다양한 구조물 안전성을 향상함으로써 국민 안전에 대한 요구에 대응하는 기술”이라면서 “추후 구조물 거동에 관한 빅데이터가 장기적으로 누적이 되면 단순히 손상정도를 파악하는 수준을 넘어 구조물 잔여 수명을 예측해 시의적절한 유지관리 계획을 수립할 수 있다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com