[공학저널 전찬민 기자] 현재 국내 교량은 공용년수 30년을 초과하는 비율이 크게 증가하고 있다. 이중 대부분은 3종 교량이 다수를 차지하고 있고 이를 관리하는 관리주체는 중소규모로 각종 인프라와 전문인력의 부족으로 신속한 유지관리 계획 수립에 문제를 안고 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 인공지능, IoT, 드론, 로봇기술 등 4차 산업기술의 활용이 필연적이게 됐으며, 4차 산업기술 도입이 확대된다면 유지관리 분야에 새로운 바람을 불러일으킬 것으로 예상되고 있다.
국내는 1970년대 경제발전기 부터 교량을 위시한 많은 수의 사회간접자본(SOC) 시설이 공급됐다. 국민의 생명과 안전에 직결되고 있는 SOC 시설물의 상당수가 30년 이상의 노후화에 접어들고, 유지관리비용이 급격한 증가하고 있어 과학적이고 체계적인 예방적 유지관리가 적절히 이뤄져야 하는 시점이다.
최근 양적, 질적으로 급격히 발전되고 있는 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷, 로봇기술 등 정보통신기술(ICT)을 포함하는 4차 산업혁명 기술과 기존의 인력, 단순 센서 기반의 유지관리 기술과 융합・확산시키는 것은 한정된 예산으로 노후화 되고 있는 SOC 시설물을 효율적으로 유지관리하기 위해서도 필수적인 사항이다.
이러한 4차 산업혁명 기술을 바탕으로 데이터 기반의 기술을 이용해 기존의 유지관리를 위해 각종 기기 등으로부터 저장돼 단편적으로 사용되고 있는 데이터를 가공하게 된다. 이를 통해 유지관리를 위한 새로운 정보를 제공하는 것이 핵심으로 손꼽히며 데이터 활용의 중요성이 점차 확대되고 있다.
특히, 성수대교 붕괴 사고를 겪으면서 ‘시설물의 안전에 관한 특별법’의 제정과 진도대교, 남해대교, 삼천포대교, 서해대교, 영종대교 등 특수교량에 센서 기반의 교량계측 시스템의 도입은 국내 유지관리체계의 패러다임의 변화에 한 획을 긋게 됐다. 하지만, 대형 교량 위주로 적용됨에 따라 대형 교량의 안전성 확보에는 많은 효과를 나타낸 반면, 대다수의 중소형교량의 유지관리에는 상대적으로 유지관리에 대한 관심도가 낮아졌다는 것이 한계로 볼 수 있다.
이에 따라 현재 국가 차원에서 ‘지속가능한 기반시설 관리기본법’의 제정과 교량 관리에 있어 성능평가 개념의 도입과 드론, 로봇기술, 인공지능 기술 등 4차 산업혁명과 관련된 기술의 도입을 통해 이러한 한계의 극복을 하기 위한 시도가 이뤄지고 있다.
그 가운데 최근 ㈜유신은 향후 국내 교량 유지관리의 패러다임이 프로젝트 레벨의 유지관리에서 네트워크 레벨의 유지관리로 전환될 것이라는 선제적인 예측 하에 다양한 대응 기술을 축적해 적용하며 주목을 받고 있다.
특히, 네트워크 레벨의 교량계측시스템을 구현하기 위한 이종 기기 간 데이터의 표준취득 방법과 통신기술을 개발했으며, 4차 산업기술의 핵심 영역인 머신러닝, 딥러닝을 이용한 인공지능 기반의 상태 예측모델 개발을 진행하고 있다는 것이 가장 주목할 점이다.
또한, IoT 기술이 적용된 엣지컴퓨팅 기능과 LTE 통신기능이 집적된 디바이스의 개발을 완료해 실제 교량에 적용하고 있는 한편, 계측데이터 정보를 포함한 각종 유지관리 정보가 연동되는 BIM에 대한 연구도 진행 중에 있어 기대를 모으고 있다.
국내 장대교량의 설계와 감리분야에서 최고의 기술력과 실적을 갖고 있는 기업인 유신은 세계적 엔지리어링사로 발돋움하고자 사회간접자본(SOC) 시설물에 대한 토탈솔루션 제공을 목표로 2000년대 초부터 교량 위탁 관리를 수행하며 교량 유지관리 시장에 참여했다.
특히, 국내 유일의 교량 위탁관리 엔지니어링 기업으로 삼천포대교, 남해대교 등을 위탁·관리했으며, 현재 국내 최대 현수교인 이순신대교와 영흥대교, 교동대교, 돌산대교 등 주요 해상 장대 사장교를 위탁·관리하고 있다.
또한, 2007년 국내 최초로 서울시 한강상을 가로지르는 12개의 특수형식 교량에 광통신과 센서 기반의 IoT 개념을 도입한 ‘한강교량 온라인 안전감시시스템’이라는 통합유지관리시스템을 구축해 현재까지 이를 관리・발전시켜오고 있다. 지난 2021년에는 국내 최대 규모의 사장교인 인천대교와 4개 교량에 교량 IoT 개념이 도입된 계측시스템을 구축했다.
이를 기반으로 2021년부터 국토교통부 서울국토관리청, 부산지방국토관리청, 대전지방국토관리청에서 발주된 250여개의 중소규모 교량에 엣지 기능과 무선통신 기능이 집적된 IoT 디바이스를 이용한 시스템 구축을 수행하며, 유지관리 분야에서의 입지를 확고히 다지고 있다.
유신 권영철 전무(사진)는 “전문시스템이 탑재된 인공지능, IoT, 드론, 로봇기술 등을 안전점검에 적용함으로써 비전문가에 의해 발생할 수 있는 오류를 최소화해 시설물의 유지관리를 내실화, 고도화 할 수 있다”며 “또한, 이러한 4차 산업기술 활용을 통해 기존의 인력에 의해 수행됐던 방법에 비해 시간과 비용을 절감할 수 있어 한정된 예산에서 효율적 유지관리를 수행할 수 있으며, 공간적 제약을 초월한 대규모 데이터의 수집과 실시간 데이터 처리가 가능해져 스마트시티 발전의 초석이 될 것”이라고 말했다.
이에 유신은 보다 효율적 유지관리를 위해 현재 보유하고 있는 네트워크 레벨의 교량계측시스템 기술을 고도화하고, 4차 산업기술의 핵심 영역인 인공지능 기반의 상태 예측모델 개발과 IoT 디바이스의 현장 적용과 유지관리 정보 연동 BIM시스템 개발에 역량을 발전시켜 나갈 예정이다.
이러한 기술의 역량 강화를 위해서는 토목기술 이외의 타 분야의 다양한 기술이 융합돼야 하기 때문에 타 업종 전문기관이나 기업과의 기술생태계 구축에 노력할 예정이다.
또한, 앞으로 교량을 기본으로 한 4차 산업기술이 적용된 유지관리 솔루션을 발전시켜 댐, 철도, 항만 등 모든 사회기반시설물에 적용할 수 있도록 할 계획이다. 나아가 완성도 높은 ‘사회기반시설물 유지관리솔루션(가칭)’을 활용한 해외유지관리 시장 개척을 통해 기술수출에 일조하기 위한 노력도 이어나갈 예정이다.
