[공학저널 전찬민 기자] 고속도로 교량 유지관리와 관련된 국내의 한 연구 결과에 따르면 국내 교량의 안전점검 결과와 해외사례를 고려할 때 고속도로 교량의 경우 평균 예상 사용수명은 73년 정도로 확인됐다. 모든 구조물은 사용 개시일부터 사용성능이 감소하며 손상이 발생하게 되는데, 이러한 손상을 적시에 발견해 보수하지 않고 방치하게 된다면 급격히 사용성능이 떨어져 대규모 보강공사나 최악의 경우 재건축이 필요해 막대한 비용을 초래할 수 있다.
고속도로의 경우, 지속적인 연장 증가와 더불어 기존 시설의 공용연수의 증가로 인해 점검과 관리해야 할 교량의 수는 점차 증가하고 있으며, 노후화가 진행되면서 그 관리 비용은 시간이 갈수록 대폭 증가할 것으로 예상되고 있다.
이러한 문제를 효과적으로 대처하기 위해서는 무엇보다 ‘예방적 유지관리’가 최우선적으로 필요하며, 이를 위해서는 ‘디지털 기반의 스마트 점검과 관리’가 반드시 필요한 시점이다. 이러한 스마트 점검·관리를 통해 교량의 내구수명을 향상시키게 된다면 생애주기비용을 대폭 절감할 수 있으며, 무엇보다도 고속도로를 이용하는 국민의 생명과 안전을 지키기 위해서라도 반드시 필요한 것이다.
이에 따라 한국도로공사는 고속도로의 입체적 개발을 이어오며 국민의 생명과 안전을 보호하고 효율적인 유지관리를 위한 기술 활용과 연구개발에 힘써오고 있다.
현재 도로공사의 교량관리시스템은 매우 우수하지만, 관리해야 하는 많은 수의 교량과 기존 교량의 노후화 정도와 비교해 투입되는 인원과 예산에는 한계가 뒤따르고 있다. 이러한 한계를 극복하고자 도로공사는 디지털화된 스마트 점검기술의 활용을 확대해 나가고 있으며, 이를 통해 정확한 손상 파악과 손상정도에 따른 보수우선순위 결정시스템에 따라 적절한 보수를 실시함으로써 안전을 도모하고 있다.
이러한 사례를 대표하는 곳이 바로 서해대교다. 서해대교에 적용된 스마트 점검 기술을 살펴보면 첫 번째로 지난 2019년부터 케이블과 같은 주요부재에 카메라와 로봇기술을 이용한 영상기반의 점검방법을 사용하고 있다.
카메라와 로봇기술을 활용하게 되면 영상화면 속에서 딥러닝으로 학습시킨 균열, 박리 등의 손상을 찾아내고 디지털로 데이터화해 손상의 종류와 정도를 파악할 수 있다. 이를 통해 신속한 보수와 일련의 과정이 영상 기록으로 남게 돼 추적관리를 할 수도 있다는 것이 장점으로 손꼽히고 있다.
또한, 바람이 불면 발생하는 사장교 케이블의 떨림을 영상으로 분석해 케이블의 문제를 사전에 감지하고 대처할 수 있도록 실시간으로 모니터링을 할 수도 있다.
두 번째로는 디지털트윈 기술을 이용한 교통재난 관리시스템으로, 이 기술은 현실 세계의 도로, 차량, 보행자 등을 가상공간에서 전자상황판에 구현해 실시간으로 교통과 재난관리를 할 수 있으며, 이는 국내 교량 중에서는 최초로 서해대교에 적용돼 운영되고 있는 사례다. 교량상의 교량사고, 역주행, 보행자 접근 등 위험요소는 실시간으로 모니터링돼 신속하게 대처할 수 있게 하고 있으며, 이러한 사고나 문제가 대형 재난상황으로 확대되는 것을 미연에 방지할 수 있는 것이 장점이다.
마지막으로 교량의 안전성과 건전도를 실시간으로 감지하는 계측시스템이다. 이 계측시스템의 경우, 지난해에는 기준적재량을 2배이상 초과한 과적차량을 감지해 단속하는 등 교량의 상태를 실시간으로 분석해 안전관리에 활용하고 있다.
올해에는 고속도로 특수교량의 증가에 대비해 교량 내에서 운영되는 시스템을 간소화하고, 원격으로 현장의 교량상태를 분석하는 시스템을 구축 중에 있다. 이와 더불어 실시간으로 취득되는 서해대교 계측데이터를 활용해 가상공간에 교량을 만들어 이상여부를 쉽게 확인할 수 있는 교량 디지털 트윈 기술도 도입할 예정으로 기대를 모으고 있다.
현재 한국도로공사 최초로 고속도로 교량인 서해대교만을 전담하여 안전점검과 유지관리를 수행하고 있는 서해대교 안전센터는 법에서 정해진 안전점검 이외에도 사장교 케이블 등 주요부재에 대한 각종 특별점검을 실시하고 있다.
이를 토대로 신속한 유지관리를 실시해 도로공사의 대표교량인 서해대교의 안전을 책임지고 있다. 또한, 동시에 강풍, 안개, 지진, 대형교통사고 등으로 인해 발생할 수 있는 각종 재난상황에 대비하고자 24시간 교량과 교통·재난관리시스템을 운영·관리하고 있다.
한국도로공사 서해대교 안전센터 문정원 센터장(사진)은 “서해대교와 같이 대규모 해상교량의 경우 점검업무 자체가 매우 위험한 업무다”라며 “이에 따라 이러한 스마트 점검기술을 통해 점검자는 보다 안전하고 정확하게 점검업무를 수행할 수 있을 것”이라고 말했다.
그는 이어 “또한, 예방적 유지관리를 할 수 있는 정확한 데이터 확보와 손상 정도에 따른 명확한 사업우선순위를 결정할 수 있다”며 “이는 곧 효율적인 예산분배와 적절한 보수를 통해 교량의 생애주기비용을 절감할 수 있으며, 무엇보다 안전한 교량 관리를 통해 국민의 안전을 확보할 수 있다”고 덧붙였다.
지난 2000년 11월 10일 개통한 서해대교는 개통 당시 최첨단 건설공법으로 건설된 국내 최대 규모의 해상교량으로 국내뿐만 아니라 해외에서도 많은 관심을 받았다. 이후 20여년간 공용되며 국내 특수교량 유지관리 기술발전을 선도했고, 2007년부터 2021년까지 진행된 초장대교량 국가R&D의 테스트베드로 활용되며 국내 기업들이 세계시장에 진출할 수 있는 혁신적인 기술 개발의 초석이 됐다.
문 센터장은 “어느덧 서해대교도 점차 유지관리 비용이 증가할 시기에 도달했다”며 “서해대교의 건설은 7년이 걸렸지만, 향후 100년 이상 안전하게 사용하기 위해서는 지속적으로 안전점검과 유지관리에도 더 많은 투자와 관심이 필요하며, 서해대교 안전센터는 앞으로도 서해대교의 안전을 위해 최선을 다할 계획”이라고 말했다.
