교량의 비정상적 거동, 균열, 파손 측정해 실시간으로 안전성 판단
수많은 사람들과 차량이 지나다니는 ‘교량’은 이동 시간의 단축과 편리를 이뤄낸 위대한 구조물 중 하나다. 그러나 그 안전성은 어떨까? 아쉽게도 이에 대한 대답은 늘 물음표다.
국내 교량에 설치된 기존 안전관리시스템의 경우, 환경에 민감한 알고리즘으로 돼 있어 오작동 가능성이 높다는 지적을 받고 있다. 뿐만 아니라 배터리 교환방식으로 운영돼 유지 및 관리가 어렵고, 배터리 방전 등의 문제로 시스템이 불안정한 상태라는 평을 면치 못하고 있다.
이런 가운데 국토해양부, 한국건설교통기술평가원과 함께 국가 R&D를 수행하는 LH U-Eco City 연구단(단장 이윤상)에서 ‘U-교량안전관리시스템’을 개발해 시민들의 안전을 지키는데 앞장서고 있다. U-교량안전관리시스템은 교량 유지•관리 시 발생할 수 있는 비정상적 거동이나 균열, 파손 등을 측정하는 스마트 센서를 설치해 교량 안전성을 실시간으로 파악하는 기술이다.
먼저 ‘압전센서 국부손상 감지 알고리즘’을 통해 교량에 설치된 센서로부터 교량의 손상 위치나 정보의 실시간 평가가 가능하다. 여기에는 소규모 손상도 포함된다. 또 외부 환경의 영향으로 인한 시스템의 오차 범위를 최소화해 구조물의 종합적인 상태를 파악할 수 있다.
아울러 ‘모델링 기반 안정성 평가 시스템’을 적용해 변형률 센서에서 수집된 교량의 정보를 구조해석으로 분석할 수 있도록 했다. 또 배터리를 교환해야 했던 기존 시스템과는 달리 교량의 진동을 에너지로 변환해 전원을 공급하는 ‘자가발전형 무선 가속도계 시스템’을 적용, 경제적인 효율성도 높였다.
‘인터넷 기반 모니터링 시스템’으로 관리자의 감독도 용이해졌다. 관리자는 인터넷을 이용해 실시간으로 교량의 내구성과 안정성 등을 평가할 수 있다. 단순 통계적 방법에서 벗어나 측정정보 관리용 데이터베이스 시스템을 구축하게 된 것이다.
이에 대해 U-Eco City R&D 관계자는 “도시통합운영센터의 서비스 제공을 위한 테스트를 완료하여 추후 교량안전시스템과 연계된 서비스 제공이 가능해질 것”이라며 “기존 교량, 초고층 건물, 도로시설물, 터널, 공항 발전소 등에 추가적으로 적용해 U(Ubiquitous, 유비쿼터스)-City 구축 기술 및 서비스의 기준 모델을 수립할 것”이라고 기대를 드러냈다.
한편, U-교량안전관리시스템은 현재 세종시 금강 1교와 금강 2교에 설치돼 실제 상용화를 위한 파일럿 테스트를 완료한 상태다.
