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• [KICT의 미래를 만나다] 인공지능기술로 꿈꾸는 내일 인공지능기술로 꿈꾸는 내일 몇 해 전 4차 산업혁명의 물결이 거세게 몰려올 때 한국건설기술연구원에서 새로운 시도가 일어났다. 전통적인 건설기술과 관련된 전공자뿐만 아니라 4차 산업혁명에 어울릴 만한 다양한 전공의 전문가들을 뽑은 것이다. 인공지능 기반의 기술을 연구하는 전찬준 박사 역시 이때 새롭게 연구원에 합류했다. '2019년도 AI 그랜드 챌린지' 음향인지 트랙 부분에서 우승이라는 성과를 올린 그는 인공지능 기술을 활용한 안전한 도시 인프라 구축 연구에 앞장서고 있다. ▲ 인프라안전연구본부 수석연구원 전찬준 도로의 위험을 감지하는 인공지능기술 추운 겨울철 블랙아이스가 도로의 지뢰였다면, 봄철 도로의 불청객은 바로 포트홀이다. 추운 날씨에 꽁꽁 얼었던 도로가 녹으면서 균열이 생기거나 제설작업에 사용된 염화칼슘이 아스팔트의 노후화된 부분을 손상해 움푹 팬 구멍을 만들어낸다. 이렇게 발생한 포트홀은 크고 작은 교통사고의 원인이 되며 사회안전을 위협하고 있다. 전찬준 박사는 포트홀 문제를 해결하기 위해 컴퓨터 시각(Computer vision)을 기반으로 하는 도로유지관리 기술을 연구하고 있다. “제가 입사하기 전부터 인프라안전연구본부에서 차세대인프라 연구센터에 계신 류승기 선임연구위원께서 도로유지관리 기술에 대하여 계속해서 연구를 진행하는 중이었습니다. 제가 입사 하면서 같이 기술개발을 진행하고 있습니다." 그동안 포트홀 탐지를 위한 다양한 시도들이 진행되어 온 가운데, 컴퓨터 시각(Computer vision) 기반의 도로유지관리 기술은 블랙박스와 같은 카메라를 차량에 설치하여 주행하면서 도로 노면의 파손이나 차선의 휘도 등을 탐지해내는 자동탐지 방식의 기술이다. 기존의 지자체에서 포트홀을 탐지해내는 형태는 대부분 관리와 보수를 담당하는 업체가 보수 차량을 타고 이동하면서 발견되는 포트홀을 보수하고 이에 관한 결과를 제출하는 형태로 진행됐다고 한다. 그러다 보니 정확한 보수 시기 및 위치를 파악하는 데 어려움이 있었다. 서울시의 경우에는 택시 운전기사가 운행 중에 포트홀을 발견하게 되면 GPS 정보와 함께 포트 홀 정보를 송신할 수 있도록 하고 있는데, 이 방법을 통해 얼마나 큰 효과를 얻고 있는지는 불확실한 상황이다. 이러한 문제점들을 해결하기 위해 연구팀이 선택한 방법은 바로 컴퓨터 시각(Computer vision)을 기반으로 한 포트홀 탐지 방식 이다. 블랙박스 형태로 차량에 설치한 카메라를 통해 도로주행 중에 획득한 영상을 다양한 알고리즘들을 활용하여 도로노면의 파손정도를 빠르게 분석해낸다. 물론 이 과정에서 AI 기술이 반 영되고 있다. “제가 진행하고 있는 연구내용들은 모두 인공지능 기반의 기술이라고 할 수 있습니다. 인공지능기술 중에서도 지도학습 (supervised learning) 기반의 기술들인데, 이러한 지도학습 기반의 인공지능기술은 양질의 데이터셋(data set, 자료집합)을 구축해야 하는 초석이 필요합니다. 어떠한 문제에 대해서 해결이 필요하다고 제기가 되면 이 문제를 어떻게 풀 수 있을지를 고민 합니다. 문제를 푸는 방법은 당연히 현실적이면서도 실용적인지를 가늠하고, 데이터셋을 구축하는 작업을 진행합니다. 일정의 데이터셋이 구축되면 인공지능 모델을 학습하고, 학습된 모델이 어느 정도의 성능인지를 검증하면서 개선하는 과정을 반복적으 로 수행하고 있습니다." ▲ 도로 곳곳에 발생한 포트홀은 크고 작은 교통사고의 원인이 되며 사회 안전을 위협하고 있다. ▲ 전찬준 박사는 인공지능기술을 기반으로 국민의 안전한 삶에 기여할 수 있는 기술들을 개발하고 있다. 전 박사는 도로유지관리 기술의 경우 예전에 비해 많은 성능 개선이 있었다고는 하지만 아직도 많은 오탐 성능을 보여 이를 어떻게 최소화할 수 있을지에 대해 고민 중이라고 한다. 그리고 지금의 단계에서 한 걸음 더 나아가 도로의 파손 여부만을 탐지해 내는 것이 아니라 도로 파손의 형태 등을 분류할 수 있는 방안도 마련해 나갈 계획이다. AI R& D 그랜드 챌린지의 성과 연구원에 입사해 보낸 시간 동안 많은 일들이 있었다. 그중에서 도 전찬준 박사의 기억에 가장 남은 일은 바로 작년 과학기술정보통신부에서 주최한 'AI R& D 그랜드 챌린지'에 참여했던 일이라고 한다. 복합재난 상황에서 인공지능과 로보스틱을 활용하여 신속하게 인명을 구조하는 것을 목표로 한 이 대회는 2019년을 시작으로 2022년까지 4단계로 나눠 진행된다. 상황인지, 문자인지, 음향인지, 로보틱스제어 등 총 4개의 트랙으로 진행되었고, 전 박사는 이 중 3번 트랙인 음향인지 트랙에 참여했다. 소음이 포함된 다양한 음성정보에서 사람의 소리를 구분해내 구조요청자의 방향을 추정해내는 것이 과제였다. 전찬준 박사는 드론에서 취득한 소리에서 잡음을 제거하고, 음성 구간을 검출할 수 있는 인공지능 모델을 만들었다. 스테레오 마 이크폰으로 취득한 소리에서 시간차와 강도차를 이용해 음성의 방향을 추정할 수 있는 인공지능기술도 활용해 과제를 해결했다. 그 결과 당당히 다른 도전자들을 제치고 우승을 차지했으며, 연구비까지 지원받을 수 있었다. 전 박사는 아직도 대회 날 순위 를 발표할 때 1위로 호명되던 그 순간을 잊지 못한다고 한다. “작년에 참여했던 대회에서 운이 좋게도 좋은 성적을 거두어서 현재 컴퓨터 시각(Computer vision) 기반의 도로유지관리 기술 외에도 드론에서의 원거리 음원인지 기술에 대한 연구 개발을 함께 진행하고 있습니다. 원거리 음원인지 기술은 드론에 내장 된 다채널 마이크로폰을 활용하여 구조요청 소리 등을 탐지하는 기술입니다. 이 기술의 경우에는 올해 말에 2단계 챌린지가 개최 될 예정인데 거기에서도 좋은 성적을 거둘 수 있도록 현재 준비하고 있습니다.” ▲ 컴퓨터 시각의 도로유지관리 기술은 블랙 박스와 같은 카메라를 설치하여 주행하 면서 도로의 위험을 탐지해내는 자동 탐지 방식의 기술이다. (좌) / 작년 참여한 'AI R& D 그랜드 챌린지'에서 1위로 호명되던 그 순간은 잊을 수 없다.