KICT 한국건설기술연구원

항만시설물 정밀 검사와 점검자 안전 확보, 두 마리 토끼 잡는다!

 - 건설연, 첨단 드론기술을 적용한 항만시설물 점검체계 개발

 - 열악한 점검환경에서 점검자의 안전을 지켜 안전사고 미연에 방지

  한국건설기술연구원(원장 김병석, 이하 건설연)은 드론과 AI분석 기법을 활용하여 항만시설물의 접근이 어려웠던 영역을 점검할 수 있고, 손상정도를 정량적으로 평가할 수 있는 신뢰성 있는 점검체계(이하 드론 활용 항만시설물 점검체계)를 개발하였다.

  항만시설물은 우리나라 수출입 화물 물동량의 90% 이상을 처리하며 물류에 있어서 중추적인 기능을 담당하고 있는 핵심적인 사회기반시설이다. 이러한 항만시설물은 2020년을 기준으로 30년 이상 경과된 시설물이 284개소로 약 26%에 해당하며, 2040년에는 80%를 초과할 것으로 예상된다. 항만시설물의 노후화가 빠르게 진행되고 있는 한편, 기후변화에 따른 자연재해 발생 가능성이 지속적으로 증가하고 있어, 노후 항만시설물의 점검 및 관리의 필요성이 부각되고 있다. 

  항만시설물 점검 시 점검자들이 점검용 선박을 타고 직접 시설물에 가까이 접근하여 균열, 파손 등 위치를 확인하고 손상 수준을 측정하면서 검사를 수행하는 것은 쉬운 일이 아니다. 또한, 접근의 어려움으로 인해 검사가 제대로 이루어지지 않아 점검 사각지대가 생길 수도 있으며, 점검 중에 안전사고가 발생할 수도 있다.

  이에 건설연 구조연구본부 연구팀(팀장: 민지영 박사)은 최근 여러 방면에서 다양하게 활용되고 있는 드론을 항만시설물 점검에서도 사용할 수 있도록 점검체계를 개발하였다. 개발된 드론 활용 항만시설물 점검체계는 시설물의 안전은 물론 점검자의 안전까지도 확보할 수 있다는 점에서 의의가 있다. 또한, 드론으로 촬영된 영상을 인공지능을 활용하여 분석하기 위해 정량적인 평가 기준을 마련함으로써 평가체계의 신뢰성을 제고하였다.

  드론 활용 항만시설물 점검체계에서는 날개가 고정된 비행기 모양의 고정익 드론이 150 m 미만의 높은 고도에서 영상을 촬영하여 항만 내 전체 시설물의 형상변화를 점검하고 평가한다. 또한, 헬리콥터 모양의 회전익 드론은 시설물에 7 m 까지 접근하여 항만시설의 균열, 파손, 부식 등 손상을 자세하게 점검하고 평가한다. 건설연은 드론을 활용하여 구조물의 형상 및 손상을 모두 혹은 각각 평가할 수 있는 하이브리드형 점검체계를 구성하였으며, 그 데이터를 정량적으로 관리하는 프로세스를 개발하였다. 

  항만시설물의 경우 일반 인프라 시설물에서 나타나는 손상뿐만 아니라, 선박이나 파랑(해수의 주기적인 운동)에 의한 파손, 마모, 침식, 충격손상 등 더욱 세분화된 손상이 발생한다. 또한, 국토부의 ‘시설물의 안전 및 유지관리 실시 세부지침’에 따르면 손상을 정량적으로 평가하는 교량, 터널 등과 달리 항만시설은 점검자가 정성적으로 판단 및 평가하기 때문에 주관적 판단에 따라 평가 결과에서 차이가 발생할 수도 있다. 

  드론으로 근접 촬영한 점검영상은 점검자의 육안에 의한 판단이 아닌 AI 기법을 통하여 손상 발생 정도를 정량적인 수치로 분석해야 하므로 그에 따른 정량적 평가기준이 필요하다. 이에 항만공사, 국토안전관리원, 항만시설 진단‧점검업체, 드론운용기업 등을 대상으로 의견을 수렴하여, 현행 점검지표 및 평가기준을 드론 점검체계에 적합하도록 개선하였다. 개발된 드론 활용 항만시설물 점검체계에서는 사용연수 경과에 의한 자연적인 ‘열화손상’과 선박, 파랑 등에 의한 ‘외부요인손상’으로 손상평가 점검지표를 이원화하였다. 

  AI 기법을 통하여 손상 발생 정도를 평가하기 위해서는, 항만시설에 발생한 균열, 박락(철근부식에 의한 콘크리트 덮개의 탈락), 파손 등 손상을 포함한 학습데이터를 구축하여야 한다. 이때, 선 형상의 균열, 면 형상의 박리, 박락, 파손, 충격손상 등을 구분한다. 면 형상 손상은 열화손상과 외부요인 손상이 모두 해당하므로 이를 구분하기 위하여 내부 철근이 노출되었는지 여부를 함께 판별한다. 철근이 노출되면 형상 손상은 열화손상으로, 그렇지 않은 손상은 외부요인 손상으로 분류할 수 있다. 건설연에서 이미 보유한 학습데이터를 바탕으로 최신 AI 분석 모델을 적용하여 손상을 평가하였을 때 90% 이상의 정확도를 확보할 수 있었다. 

