[공학저널 전찬민 기자] 국내 기반시설의 노후화가 급속히 진행되고 있는 가운데, 교량의 유지·관리를 위해 LTE로 변위를 측정하는 기술이 개발돼 화제를 모으고 있다.
교량의 노후화는 대표적으로 처짐 현상을 꼽을 수 있다.
그간 교량의 처짐 현상은 재하시험을 통해 정도를 측정해 이상 유무를 평가했다. 하지만 기존 재하시험의 변위 측정 방법은 유선 케이블 방식의 경우 작업의 위험성, 설치장소의 제한 등 한계가 존재했다. 또한 유선 케이블의 특성상 노이즈 발생으로 데이터 신뢰도도 상당히 떨어진다는 문제도 있다.
비첩촉식 무선 케이블 방식의 경우도 마찬가지다. 거리 측정 시 오차범위가 크기 때문에 교량의 형상관리용(케이블 교량)으로만 활용이 가능하다. 특히 안개 등 시야가 확보가 어려운 경우 판독에 대한 제약이 따르고 휴대성도 단점으로 지적되고 있다.
최근 이와 같은 기존 재하시험의 단점을 보완해 LTE를 활용한 통신기술로 케이블을 사용하지 않는 무선방식의 교량재하 시험방식이 개발돼 눈길을 끌고 있다.
이 기술은 변위 센서 유닛, 데이터 로거, 분석소프트웨어 장치가 핵심이다. 이 세 장치를 통해 뛰어난 현장 적용성은 물론, 데이터의 높은 신뢰도, 작업시간 단축의 세 마리 토끼를 잡을 수 있게 됐다.
고정 무게추를 적용한 변위 센서 유닛은 교량 하부에 하천 등이 있을 때 더욱 유용하다. 데이터를 실시간으로 받아서 저장하고 송신하는 데이터 로거를 소형화해 센서 주변의 교량 거더 하부에 간단히 설치가 가능하기 때문이다. 특히 배터리 사용으로 발전기 등 전력장치가 필요 없다는 점도 장점으로 손꼽힌다.
또한 분석소프트웨어 장치는 실시간으로 원격 위치에서 측정데이터를 무선으로 수신하는 방식으로 데이터를 그래프로 나타내 사용자가 쉽게 분석할 수 있도록 했다. 때문에 현장과 사무실, 어느 곳에서나 작업이 가능한 것이 특징적이다.
이러한 기술을 개발한 ㈜장민이엔씨는 지난 2005년 설립 후 안전진단 업무를 수행해 왔으며, 안전진단 관련 특허, 건설신기술 등 연구개발에 매진하고 있다.
최근 장민이엔씨는 ‘LTE 무선통신 장치와 바닥면 고정 무게추 방식의 변위 측정 장치가 적용된 교량 재하시험 방법’으로 건설신기술 인증을 받았으며, 경북 성주군 소재의 PSC 빔교와 충남 당진 소재의 RCT교는 이러한 기술을 적용한 대표적인 재하시험 사례다.
장민이엔씨 박윤제 사장(사진)은 “두 개의 교량을 통해 덤프 트럭 2대를 동시에 재하했고, 변위 데이터 측정은 기존의 유선케이블 방법과 신기술을 활용한 방식으로 동시에 측정해 비교했다”며 “그 결과 두 방식의 변위량 결과 값은 최대 3% 이내의 유사한 차이로 측정돼 데이터 신뢰도면에서도 큰 문제가 없는 것으로 나타났다”고 설명했다.
이뿐만 아니다. 장민이엔씨는 철도 시설물 안전진단 분야 기술 연구·개발에도 노력을 기울이고 있다.
철도 터널의 외관조사를 야간에 짧은 시간에 수행하기 위해서는 많은 인력과 자재가 필요하다. 이를 개선하기 위해 스캐닝 장비가 현재 활용되고 있지만 분석과 도면화 작업 등 실내 작업시간이 길고 자동화 분석 프로그램도 안정화가 되지 못했다는 한계가 존재했다.
이에 장민이엔씨는 이러한 문제를 해결하기 위한 방안을 다각도로 연구 중이다.
박 사장은 “시설물의 안전을 진단하기 위해서는 시설물의 설계도면 또는 시공도면 등 관련 자료가 필수적”이라며, “하지만 오래전에 준공된 각종 시설물들에 대한 관련 자료가 없는 경우가 상당이 많기 때문에 이는 정확한 안전진단 결과를 도출하기 어려운 것이 현실”이라고 말했다.
그는 이어 “안전진단은 현장조사가 반드시 필요하고 시설물 접근조사를 하기 위해서는 높은 곳이나 위험한 위치에 접근해야 한다”며, “특히, 공용중인 시설물은 야간에 작업을 해야 하는 등의 어려움이 있다. 이에 대한 적절한 안전진단 용역 대가가 반영되길 바란다”고 덧붙였다.
한편, 현재 국내에는 약 3만 5천개의 교량이 있고 1995년(시특법 제정) 이전에 준공된 교량은 약 9천3백 개로 전체 교량의 27%를 점유하고 있다. 교량 이외에 다른 시설물도 30여년 전에 준공된 시설물이 상당량 있다.
이와 같이 30여년 이상의 철근 콘크리트 구조물은 노후화가 진행되고 있어 향후 안전진단 업무는 지속적으로 발전될 것이라고 전문가들은 전망하고 있다.
박 사장은 “현재 국내에는 약 720만개 이상의 구조물이 있다. 향후는 새로운 시설물의 신설 시장이 아니라 기존에 있는 시설물의 유지관리 시장이 더 발전될 것”이라며 “이러한 안전진단 분야에서 기술적으로 선두 주자가 되고, 이를 바탕으로 임직원들의 복지를 위해 노력하는 것이 장민이엔씨의 목표”라고 전했다.