(우) 더욱 안전한 일상을 위해 전찬준 박사는 현재 진행하고 있는 두 가지 기술이 다른 도메인에 있는 내용이라고 느낄 수 있지만, 인공지능기술을 기반으로 국민의 안전한 삶에 기여한다는 점에서 공통되는 부분이 있다고 이야기한다. "하나는 도로의 안전을 유지하는 기술이고, 나머지 하나는 재 난 상황에서 골든타임을 놓치지 않도록 할 수 있는 기술입니다. 이러한 기술들은 평범한 우리의 일상에서 밀접하게 체감하기 어려울 수 있습니다. 하지만 안전한 도로시설 구축을 통해 일어 날 수 있는 재난상황을 미리 방지할 수 있고, 또 재난 상황이 닥쳐왔을 때 보다 신속하게 구조를 할 수 있도록 도와줄 것입니다. 안전과 관련된 이 기술들이 하나씩 하나씩 쌓인다면 우리 삶의 질이 미약하게라도 올라가지 않을까요?" 단기적으로는 새로운 연구 주제를 발굴하는 것보다는 현재의 연구내용을 좀 더 고도화하고 심화해나가는 것이 목표라는 전 박사. 그리고 후에 기회가 된다면 건설산업과 휴먼과의 융합연구 역시 진행해보고 싶다고 한다. “지금은 이름이 바뀌었지만 제가 졸업한 연구실 이름이 예전에는 '휴먼 컴퓨팅 연구실'이었습니다. 건설산업과 휴먼과의 융 합연구를 하면 재미있지 않을까 생각해본 적이 있습니다. 여기서 휴먼은 사람의 안전을 뜻하는 것보다 사람의 시각, 청각, 인지 메커니즘에 기반하여 건설 산업에서의 하나의 스캐폴딩 (scaffolding)이 되는 연구를 해보고 싶습니다." 인프라안전연구본부 게시일2020-06-25 조회수 138
• [공간의 과학] 일상의 품격을 올리다. 일상의 품격을 올리다. 실내공기가 안전하고 쾌적한 거주공간을 구성하는 요소 중 하나로 주목받기 시작한 것은 제법 오래되었다. 시도 때도 없이 찾아드는 미세먼지에 마스크는 일상품이 되었고, 공기청정기 역시 가정에서 하나쯤은 구비해야하는 필수가전 목록에 포함되었다. 이렇게 국민의 안전하고 쾌적한 생활을 저해하는 국가현안을 해결하기 위해 실내공기품질연구단이 출범하였다. ▲ 실내공기품질연구단장 선임연구위원 이윤규 좋은 공기를 만들기 위한 노력 극심한 미세먼지와 코로나19 바이러스 등으로 인해 실내활동이 점점 늘어나고 있다. 외부적 요인이 아니더라도 학교, 직장 등 우리 일상 대부분의 활동은 실외보다 실내공간에서 더 많이 이루 어진다. 실내공기의 질이 더욱 중요한 이유다. 하지만 실내 역시 밀폐된 공간이기 때문에 공기의 질이 좋은 것만은 아니다. 오히려 장시간 밀폐된 실내공기가 실외공기보다 더 나쁠 가능성이 있다. 일상생활을 하면서 여러가지 오염물질들이 발생하고 축적되기 때문이다. 이런 문제를 해결하기 위해 과학기술정보통신부와 국가과학기술연구회의 주관하에 한국건설기술연구원(주관)과 한국과학기술연구원(협동) 융합연구팀이 참여하는 실내공기품질연구단이 지난 2018년 12월 출범되었다. 이윤규 단장은 연구단의 궁극적인 목적은 안전하고 쾌적한 고품질의 실내공간을 제공하는 데 있다고 밝힌다. 이를 위해 취약계층을 포함한 국민의 실내공기 품질과 안전관리 통합 모니터링 시스템을 구축, 미세먼지, 폭염 등의 극한상황, 화재와 같은 상황 발생 시 오염물질을 제거하고, 신속하게 대응할 수 있는 기술 및 에너지 저소비 환기 시스템을 통한 실내공기품질 개선 기술 등 을 연구하고 있다. 또한 기술개발 이후에는 환경부를 중심으로 실내공기질관리법과 실내공기 관리 기본계획 등 정책연계를 추진하며 행정안전부 및 지자체와 협력하여 실내공기 품질 및 안전관리 매뉴얼 반영 등 단계별로 성과확산을 추진해나갈 계획이라고 한다. 연구는 총 2단계로 진행된다. 2018년 12월부터 2021년 12월까지 진행되는 1단계에는 한국건설기술연구원을 비롯한 참여기관들의 연구역량과 경험을 융합하여 실내공기품질개선 및 안전관리 통합 모니터링 시스템을 개발 구축하며, 2021년 12월에서 2022년 12월까지 진행되는 2단계에서 성과를 확산하는 방법으로 추진되고 있다. 연구단이 출범하고 본격적인 연구가 진행된 1차년도에는 다중이용시설 실내공기질 개선에 관심을 갖고 협조하고 있는 지자체인 서울시, 인천시, 고양시 및 시흥시의 어린이집 4곳, 노인요양시설 3곳, 대규모 지하상가 1곳에 대하여 실내공기질 현황 분석 및 1차 개선시스템을 적용하였다고 한다. "환기설비의 성능과 제어시스템 개선 등으로 실증대상 다중이용 시설의 실내공기질이 약 10~15% 이상 개선되었으며, 특히 고양시 노인요양시설의 경우는 요양실 및 복도 벽체에 무기질도료를 도포함으로써 냄새제거 효과까지 구현하였습니다.” 이윤규 단장은 서울시 등 4개 지자체와 업무협약을 체결하고 실증을 위한 8개 시설에 리빙랩 구축 및 개선시스템을 적용한 것이 지난 일 년 동안 거둔 대표적인 성과라고 이야기한다. 청정한 실내공기의 기준을 세우다 실내공기품질연구단에서는 다중이용시설 중 민감계층 이용시설인 어린이집, 노인요양시설 그리고 불특정 다수가 이용하는 대규모 지하상가를 대상으로 실내공기품질을 측정하는 연구를 진행 하고 있다. 통상적으로 국내 다중이용시설들의 실내공기질에 대해서는 환경부의 '실내공기질관리법'에서 규정하고 있는 유지기 준 6개 항목과 권고기준 4개 항목이 실내공기질 기준으로 적용 된다. 환기와 관련해서는 국토교통부의 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙'에서 환기 설비에 대한 기준이 정해져 있다고 한다. 하지만 이윤규 단장은 국가에서 관리하는 실내공기 관련 기준은 실내공기중의 오염물질 농도와 오염물질을 희석 또는 배출할 수 있는 최소환기량에 대한 기준이므로 실제 거주자나 이용자의 실내 공기품질에 대한 만족도까지 대변할 수는 없다고 말한다. 그래서 실내공기품질연구단에서는 실내쾌적도, 온도와 습도, 기류 속도 등을 고려한 실내 공기품질 지표를 설정하고 이를 반영하여 실내공기질을 제어하고 개선할 방법을 모색 중이다. “실내공기품질연구단에서는 환경부 실내공기질관리법에서 규정하고 있는 10개 실내공기오염물질중에서 즉각적인 센싱과 모니터링이 가능한 8개 오염물질에 PM1.0과 BC(Black Carbon)을 추가하여 총 10개 핵심 실내공기 오염물질 센서를 통합할 수 있는 모듈과 플랫폼을 개발하고 있습니다. 