[공학저널 전찬민 기자] 현재 다양한 유형의 ICT 기술이 우리 생활 곳곳에 적용되며 자리잡고 있다. 그럼에도 불구하고 최근까지 SOC 시설물에 대한 성공적인 적용사례는 찾아보기 어렵다보니 시설물의 실시간 모니터링 시스템 구축은 미비한 실정이다.
건축, 토목 분야 전반에 걸쳐 크고 작은 안전사고가 최근에도 끊임없이 발생하고 있어 안전 확보를 위한 SOC 시설물의 모니터링은 매우 중요하다. 하지만 SOC 시설물의 이상 거동 모니터링을 위한 기존의 자동화계측시스템의 경우, 임시적으로 시행되는 것이 일반적이며, 측정결과 중 피크값 위주로 계측결과에 대한 평가가 이뤄지다 보니 단편적이고 활용도가 매우 낮은 상황이다.
SOC 시설물에 작용하는 내·외부 변형 요인은 상시 모니터링해 분석·평가해야하며, 구조물의 손상, 균열, 붕괴 등을 사전에 예측하고 대비해야 대형 사고를 예방할 수 있기 때문에 스마트 센서를 이용한 SOC 시설물의 실시간 모니터링 기술은 반드시 필요한 기술이기도 하다.
물론 기존에도 전기저항식 센서를 이용한 모니터링 기술이 활용되고 있지만 이러한 전기저항식 센서는 임의의 점에서 최대값 위주의 측정결과를 바탕으로 단편적인 결과를 제시하기 때문에 입체적인 분석이 어려운 기술적 한계가 있다. 또한 센서의 반응속도와 민감도가 다소 떨어지고 센서간의 인터페이스가 어려워 실시간 모니터링과 사전에 시설물의 거동 예측·대응에 어려움이 따르고 있다.
이러한 상황에서 최근 시설물의 구조에 영향을 줄 수 있는 다양한 요인들을 미리 체크해 앞으로 나타날 구조 변동을 예측하고 대비할 수 있는 스킨센서 기술이 개발돼 화제가 되고 있다.
스킨센서(Pressure Mapping) 기술은 다양하고 풍부하게 수집한 데이터들을 AI의 머신러닝 기법을 통해서 신속하고 정확하게 분석하고 진단을 내릴 수 있다는 것이 특징이다. 또한, 도시를 채우는 온갖 건축물과 SOC 시설물들을 안전하게 관리하는 획기적인 방법이 될 수 있을 것으로 예상되고 있다.
스킨센서는 압력 측정 센서의 일종으로, 기존에는 의료분야나 인체공학과 같은 소규모 사이즈에서 많이 활용되고 있지만 토목이나 건축분야에서 거의 활용되지 않고 있었다. 하지만 토목, 건축 분야의 시설물에 최적화된 다양한 형식의 스킨센서가 개발됨에 따라 구조물의 변형과 손상을 일으킬 수 있는 핵심 요인들을 실시간 체크하고 데이터화 할 수 있게 됐다.
실시간으로 측정된 방대한 양의 측정데이터는 IOT 시스템을 통해 자동화계측기와 클라우드에 전송해 축적하고 분석, 진단 등과 같은 2차적인 작업이 가능하다. 또한, 현장에서 송출되는 방대한 양의 측정데이터는 머신러닝 기법을 활용하는 상위 시스템과 연동될 수도 있다.
시설물의 거동을 측정한 데이터의 경우는 3차원(3D)으로 입체화해 시설물의 거동측면에서의 문제점을 사전에 예측, 진단하고 해결할 수 있다. 예를 들어, 터널에 스킨센서 시공을 통해 응력측정결과를 3차원으로 분석해 길이방향 전체 단면 연속 데이터로 표현하고 시각화함으로써 구조물의 이상여부를 분석할 수 있다는 것이다.
이러한 스킨센서와 AI를 활용한 SOC 시설물 실시간 이상 감지 시스템을 살펴보면, 크게 ‘스킨센서 기반으로 사고 예측·방지 기술’과 ‘빅데이터 기반 재난감시 서비스·스마트 통합안전관리시스템’으로 구성된다.
전자는 실시간 데이터를 기반으로 사고 예측 기술과 스킨센서 기반 변형률, 변위 추이 분석 기술로 이뤄진다. 또한 후자의 경우는 토목, 건설구조물, 지하구조물 알고리즘 개발과 재난 모델에 따른 안전관리 서비스 프로그램 개발, 통합관리시스템 연동 기술 개발, 빅데이터 플랫폼 이용환경 최적화를 위한 UI/UX 설계·적용, 그리고 스킨센서 수집 정보를 활용한 실시간 현장·재난 정보 전달 시스템으로 구성돼 있다.
이렇게 스킨센서로 입력된 자료를 자동으로 축적하고 빅데이터화하면 AI의 머신러닝 기법으로 분석, 진단함으로써 앞으로 발생할 문제를 정확히 예측해 미리 대비하고 보완할 수 있다.
이러한 스킨센서를 이용한 이상 감지 시스템을 개발한 ㈜산강이엔씨는 토목계측과 분석을 모태로 설계용역을 실시하고 있는 계측전문기업이다. 또한 AI와 ICT라는 첨단 기술을 활용한 기술 혁신이 없이는 기술 경쟁력을 갖추기 어려운 시대라는 신념으로 끊임없이 새로운 기술 개발에 최선을 다하고 있다.
특히, 스킨센서를 활용해 사물인터넷을 결합하고, 머신러닝 기법을 도입해 빅데이터를 분석하는 최첨단 자동계측시스템을 개발하는 데에 역량을 집중하고 있다.
산강이엔씨 이호현 대표이사(사진)는 “스킨센서를 이용한 이상 감지 시스템은 도시를 구성하는 모든 건축물의 안전을 확보할 수 있는 획기적인 기술”이라며 “건축물의 안전과 내구성을 정확히 진단해 적절히 대비하고 보완함으로써 사고를 방지할 수 있고, 기존의 건축물에 대한 안전진단뿐 아니라 시공 과정 중에 있는 건축물의 안전진단에도 활용할 수 있다”고 말했다.
그는 이어 “이 기술을 건축물, 시설물의 안전 확보에 폭넓게 적용할 때 이 분야 전문 인력 들이 필요하게 되고 이에 따라 양질의 일자리가 창출될 것”이라며 “이러한 전문가의 양성을 통해 관련 교육기관 생성, 세부 분야의 기술 발전, 특허 출현, 다양한 논문 등의 시너지 효과도 기대할 수 있다”고 덧붙였다.
계측, 건축, 시설물 안전 진단 분야에도 ICT의 첨단기술을 적극 활용한 융합기술을 확보한다면, 기업 경쟁력뿐 아니라 국가 경쟁력도 확보할 수 있게 될 전망이다. 또한, 건축물과 시설물의 안전을 보장하고 적절한 보강을 하게 된다면 대형 인재를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 자원을 절약하고 지속적으로 활용할 수 있는 선순환 구조가 만들어 질 것으로 예측되고 있다.
이에 산강이엔씨는 스킨센서와 연동되는 자동화계측시스템을 안정적인 기술로 상용화해 기술경쟁력으로 국내 계측사업을 선도하고자 최선을 다할 계획이다. 또한 계측 분야에서도 빅데이터의 축적과 이에 대한 AI의 머신러닝 기법을 도입해 정확한 분석과 평가를 할 수 있는 기술력을 갖추기 위한 연구 개발도 지속적으로 이어갈 예정이다.