  항만시설물 안전점검 대상은 현재 약 100여 개로 항만시설 1개당 8명의 인력이 투입되어 최소 10일 이상이 소요된다. 정기 안전점검은 매년 2회 이상 수행되어야 함에 따라 많은 인력과 시간이 필요하다. 인천항만공사 관계자는 “드론을 활용하면, 육상에서 접근이 어려운 영역까지 효율적으로 점검할 수 있으므로 유지관리 비용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 인력 관리 측면에서도 더할 나위 없이 좋을 것”이라고 밝혔다. 

  건설연 김병석 원장은 “개발된 드론 활용 항만시설물 점검체계는 기존의 재래식 점검방식에 비하여 빠르고, 정확하고, 안전하게 점검할 수 있는 실무적인 방안으로써 항만시설물과 점검자의 안전을 모두 확보할 수 있을 것”이라고 밝혔다.

  본 성과는 산업통상자원부의 드론활용서비스 지원사업으로 “산업용 드론중심 해안지역 특화 스마트 시설물 능동형 관리기술 및 사업모델 개발(2020~2022)”과제를 통하여 도출되었다.

공고 제 2022-0038 호

 

제 안 공 고

1. 과 업 명 : 2022년 한국건설기술연구원 직원 종합건강검진

2. 사업기간 : 선정일 ~ 2022. 12. 09.(세부일정 별도협의)

3. 사업예산 : 220천원 × 900명 = 198,000,000원(부가세포함)

4. 참가자격

 ❍ 종합건강검진센터를 운영하고 ｢건강검진기본법｣ 제14조에 따라 국가건강검진에 적합한 의료 인력 및 장비 등을 보유하고 일반 검진 및 암검진 등을 실시하고 있는 검진기관으로

    서울특별시 또는 경기도 고양시에 소재한 검진기관으로 접수마감일까지 참가한 자

 ❍ 본 제안요청서 검진 대상자 이외 직원의 가족 및 연구원 퇴직자에 대해서도 동일한 검진수가 및 검진항목을 적용

    ※ 단, 직원가족에 대한 검진비용은 개인부담으로 개인에게 직접 청구를 원칙으로 함

5. 제안참여

 ❍ 기간 : 2022. 3. 25.(금) ~ 2022. 4. 5.(화) 18:00까지

 ❍ 제출안내

   - 제출처 : 경기도 고양시 일산서구 고양대로 283(대화동)

               한국건설기술연구원 본관1동 2층 경영지원본부

              안전보건실 홍덕기 전임기술원(031-910-0213)

   - 제출방법 : 직접 방문 또는 우편 접수

 ❍ 제출서류

   - 제안사 일반현황 1부 …【서식 1】참조

   - 사업수행 실적 현황표 1부 …【서식 2】참조

   - 검진장비보유 현황 1부 …【서식 3】참조

   - 종합검진 항목 제시표 1부 …【서식 4】참조

   - 서약서 각 1부 …【서식 5~7】참조

   - 제안서 6부 (내용이 담긴 USB 1개) …【별첨 1】참조

     ※ 모든 서류는 원본 또는 원본과 다름없음(원본대조필)을 증명하여야 함

6. 제안설명회

 ❍ 해당없음(서면평가)

7. 제안서 작성요령 및 유의사항 : 첨부파일 참조

8. 검진기관 선정 방법

 ❍ 제안서 평가결과 80점 이상의 업체 중 고득점 순으로 서울시 소재 2개, 경기도 고양시 소재 2개 기관 총 4개 기관 선정

 ❍ 검진 시 선정된 업체 중 직원선호에 따라 자유롭게 개별 선택

9. 평가방법 및 결과통보 : 첨부 참조

 ❍ 제안서 평가위원회를 구성하여 참가자격 요건을 갖춘 업체를 대상으로 연구원의 별도 평가기준에 의해 평가하며 위원의 명단은 공개하지 않음【표 1】참조

 ❍ 평가점수 산정 시 소수점 이하 2자리에서 반올림하여 소수점 1자리까지 산출

 ❍ 최종점수는 각 평가위원별 평가 점수를 산술평균하여 산출

 ❍ 동점자 발생 시 배점이 큰 항목에서 높은 점수를 얻은 기관을 선순위로 함

 ❍ 제안서에 기재되지 않은 사항에 대하여는 평가하지 않음

 ❍ 평가결과는 비공개함을 원칙으로 하고, 평가 결과에 대하여 제안업체는 이의를 제기할 수 없음

 

기타 자세한 내용은 첨부파일의 제안요청서를 참고하여 주시고 안전보건실 홍덕기 전임기술원(031-910-0213)로 문의하시기 바랍니다.

 

2022년 3월 25일

 

한국건설기술연구원장