특히, 고가이지만 정확한 값을 센싱할 수 있는 일반형 모델과, 계측기 수준의 정확성은 갖지는 못하지만 상대적으로 저가로 공급이 가능하여 경제성을 확보할 수 있는 보급형 모델을 동시에 개발하고 있습니다." 실내공기품질연구단에서는 다중이용시설의 이용자와 관리자가 각각 활용할 수 있는 개별 실내공기품질 가이드라인에 부가하여 다중이용시설 유지관리를 위한 표준작업절차서(SOP : Standard Operating Procedure)도 개발하고 있다. 환기설비 유지관리 가이드라인의 내용과 범위를 포괄하여 시설관리자가 실내공기질 관리를 위한 제반 사항을 망라하게 되고, 다중이용 시설의 시설 유형별로 각각 표준운영철차서(SOP)를 개발, 보급하여 이와 관련되는 인증제도와의 연계방안을 마련함으로써 시설관리자가 손쉽게 활용할 수 있도록 할 예정이다. ▲ 실내공기품질연구단 개소식 모습(좌) / 실내공기품질을 높이기 위한 행신 어린이집 환기설비 개선(우) 국민에게 한 발 더 가까이 다가서는 기술 실내공기품질연구단에서는 일상생활에서의 실내공기문제뿐 만 아니라 화재 등과 같은 재해가 발생했을 때를 대비한 연구도 함께 진행하고 있다. 실내에서의 재해 발생 시를 대비하여 실내공기질 측정에 활용 중인 일산화탄소(CO) 및 그을음(Black Carbon) 등을 이용하여 화재시 발생하는 연기를 신속하게 감지하고, 이를 기반으로 기존 화재경보기 등과 병행함으로써 화재를 보다 신속하고 정확하게 분석하여 사전대응할 수 있는 정보 기술을 개발 중에 있다. 또한, 이러한 자료를 모니터링하여 화재 시 발생한 연기를 효과적으로 배출하기 위한 환기(배연)기술을 구축할 예정이다. 최근 코로나19 사태가 전 세계적 팬데믹 현상으로 발생하면서 공기청정기술을 통한 바이러스 살균 효과에 관해 무분별한 정보들이 쏟아지고 있다. 실내공기품질 개선을 통해 바이러스와 같은 호흡기 질환을 예방하는 것이 가능할까. 이윤규 단장은 아직 실내에 존재하는 다양한 바이러스나 박테리아를 모두 효과적으로 제거하여 호흡기 질환을 예방하는 것은 지금으로써는 쉽지 않을 것이라는 견해를 밝힌다. “주거공간에 존재하는 수많은 바이오 에어로졸(바이러스, 박테리아, 곰팡이 등을 항바이러스 필터, 항균필터 등의 기술로 효과적으로 제어하기 위해서는 실내를 오염시키는 미생물을 측정 및 평가하는 방법이 우선 요구되는데, 이러한 오염물질을 즉응적으로 센싱할 수 있는 기술이 아직 어려운 상황으로 판단되고 있습니다. 그러나, 실내공기품질연구단에서는 당초 연구범위가 미세 먼지와 화학물질이 주요 대상이었지만, 코로나 바이러스와 같은 실내 바이오 에어로졸 문제를 해결하기 위한 솔루션 제공을 추가하려는 계획을 추진할 예정입니다.” 앞에서 이야기한 것처럼 미생물을 직접 탐지, 측정 및 관찰하기가 매우 어렵기 때문에 실내공기품질연구단에서는 미세먼지 등과 같이 미생물을 일부 대변할 수 있는 매우 작은 크기의 오염물질까지 제어함으로써 실내에서의 바이오 에어로졸 오염문제를 사전에 차단하는 쪽으로 접근해나갈 것이라고 한다. 이제 출범 2년째를 맞이하게 된만큼 이윤규 단장은 2020년에는 1차년도의 경험과 실적을 기반으로 8개 이상의 오염물질 센싱 플랫폼을 완성하고, 구축된 자체 서버를 기반으로 어린이집 4개, 노인요양시설 2개, 대규모 지하상가 1개 등 대상시설에 대한 실내공기품질 데이터 모니터링과 리빙랩 운영을 본격적으로 시도할 예정이라고 한다. 또한, 바이러스 등 미생물오염에 대한 대응방안을 제시하기 위하여 연구단이 보유하고 있는 연구역량을 집중시킬 계획이며, 최종 연구결과의 확산 보급을 위한 사업화 모델까지 조기에 개발하여 연구단 본연의 목적을 효과적으로 달성하도록 노력할 것이라고 각오를 밝힌다. 실내공기품질연구단 게시일2020-06-25 조회수 166
• [KICT의 미래를 만나다] 모두가 쉽게 누리는 안전한 삶 모두가 쉽게 누리는 안전한 삶 신지욱 박사의 연구실에는 손으로 그린 그림들이 벽 곳곳에 붙어 있다. 순간순간 떠오르는 아이디어를 먼저 손으로 스케치하고 그것을 토대로 점차 발전시켜나가기 때문이다. 그는 재난이라는 무거운 주제를 연구하지만, 늘 즐겁고 재미있는 환경에서 연구할 수 있도록 마음을 다잡는다. 유쾌하면서도 진지하게 풀어내는 그의 이야기 속에 우리나라 재난 대응 시스템의 미래가 담겨 있다. 국민생활연구본부 수석연구위원 신지욱 현실적인 문제를 극복하는 혁신적인 아이디어 4차 산업시대가 도래하면서 가장 많이 등장하는 것 중 하나가 바로 인공지능(AI)이다. 인공지능은 삶 곳곳에 스며들기 시작했고 많은 부분을 변화시켜나가고 있다. 신지욱 박사는 바로 이 인공 지능을 기반으로 해 재난에 대응할 방법을 연구하고 있다. “재난이 발생하기 전에 건축물의 성능을 평가하여 대응하거나, 재난 발생 후 실시간으로 대응할 수 있는 데이터를 초고속으로 생성할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다. 건축공법에 대해 자세히 알지 못하더라도, 사용자가 건축도면만 보고도 알 수 있는 정보들을 입력하면, 인공지능이 스스로 학습을 통해 건축물의 내진 및 내폭 성능을 평가해줍니다.” 신지욱 박사는 사람과 마찬가지로 건축물도 복잡한 DNA로 구성되어 있다고 생각한다. 이 중 건축물의 내진 성능을 결정할 수 있는 중요한 DNA(핵심 파라미터 : 예) 주기, 강도, 연성, 강성 강도 저감율, 파괴유형 등)들이 있는데, 이러한 DNA 정보는 복잡한 비선형 컴퓨터 시물레이션 또는 실험 등을 수행하지 않으면 그 값을 알 수가 없다. 해당 정보를 추정하기 위하여 과거에 수행된 실험과 컴퓨터 시물레이션 결과를 바탕으로 별도 의 시물레이션 또는 실험과정 없이 도면 상에 기재된 정보(기둥 크기, 재료강도, 철근비 등)만 입력하여도 내진성능 DNA를 추출할 수 있는 첫 번째 A 학습 모델을 구축하였다. 또한, 내진성 등 DNA와 지진시나리오를 활용하여 내진성능평가에 필요한 최대 동적응답(최대 층간변위비, 최대 전단력 등)을 바탕으로 내진성능을 결정할 수 있는 두 번째 A 학습 모델을 개발하였고, 이 두개의 학습 모델을 결합하는 방식으로, 간단한 정보 입력만으로 건축물의 내진성능을 초고속으로 평가할 수 있고 추출 할 수 있는 하이브리드형 초고속 데이터 생성 엔진 프라임워크 개발을 진행했다고 한다. 