[공학저널 전찬민 기자] 현재 SOC 시설물 중 노후시설물의 비중은 점차 증가하고 있는 추세다. 이에 따라 시설물 유지 관리의 중요성이 강조되고 있으며, 시설물의 안전을 확보하기 위해 정밀 모니터링 시스템이 구축되고 있다.
기존의 유지관리 시스템은 육안과 경험 중심으로 시설물의 상태를 확인하는 방식으로 관리, 운영돼 왔다. 이러한 재래식 방식은 시설물을 정밀하게 진단할 수 없기 때문에 적절한 유지보수 시기를 파악하기 어려울뿐더러 유지 관리 비용 또한 증가하게 된다.
육안관리 부분에서 찾기 힘든 부분과 지속적인 데이터 확보를 위해 센서를 통한 데이터 확보를 통한 해석적 연결로 사전에 문제점을 발견하고 문제발생 이전에 유지관리를 진행한다면 비용적, 시간적 측면에서 절감효과가 극대화된다. 또한 시설물의 생애주기도 연장할 수 있기 때문에 센서를 활용한 유지관리는 중요한 방식이다.
관리시스템 data 확보의 가장 중요한 요소는 시설물의 변위(변화량)를 측정하고 이를 데이터화 하는 것이다. 이를 위해서 기존의 여러 가지의 레이져변위계, 스트레인게이지, 가속도 센서, 광센서 등 센서류를 사용해 모니터링 에 활용됐다.
하지만 이 센서들은 변위추정방식, 상대적 변위 사용, 측정범위의 한정 등 여러 가지의 어려움이 따르고 있다. 특히 복합센서로 구성 시 센서 data의 취득 시간이 상대시간(컴퓨터의 표시 시각을 사용)을 사용하기 때문에 data 간의 동일시간을 맞출 수 없는 문제가 발생돼 근본적으로 가지고 있는 데이터의 오차가 발생하게 된다.
이러한 기존 센서의 단점을 해결하기 위해 최근 인공위성을 이용해 지상물의 위치·고도·속도 등에 관한 정보를 제공하는 GNSS가 유지 관리에 활용되고 있어 기대를 모으고 있다.
GNSS 모니터링의 가장 큰 장점은 기존 센서 오차의 근본요소인 상대좌표. 상대시간 사용을 절대시간(위성시간 사용), 절대좌표를 사용 할 수 있다는 것이다. 또한 변위를 추정하는 방식이 아닌 직접적으로 확인하는 방식이기에 정밀도와 정확도가 보장된다면 시설물의 유지 관리에 있어 현재까지 가장 효율적인 방식이라고 전문가들은 말한다.
하지만 국내에서 활용되고 있는 GNSS 기반 기술은 해외의 기술을 가져와 장비와 프로그램을 만들어 매칭한 후 판매하는 수준밖에 되지 않는 실정이었다. 이러한 상황에서 국내에서도 GNSS 기반의 원천기술을 확보됐다는 소식이 전해지면서 관심이 집중되고 있다.
GNSS 기반 기술의 핵심원천기술들은 RTK-OMEGA, PPP(Precise Point Positioning), mmTR® 등이 있으며, 해외에서도 이러한 원천기술을 확보한 기업은 많지 않다.
먼저 다중 GNSS와 다중 주파수 사용 환경에서도 강력한 계산 효율성을 확보할 수 있는 기술이 RTK-OMEGA다. RTK-OMEGA는 1 msec 이내의 cpu 처리시간, 100HZ 관측 데이터의 처리가 가능하다.
그 다음 원천기술인 PPP(Precise Point Positioning)는 MF(Measurement Filtering) 기반 PPP 알고리즘으로 위치 정확성에 있어서 ≤1dm (3drms) 이내의 오차 범위로 30분 이내에 수렴시간, 다중 GNSS와 다중 주파수를 사용할 수 있다.
마지막으로 mmTR®은 측정값 영역 필터 (Measurement Domain Filter)와 위치값 영역 필터(Solution Domain Filtering)를 병렬로 처리 기술로 수평 ±1mm(1σ), 수직 ±2mm(1 σ) 정확도를 가지고 있는 변위 모니터링을 수행할 수 있다는 것이 특징이다.
기존의 센서의 경우 데이터를 일정기간 동안 축적해 확인할 수 있는 단점이 있지만 이러한 GNSS 시스템은 공공 시설물에 대한 변위 모니터링을 실시간으로 확인이 가능해 건물의 안전도를 실시간으로 빠르게 확인이 가능하다는 장점을 갖고 있다.
이러한 GNSS 기반 원청기술을 보유하고 있는 ㈜네브시스는 초정밀 GNSS 변위추적 기술과 위치기반 기술개발 전문업체로 지난 1월 2일 국내 시설물 유지관리 모니터링 시장 및 위치 기반기술 관련 산업발전에 초석이 되고자 설립됐다. 네브시스가 보유한 GNSS 원천기술을 바탕으로 해외제품이 주류돼 있는 GNSS 센서 시장에서 국내 제품으로 저렴하고 정확하며, 사후관리가 편한 GNSS 모니터링 제품을 제공할 수 있게 됐다. 이를 통해 국내 센서 시장의 근본적인 변화와 저변확대, 그리고 해외 시장에서 경쟁력 있는 GNSS 제품을 공급하는 것을 목표로 구슬땀을 흘리고 있다.
네브시스 김성진 대표이사(사진)는 “GNSS 시스템은 실시간으로 유효한 변위 데이터를 확인 할 수 있고, 실시간으로 저장되는 변위 데이터를 축적해 과거 이력과의 비교와 빅데이터 화 할 수 있다는 것이 장점”이라며, “유효한 데이터를 바탕으로 빅데이터화 된 데이터는 딥러닝 기술에 접목해 공공 시설물의 향후 안정성을 예측할 수 있고, 이를 통해 과학적인 유지보수와 예산의 편성 등 한정적 예산의 효율적인 편성과 부족한 인력의 효율적인 배치할 수 있다”고 말했다.
GNSS를 이용한 초정밀 변위 추적기술의 활용 대상은 기존 시설물 모니터링과 실시간 RTK 영역은 물론 다양한 사업분야에서 일상의 편리함과 안전을 추구할 수 있다. 이에 네브시스는 원천기술의 Mass market인 위치기반 기술 분야인 자율주행, 드론, 스마트시티 내 위 치정밀도 향상 등 보다 큰 영역의 시장에 도전해 해외 대기업들과 경쟁력 할 수 있는 기업으로 거듭나고자 최선을 다할 예정이다.