해당 엔진은 간단한 정보를 바탕으 로 빠른 속도로 건축물 내진성능을 평가할 수 있으므로, 지역 단위로 건축물의 내진성능을 평가하고, 이를 바탕으로 지진에 취약한 건축물을 선별할 수 있고, 성능 향상을 위한 보강 계획 수립에도 활용할 수 있다고 말했다. 그는 현실적인 문제는 혁신적인 아이디어를 통해 극복해야 한다. 고 이야기한다. 현실적인 문제를 과거의 기술로 극복하는 것은 어려운 문제이며, 오래 갈 수 없다고 생각하기 때문이다. "현안이 대두되었을 때 실행해보지 않으면 새로운 기술을 확보 할 기회조차 잃을 수 있다고 생각합니다. 입사 직전에 우리나라 에 지진이 많이 발생했고 많은 인명과 재산의 피해가 발생했습니다. 이런 문제에 대응하기 위해 입사 직후 연구원에서는 건축물 지진 안전 통합관련시스템과 관련된 연구가 계획되었고, 제 역시 실무책임자로 참여하고 있습니다. 그러나, 여기에 사용되는 과거 검증된 기술을 자동화하는데 집중하고 있기 때문에 정보 수집 등에 한계가 있으며, 혁신적인 기술로 과거 기술이 갖고 있는 한계를 극복해야 합니다.” 인공지능을 활용한 재능대응 기술 연구에 돌입하고 나니 현실적인 문제들이 드러나기 시작했다. 무엇보다 플랫폼에 정보를 전달하기 위한 엔진과 모듈의 경우 처음부터 개발을 시작해야 하는 상황이었고, 더 큰 문제는 건 축물 재난 안전과 관련된 데이터베이스를 가진 곳이 전혀 없었다는 점이다. 전국 단위의 데이터베이스를 구축하기 위해서는 많은 인력과 시간이 소모될 것이 확실한 상황이었다. 이때 떠오른 것이 바로 인공지능을 활용하는 방법이었다. 인공지능을 활용할 수만 있다면 시간과 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 신 박사가 제안한 내진 성능평가 시스템의 경우 기존기술과 비교했을 때 정확도에서 크게 차이가 나지 않으면서도 비용과 인력 소모를 최소화하며 데이터 생성 속도를 실시간으로 앞당겼다. 또 다양한 지진시나리오를 이용한 건축물 성능평가 데이터 베이스 생성도 가능하다. "인공지능 기반 기술은 사용자가 건축공학과 관련된 지식이 없어도 활용할 수 있도록 만들 예정입니다. 기존의 도면을 기반으 로 얻을 수 있는 정보도 이미지 학습 등과 같은 영상 처리나 딥러닝 기술을 도입하여 자동 인식할 수 있도록 구성할 예정이고요. 그래서 '거주하고 있는 건물은 안전한가?', '안전하지 않다면 어떻게 안전하게 할 수 있을까?'와 같은 궁금증을 해결해주고 솔루션을 제안하려 합니다.” 신지욱 박사는 건축물의 재난 성능이 부족할 경우 자가보수와 보강을 할 수 있는 기술을 함께 개발해 해당 정보를 함께 제공해 주는 방식으로 연구를 진행해나갈 계획이라고 한다. 그는 기술 개발을 통해 모든 국민이 건축물 재난과 관련된 정보를 공유하고, 지진과 같이 광역피해가 발생할 수 있는 재난에 대해 정보를 바탕으로 대응해 나갈 수 있길 바란다고 이야기한다. 지진 박사의 기발한 상상 인공지능 기반 기술을 활용한 건축물의 재난 안전 평가 시스템과 관련해 혹자는 “너무 공상과학 같은 이야기를 하는 것 아니냐”고 이야기하기도 했다. 하지만 신지욱 박사는 자신의 아이디어를 발전시켜나갔고, 연세대학교에서 학연교수로 활동할 당시 학연 교수 프로그램의 워크숍과 학회에서 기술에 대해 발표했다. 그때 '태풍과 빌딩풍에 대응할 수 있는 인공지능기반 초고속 데이터 생성 엔진을 개발해보자'라는 역제안을 받고 본격적인 연구개발을 수행할 수 있었다고 한다. 자신이 하고 싶은 연구를 바탕으로 연구원 핵심 R& R인 '안전·안심 국토교통기술로 국가·사회문제해결에 조금이라도 기여할 수 있었다는 점이 기억 에 남는다고 한다. 연구를 진행하면서 기억에 남았던 특별한 추억이 하나 더 있다. "개인적으로는 제 딸이 올해 4살이 되었는데, 어린이집에서 지진과 관련된 안전교육을 받았을 때 우리 아빠가 지진 박사라고 선생님께 이야기하며 자랑스러워서 한다는 점이 가장 기뻤습니다." 2018년 한국건설기술연구원에 입사해 올해 3년 차에 들어서는 신지욱 박사에게 조금은 엉뚱해도 좋으니 꼭 한번 진행해보고 싶은 연구가 무엇이냐고 묻자 예상보다 더 재미있는 대답을 들 려준다. 바로 '재난 관련 또는 건설 건축 게임 개발'이다. "유학 생활을 끝내고 한국에 돌아와서 대중교통을 이용할 때 가장 인상 깊었던 것은 이동 중에 사람들이 게임을 많이 한다는 것 이었습니다. 그리고 건설은 우리가 사는 세상에 매우 밀접한 관 련이 있습니다. 게임에서 건설에 필요한 다양한 직업을 온라인 상의 유저들이 선택하고, 계급 또는 레벨이 올라갈 때마다 우리 연구원에서 개발한 기술들을 보유할 수 있도록 하면 어떨까요? AR과 VR을 기반으로 해 다양한 사람들과 집도 지어보고, 기존의 건축물에 대해서는 재난이 발생했을 때 어떻게 대응해야 하는지 직접 해볼 수 있는 게임이 개발된다면 건축과 건설 분야가 더 많은 사람에게 친숙하게 다가갈 수 있을 것 같습니다." 모두가 안전한 대한민국을 꿈꾸다. 최근 신지욱 박사에게는 여러 가지 변화가 있었다고 한다. 이를 계기로 인공지능 기반 기술을 활용한 단기적인 과제를 추진하고, 수행하여 원천 기술을 보다 실용화할 수 있을 정도로 개발할 예정이다. 이를 위해 현재 다른 기관과 협업하여 개인적으로 연구를 진행하고 있다. 또 연구원에서 진행하고 있는 BMI/GIS기반 건축물의 지진안전통합 시스템 개발 역시 잘 마무리해나갈 계획이다. “장기적으로는 건설과 건축에 대한 전문적인 지식이 없는 사람들도 간단한 방법 또는 간단한 정보만으로 활용할 수 있는 기술 을 개발하는 것이 목표입니다. 그러한 기술개발의 시작이 인공 지능 기반 기술을 활용하거나, 딥러닝 기술을 통한 이미지 학습 방법이 될 것 같습니다. 이러한 기술을 플랫폼에 탑재하거나 모 바일 앱으로 개발해 최대한 많은 사람이 재난과 관련된 평가를 수행할 수 있고 해당 정보를 모두가 공유하여 모두가 안전하고 안심할 수 있는 환경이 조성될 수 있었으면 합니다.” 우리나라에서 일어날 수 있는 재난에 대해 가족을 포함한 많은 사람이 혜택을 받을 수 있는 대응 시스템을 연구하고 싶다며 다부진 각오를 밝히는 신지욱 박사. 그의 연구를 통해 모두가 안전한 대한민국이 새롭게 건설되길 기대해본다. 국민생활연구본부 게시일2020-06-25 조회수 162
• [글로벌 프로젝트] 세계 최고의 경쟁력으로 캄포디아 국토 인프라 발전에 기여 세계 최고의 경쟁력으로 캄포디아 국토 인프라 발전에 기여 한국건설기술연구원이 한-캄 건설기술연구센터 건립에 대한 사업 추진을 위한 현지 타당성 조사를 진행했다. 한-캄 건설기술연구센터(K-CICT) 건립은 동남아시아의 경제 성장 부흥과 신 남방정책의 일환으로 건설기술의 발전과 국내 건설사의 진출 지원을 위한 미래 발전 사업이다. 인프라안전연구본부 선임연구위원 곽종원 인프라인전연구본부 수석연구원 임재규 캄보디아 정부 국토 인프라 건설 관리 효율화 지원 요청 캄보디아 정부는 지난 2016년 캄보디아 프놈펜에서 개회 한 KICT 기술 설명회 이후 2017년 공공교통사업부와 한국건설기술연구원 간 MOU 체결에서 도로건설 품질관리 및 검증/인증 평가를 위한 공인 전문 기관 설립에 대해 한 국정부의 지원을 요청했다. 이에 한-캄 건설기술연구센터 (K-CICT) 건립이 추진되었고, 한국건설기술연구원은 한국의 과학적, 기술적 정보 및 경험을 바탕으로 중장기 협력 강화, 인력 및 기술 교류, 연구 장비 및 시설물 활용, 국제 공동연구 추진에 협조하기로 하였다. 캄보디아는 지역 간 경제교류 활성화 및 건설 기술 발전을 통해 국민의 삶을 향상시키기 위한 기반 시설인 도로 인프라 확장 및 기존 도로 개량 사업에 도로 건설 시공 및 유지 관리에 집중하고 있다. 하지만 캄보디아 정부에서는 체계적인 도로 건설 시공관리 및 품질 관리를 위한 건설재료 인증, 시공관리 기술, 성능평가 능력 부족으로 인해 도로 파손이 조기에 발생하고 있다. 또한, 조기에 발생한 도로 파손에 대한 원인 규명 및 문제점 해결 능력이 부족하여 도로 인프라 확장에 큰 장애요인으로 작용하고 있다. 따라서 캄보디아 국토 인프라 건설 관리 효율화를 위해 도로 건설 시공 및 관리 체계를 마련하기 위한 캄보디아 국토 인프라 건설기술협력센터 설립의 필요성이 대두되었 다. 캄보디아는 국토 인프라 건설기술협력센터 설립을 통한 국가 공인 실험실 구축 및 현장 조사 장비 공여를 통해 건설재료 평가/인증부터 건설 인프라 시공 및 유지관리까지 업무를 담당할 수 있는 체계적인 조직 구성 및 운영이 필요하게 되었다. 국내 건설사의 진출 지원을 위한 미래 발전 사업 한-캄 건설기술연구센터(K-CICT) 건립은 동남아시아의 경제 성장 부흥과 신 남방정책의 일환으로 건설기술의 발전과 국내 건설사의 진출 지원을 위한 미래 발전 사업이 다. 캄보디아 건설기술의 새로운 발전 및 낙후된 건설 자재, 생산 설비, 제도의 개선, 전문 인력 양성이 국가적 목표와 동시에 달성해야 할 과업이라 할 수 있다. 캄보디아는 현재 우리나라의 1970년대와 비슷한 환경과 제약조건을 가지고 있다. 우리나라가 경부고속도로 건설'의 성공적 근대화를 이룬 경험을 토대로 한-캄 건설기술연구센터(K-CICT)를 추진 하고 있다. 한-캄 건설기술연구센터(K-CICT)는 캄보디아의 현재 상황과 21세기 경제발전의 근간으로 미래지향적인 연구센터, 동남아와 세계를 연결하는 연구센터, 인력과 개술 개발을 상징 할 연구센터 구축을 목표로 하고 있다. 우리나라는 과거 캄보디아와 같이 빈곤국으로서 국토 인프라 건설에 매우 취약한 상황을 성공적으로 극복한 경험이 있다. 이러한 국토 인프라 건설 과정에서 축척한 경험을 바탕으로 캄보디아 정부에서 직면하고 있는 국토 인프라 건설 발전의 장애를 해소할 수 있는 솔루션을 제안하고 시행착오를 줄임으로서 단시간에 캄보디아 국토 인프라 발전에 기여 할 것으로 기대하고 있다. 한국건설기술연구원은 국토 인프라 전반에 대한 기술개발, 평가, 관리 및 인증 등을 수행하는 국내 유일의 건설 기술 분야 정부출연 연구기관이다. 지난 30년 이상의 국토 인프라 발전에 기여한 한국건설기술연구원의 기술 경쟁 력은 세계 최고이며 다양한 실험 인프라 및 전문 연구 인력은 본 사업을 수행하기에 가장 최적화되어 있다. 또한 건설 품질, 교량, 도로, 지반, 터널, 수자원/하천, 건설 환경 등 국토 인프라 모든 분야에서 약 800여 명의 연구진이 학문적 경험과 실무 노하우를 보유하고 있다. 캄보디아 공공교통사업부(MPWT)와 KICT 합동 T/F팀 운영 본 연구에서는 연구 성과를 효율적으로 도출하기 위하여 캄보디아 공공교통사업부(MPWT)와 KICT가 합동으로 T/F팀 운영을 하여 「한-캄 건설기술연구센터(K-CICT) 건립 기본 계획」 타당성 조사를 실시하고, 도로 유지보 수 및 관리에 대한 협력 강화 프로그램 운영 교육 계획, 아스팔트 포장에 대한 배합 설계, 품질 관리 강화를 위한 국제 공동연구 추진, 사용자 교육 등에 대하여 공동으로 협의하였다. 최근 캄보디아는 경제성장과 건설 시장 활성화로 기후, 교 통, 중대형 차량의 운행으로 도로 포장 파손인 균열, 소성 변형, 포트홀과 같은 현상이 많이 발생되어 국민의 삶의 질을 떨어트리고 있다. 하지만 공공교통기술부(MPWT)는 이러한 현상을 해결 할 수 있는 전문 인력과 기술 규정, 품질 평가 장비가 매우 부족하여 평가가 어렵다. 이러한 것을 해결하기 위한 건설 연구센터를 꼭 필요로 하고 있으며, 건립되기를 원하고 있다. 다양한 국토 인프라 건설 분야 가운데, 한-캄 국토 인프라 건설기술협력센터 설립은 캄보디아 정부의 우선 협력 분야인 도로 건설 분야를 1단계 설립으로 추진 중에 있다. 이를 통해 효율적인 도로 건설 시공관리 및 품질관리를 위한 건설재료 인증, 시공관리 기술, 성능평가 및 검증 체계 구축을 통한 건실한 도로 인프라 제공을 통한 국민 편의를 제공할 예정이다. 또한 캄보디아 현지 도로 인프라 건설 분야 전문기관 및 전문 인력 양성을 통해 독립적 도로 인프라 파손 원인 규명 및 문제점 해결로 건실한 도로 인프라 구축 기회가 제공될 것으로 기대하고 있다. 본 사업은 도로 건설 관리 체계 개선 및 최적화 ▷도로 건설 기준 개선 및 개정 지속가능 자립형 한-캄 국토 인프라 건설기술협력센터 설립 한-캄 국토 인프라 건설기 술협력센터 시범운영을 통한 자립화 현지 전문가 역량 강화 등 크게 5가지 세부분야로 구성된다. 본 사업은 캄보디아 정부의 선제적 요청으로 캄보디아 국토 인프라 건설 향상을 위해 캄보디아 공공교통사업부 내 에 지속가능 자립형 한-캄 국토 인프라 건설기술협력센터 설립 추진을 목적으로 하는 사업이다. 다양한 국토 인프라 건설 분야 가운데, 한-캄 국토 인프라 건설기술협력센터 설립은 캄보디아 정부의 우선 협력 분야인 도로 건설 분야를 1단계 설립으로 추진을 계획하고 있다. 캄보디아 건설 발전을 주도할 수 있는 연구센터 구축 기대 본 사업은 캄보디아 고속도로 및 일반국도 신설, 확장 및 개량 공사 사업과 연계 가능성도 기대되고 있다. 2020년 까지 프놈펜-시하누크빌 사이 190km 고속도로 건설 공사를 시작으로 2025년까지 프놈펜 외곽 순환고속 도로 개량 공사를 추진할 예정이다. 캄보디아는 경제 성장 및 국민 삶의 질 향상을 목적으로 국토 인프라 가운데 특히 신설 고속도로 건설, 기존 국도의 확장 및 개량 공사를 진 행하고 있다. 하지만 도로건설 시공 및 유지관리 전문기관 과 효율적 도로 건설 관리 체계가 전무하다. 따라서 도로 건설 시공 및 유지 관리 체계 미흡, 도로 건설 품질관리 미흡 및 공무원 역량 부족으로 부실한 도로 건설로 인해 빈번하게 조기 파손이 발생하고 있는 상황이다. 본 사업은 캄보디아 정부에서 직면하고 있는 도로 건설 품질 확보를 위해 건설기술센터 설립을 요청한 것으로 캄보디아 내 도로 건설 사업과 연계를 우선적으로 추진할 것으로 기대하고 있다. 이를 통해 캄보디아의 도로 건설에 있어 체계적인 관리, 지속 가능한 도로 인프라 성능 향상에 기여하고 도로 파손 문제점 원인 분석 및 맞춤형 해결 방안을 제시해 지속가능 자립형 건설기준센터 운영이 가능 할 것으로 보고 있다. 한-캄 건설기술연구센터(K-CICT) 건립은 동남아시아의 경제 성장 부흥과 신 남방정책의 일환으로 건설기술의 발전과 국내 건설사의 진출 지원을 위한 미래 발전 사업으로 기대할 수 있다. 또한 캄보디아 건설기술의 새로운 발전 및 낙후된 건설 자재, 생산 설비, 제도의 개선, 전문 인력 양성이 국가적 목표와 동시에 달성해야 할 과업이라 할 수 있다. 한국건설기술연구원은 본 연구를 통해 신흥국의 건설기술 선진화 및 인적 역량 강화 수요 등에 부응하고, 우리 기업의 해외 진출을 위 인프라안전연구본부 게시일2020-06-25 조회수 14
• [사업화 유망기술] 삶의 질을 향상시키는 휴먼 스마트 홈 시대를 열어간다 삶의 질을 향상시키는 휴먼 스마트 홈시대를 열어간다. 온실가스, 미세먼지 등 유해물질이 늘어나면서 날이 갈수록 환경은 열악해지고 있다. 우리나라는 2030년까지 온실가스를 37% 감축할 것을 의무화하며, 특히 건축물 부문에서 32.7% 감축을 목표로 제로에너지빌딩산업을 적극 육성하고 있다. 'IoT 기반 스마트 열 회수 환기시스템' 연구과제는 이 같은 정부 방침에 부합해 제로에너지 1등급 주택을 개발하기 위한 취지로 진행됐다. ▲ 국민생활연구본부 선임연구위원 조동우 환기부분 에너지를 줄이는 것이 급선무 내년부터 연면적 1000m2이상 공공건축물은 자체 생산 한 에너지로 에너지 소비량을 충당할 수 있는 제로에너지 건축이 의무화된다. 이어 2025년에는 500m2이상 공공건 축물과 1000m2이상 민간건축물, 그리고 30세대 이상의 공동주택으로 확대되고, 2030년부터는 500m2 이상 모든 건축물을 제로에너지 건축물로 시행해야 한다. 정부는 2030년까지 신축 건축물의 70%를 제로에너지화하여 550만 톤의 온실가스를 감축, 500MW급 화력발전소 5곳 을 대체할 수 있는 에너지를 절감한다는 방침이다. 제로에너지건축은 단열재, 이중창 등을 적용해 외부로 손실되는 에너지양을 최소화하고, 신재생에너지를 활용해 냉, 난방 등에 사용되는 에너지로 충당해 에너지소비를 최 소화할 수 있는 기술을 적용한 공법이다. 정부가 추진하는 제로에너지주택 로드맵에 따라 지난해부터 공동주택 단열기준이 패시브하우스 수준으로 강화되었으나, 환기 부문 에너지는 상대적으로 늘게 돼 난방에너지 소모량의 40%를 차지하는 것으로 나타났다. 패시브하우스 제로에너지주택은 고기밀, 고단열로 건물을 짓기 때문에 실내공기 오염이 문제점으로 부각될 수밖에 없어요. 따라서 무엇보다 환기가 중요한데, 환기에 필요한 에너지 손실이 제일 큰 만큼 이를 줄이기 위해 열회수 환기시스템이 필요합니다.” 열 회수 환기시스템을 설치하는 이유는 환기에 들어가는 에너지를 절약하기 위함에 있다. 이미 지어진 기존의 제로 에너지주택에도 환기에너지 절약을 위해 열 회수 환기시스템이 보급되어 있으나, 팬 동력에 의한 전력소비량 증가, 소음발생, 소비자 인식 부족 등으로 이에 대한 사용은 거의 이루어지지 않고 있는 실정이다. 이를 개선하기 위한 방안으로 'IoT기반 스마트 열 회수 환기시스템'에 대한 현 구가 이루어졌다. 공기청정과 제습기능을 장착한 올인원환기시스템 "미세먼지에 대한 국민적 관심이 커지면서 실내공기 질에 대한 중요성이 부각되고 있습니다. 2010년 이후 지어진 많은 민영아파트에 환기시스템이 보급돼 있지만, 입주자들이 잘 모르거나 알아도 사용하지 않는 경우가 많습니다. 소음으로 인해 시끄럽고 또 전기요금에 대한 부담 역시 무시할 수 없는 요인이었습니다. 비싼 예산을 들여 설치한 환기시스템이 소비자로부터 외면을 받는 것이 안타깝다는 생각이 들었습니다.” 조동우 선임연구위원은 궁극적으로 제로에너지 1등급 주택을 개발하는 것을 목표로 삼고, 소음이나 전기료 부담 없이 누구나 편리하게 사용하는 에너지절약적인 시스템을 개발하고 싶었다고 한다. "미세먼지가 사회적 이슈로 부각되면서 요즘 공기청정기가 필수 가전제품으로 자리잡아가고 있습니다. 같은 원리로 건물을 짓는 단계부터 공기가 들어오는 통로에 고성능 필터를 설치하면 공기청정기와 동일한 효과를 가질 수 있습니다. 또한 제습기 사용도 급증함에 따라 제습 기능까지 포함된 시스템을 개발, 일체화된 환기시스템을 신축 공동 주택에 보급하자는 것이 우리가 연구를 시작하게 된 배경 입니다.” 조동우 선임연구위원이 개발한 IoT기반 스마트 열 회수 환기시스템은 스마트디퓨저, 스마트콘트롤러, 스마트환기 유닛의 세 구조로 나뉘는데, 이들은 전천후 시스템이라 해 도 무방하다. 겨울철에는 난방열교환모드, 여름철에는 냉 방열교환모드, 봄, 가을에는 외기냉방모드, 우기에는 제습 모드, 미세먼지가 심한 기간에는 공기청정모드 등 사계절, 365일 대응이 가능한 까닭이다. 수직형 환기유닛과 현열 교환기, 필터함, 결로 드레인등의 설비를 통해 유지관리의 편의성을 높였고, 소음기 설치로 소음을 저감시키는 효과를 주었다. 이밖에도 기존의 환기시스템이 전체 세대에 동일하게 공급하는 반면 스마트환기시스템은 거주자의 생활패턴에 따라 각 실별, 세대별로 선택이 가능하다. 스마트콘트롤러와 스마트디퓨저, 스마트환기유닛, 스마트폰 간에 인터랙티브 제어 기능이 있어 언제, 어디서나 제어가 가능하다는 장점이 있다. '사람'을 위한 스마트 홈, 스마트 기술 스마트 홈 시대를 맞아 가전제품을 비롯한 집 안의 모든 장치들을 하나로 연결해 모니터링하고 제어할 수 있는 기술이 개발되었다. 이런 시대적 분위기에 부합해 조동우 선 임연구위원은 IoT기반 스마트 열 회수 환기시스템으로 공 기청정과 제습기능을 통합한 시스템을 개발했고, 향후 가습 기능까지 첨가해 하나의 시스템 안에서 모든 것을 할 수 있도록 하는 연구를 이어나갈 계획이다. "국민생활연구본부가 수행하는 연구과제들은 국민들의 삶의 질을 향상시키는데에 목적이 있습니다. 환경, 건강, 에너지, 편의성, 그리고 사용자들이 어렵지 않게 시스템을 유지, 관리되도록 하는 제로에너지주택이 바로 스마트홈이 아닐까 생각합니다.” 앞으로도 꾸준한 연구개발을 통해 가전제품을 통합한 일 체형시스템 도입으로 비용 절감은 물론 유지관리의 편의성을 도모하는 것이 조동우 선임연구위원이 지향점으로 삼고 있는 계획이자 목표이다. 지금까지 연구개발한 기술이 초창기에는 개발비용 등으로 고급형 주택에 우선적으로 도입되겠지만 점차 보급형으로 더 많은 공공주택으로 확대될 것으로 예상돼 제로에너지주택 정착에 일조할 것으로 기대된다. 조동우 선임연구위원은 앞으로도 '사람'이 중심이 되는 연구, 일상생활에서 느끼는 가려운 부분들을 긁어주는 연구를 통해 편리하고 안전하며 건강한 삶을 영위할 수 있는 스마트한 기술 개발을 통해 휴먼 스마트 홈을 만들어가고 싶다는 바람을 전한다. 국민생활연구본부 게시일2020-06-25 조회수 14
• [공간의 과학] 지구에 내려온 달, 지반열진공챔버 지구에 내려온 달, 지반열진공챔버 더 깊은 우주로 나아가기 위해 인류는 달에 우주기지를 건설하겠다는 계획을 세웠다. 달은 미지의 공간 우주를 향해 나아가는 전초기지가 되는 셈이다. 한국건설기술연구원은 달 표면의 환경을 재현하는 ‘지반열진공챔버’ 개발에 성공했다. 기존 진공챔버가 불순물이 없는 순수의 진공상태에서만 구동이 가능했던 것과 달리 이번에 개발된 지반열진공챔버는 달 표면의 미세한 월면토가 내장된 상태에서 영하 190도~영상 150도의 진공상태를 구현해 내 전 세계의 주목을 끌고 있다. ▲ 미래융합연구본부 전임연구위원 정태일 세계 유일의 달 지상 환경 모사 시설 지반열진공챔버는 가로, 세로, 높이 각각 4m인메일박스(mailbox) 형태의 진공챔버로 최대 20t의흙을 포함하여 압력 10-4mbar이하의 진공환경, 영하 190도~영상 150도의 온도환경 모사가 가능한 세계 최대 규모의 달 지상환경모사 시설이다. 기존에 없던 시설이기 때문에 NASA를 비롯한 외국의 우주 기구에서 많은 관심을 보이고 있다. 정태일 연구원은 연구자들의 필요를 파악해 지반열진공챔버를 개발했다고 이야기한다. “지반열진공챔버는 국내외 관련 연구자들과 교류와 협력 속에 만들어지고 있습니다. 한국건설기술연구원의 생각만 가지고 만들지 않았습니다. 초기 디자인부터 철저히 관련 연구 그룹과 교류하면서 필요한 부분을 확인하였고, 많은 학회와 교류를 통해 연구 개발 과정 및 제작 과정을 발표하고 있습니다. 수요자 중심으로, 관련 연구자들의 필요에 의해 만들어진 시설이기 때문에 국내외에서 많은 관심을 받고 있습니다. 현재 지반열 진공챔버는 달의 지반 조건, 온도 조건, 진공 조건에서 검증을 위한 전용 장비로 개발된 세계 유일의 시설입니다.” 정태일 연구원은 ‘지반열진공챔버와 기존 열진공챔버와의 가장 큰 차이점은 챔버 안에 다량의 흙을 포함하고 있다는 점’이라고 말한다.지반열진공챔버에 흙을 넣고 진공펌프를 작동하게 되면 흙이 보글보글 끓는 보일링(soil boiling)현상이 발생하게 되는데, 이러한 과정에서 비산된 흙이 진공펌프를 망가뜨리고, 테스트 시편을 오염시키거나 테스트 조건을 엉망으로 만드는 문제가 발생한다고 한다. 진공펌프의 펌핑 속도 제어를 통해 흙의 비산을 억제할 수 있는데, 이러한 기반 제어 기술이 지반열진공챔버의 핵심 기술이라고 한다. 지반열진공챔버가 세계 유일의 시설인 만큼 개발하는 단계에서 많은 어려움이 있었지만, 그중에서도 가장 어려웠던 점은 지반열진공챔버가 설치되는 실험동 건설이 늦어졌던 것이라고 한다. “기존에 수립되었던 일정이 여러 가지 이유로 수정되고, 지연되면서 많은 어려움을 겪었습니다. 실험동은 작년 10월에 완공되어 11월에 개관했는데, 건립이 완료되어 매우 다행으로 생각하고 있습니다.” ▲ 그림 1. 진공펌프의 펌핑 속도 제어를 통해 흙의 비산을 억제할 수 있는데, 이러한 기반 제어 기술이 지반열진공챔버의 핵심기술이다 협력으로 여는 우주시대 예전의 우주 개발은 철저한 보안 속에 각 나라가 단독으로 진행 하는 경우가 많았지만, 최근 우주 개발 동향을 살펴보면 국가 간 협력이 많이 나타나고 있다고 한다 예를 들면 A라는 국가가 달 남극에 탐사선을 보낼 때, 탐사선은 A에서개발하고 탐사 로봇은 B에서개발하는 것이다. 또 다른 형태로는 A에서달착륙선을 보낼 떄, 여분의 공간에 다른 나라의 탑재체를 실어주고 비용이나 기술을 지원받는 형태이다. 이러한 협력은 한 나라가 부담해야 하는 우주 개발 비용을 줄여주고, 다른 나라에는 적은 비용으로 우주에 자신의 장비를 보낼 기회를 얻을 수 있으므로 활발히 논의되고 있다. 현재 우리나라가 달에 착륙할 계획이 없더라도 다양한 형태로 우주개발사업에 참여할 수 있는 이유다. 반대로 우리가 달에 착륙선을 보낼 떄 일정한 비용을 받거나 기술 협력을 통해 다른 나라의 탑재체를 실어줄 수도 있다. ‘2000년 이후에 중국은 달에 2차례 궤도선을 보냈고, 2차례 착륙선을 보냈습다. 또한, 인도, 이스라엘도 비록 실패했지만 달 탐사선을 쏘았고, 일본도 달 탐사에 많은 관심이 있습니다. 달 탐사에 대한 이러한 각국의 높은 관심 아래에서 한국건설기술연구원 역시 우주 협력의 한 형태로 검증 서비스를 제공하는 부분을 기대하고 있습니다.” 월면토를 이용한 달 건설기술 한국건설연구원에서는 달 표면에 있는 월면토를 이용한 건설재료 생산에 관한 연구도 진행하고 있다. 지구와 매우 다르 환경을 지닌 달에서는 지구에서의 건설재료와 기술들을 활용하는데 제약이 따르다.그렇다고 지구에 있는 재료들을 달로 옮겨가는 것 역시 쉬운일은 아니기 때문이다 물이 없는 달의 환경을 반영해 마이크로웨이브로 온도를 높여 월면토를 녹여 딱딱한 형태의 건설재료로 만드는 기술을 개발했고, 작은 형태의 시편 제작에 성공했다. 현재는 내불을 균일하게 녹이면서 시편의 크기를 키우는 방법에 대해 연구가 진행 중이다. “아직 달에서 건설할 수 있는 확실한 기술이 개발된 것은 없습니다.기초적인 단계로 진행되고 있습니다. 현재 제안되고 있는 시설은 달 착륙지(landingpad),도로, 운석으로부터 시설을 보호할 수 있는 블라스트월(blastwell)등입니다. 달의 흙을 현실적으로 고형화할 방법이 제안되면 이 기술이 로봇에 탑재되는 형태로 해서 건설이 이루어지지 않을까 생각합니다.” ▲ 그림 2. 한국건설기술연구원에서는 달 표면에 있는 월면토를 이용한 건설재료 생산에 관한 연구를 진행하고 있다. 우주로 나아가는 전초기지 지반열진공챔버를 활용해 연구 중인 또 다른 분야는 바로 달 표면에서 사용할 시추 장비의 개발이다. 달 표면 위에서 동작하는 장비들은 달 표면의 지반과 상호작용하는 부분이 많기 때문에 이러한 장비의 검증을 위한 시설로 활용될 것으로 예상한다. “달 표면은 전기적 중성 상태가 아니라 정전기로 충전된 상태입니다. 낮에는 전위차가 수십 볼트 정도이며, 밤에는 마이너스 수백볼트정도입니다. 이러한 정전기 충전 환경 모사가 가능해지면 달 표면에서 움직이는 시스템의 보다 정확한 검증이 가능해 질 것으로 생각하고 있습니다. 이러한 달 표면의 정전기 충전 기술을 개발하고 있으며, 기술이 완성되면 지반열진공챔버에도 적용할 계획을 가지고 있습니다.” 정태일 연구원은 지반열진공챔버가 보다 실제적으로 활용도를 높일 수 있도록 최선을 다하겠다고 한다. 지반열진공챔버의 개발은 미지의 공간이었던 우주를 향해 한 걸음 더 나아가게 하는 전초기지가 되어줄 것이다. 지반열진공챔버의 제작이 완료되었지만, 안정화와 시험 메뉴얼 개발이 필요한 단계라고 한다. 수차례 반복 실험을 통해 운영 조건을 확정하고, 시험체의 시험 매뉴얼 개발을 완료해야 한다. 정태일 연구원은 향후 검증시험 요청에 대해 충분히 대비할 생각이며, 그 이후에는 지반 대전환경 모사에 대한 연구를 진행할 계획이라고 한다. 미래융합연구본부 게시일2020-06-15 조회수 130
• [사업화유망기술] 도시문제 해결과 주거환경 개선을 위한 ‘그린 리트로핏’ 도시문제 해결과 주거환경 개선을 위한 ‘그린 리트로핏’ 도시 양극화로 인해 에너지 취약계층이 지속적으로 증가하고 있다. 주택 노후화로 악화된 주거환경을 개선해 보다 나은 보금자리를 제공하는 ‘그린 리트로핏’ 기술. 서울시 도시문제 해결형 지원사업의 일환인 이 기술의 중심에 한국건설기술연구원과 국민생활연구본부의 강재식 선임연구위원이 함께 하고 있다. ▲ 국민생활연구본부 선임연구위원 강재식 스마트 시티 구축, 최적의 소재를 찾는 것부터 시작 신재생 에너지원으로 생산한 전력을 에너지로 사용하고 고성능 창호와 단열재로 에너지 효율을 극대화한 주택. 건물 내에서 생산하고 소비하는 에너지를 매순간 모니터링하고 이를 통해 최적의 에너지 소비를 돕는 에너지 절약형 건물은 어느덧 우리의 일상에 가까이 다가와 있다. “스마트 시티를 구축한다는 것은 소재와 부품과 같은 디테일부터 시스템을 구축하고 건물을 시공하는 것을 포함합니다. 에너지와 안전은 항상 밀접한 관계가 있기에 제로 에너지 건물을 가능하게 하려면 그것을 실현하기 위한 최적의 소재를 찾는 일부터가 시작이라고 할 수 있습니다.” 스마트 시티를 완성하기 위해 다양한 영역에서 끊임없는 시도와 연구를 이어가는 동시에 더욱 세심한 부분의 안전을 중점적으로 보완해가고 있다. 건설, 건축 및 자재업계가 현실적으로 당면한 과제를 해결하고 이를 상용화하는데 초점을 맞추어 꾸준한 연구를 이어온 결과 건축물 에너지 저감 기술 관련 눈에 띄는 성장을 이뤄냈다. 에너지 효율을 극대화하고 제로에너지 하우스의 실현을 이루기 위해 다양한 개발 사업에도 함께 했다. 그중 눈에 띄는 것이 바로 ‘그린 리트로핏’ 기술이다. 서울시는 도시에너지 해결형 기술개발 지원사업으로 ‘도시 에너지 취약계층의 주거환경 개선을 위한 패시브 건축기술개발’을 한국건설기술연구원과 함께 하고 있다. 2015년부터 개발된 적정 기술들은 에너지 빈곤층이 거주하는 노후주택에 시범 적용하고 있다. 그림 1. 그린 리트로핏 기술의 분류표 그림 2. 노후된 벽체에 시공하는 단열재 적용 부위 해당 기술은 창과 문에 기밀 방풍재를 시공해 소음과 먼지, 벌레 등의 유입을 막아 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 돕는다. 또한 단열 덧유리 시공을 통해 열손실을 줄이기 위해 덧 유리 단열기술을 도입하고, 벽체와 지분 주위에는 분무식 단열재를 시공해 단열성능도 향상시킨다. 그 외에도 그린 리트로핏은 노후주택에 꼭 필요한 기술을 자랑한다. 덧댐형 초단열재를 활용하면 저렴한 비용으로 간편하게 시공하면서도 결로 하자까지 방지할 수 있다. 건축물의 간단한 정보를 이용해 난방 에너지 절감 효과와 쾌적한 생활공간을 제공할 수 있는 그린 리트로핏은 국민이 체감할 수 있는 이로운 기술로 손꼽힌다 노후 주택에서 행복을 되찾다, 그린 리트로핏 기계 장치에 부품을 새로 넣거나 바꾸어 성능을 향상시킨다는 의미의 리트로핏(Retrofit)에 그린을 더한 그린 리트로핏 기술이 주목받고 있다. 노후 건축물의 부분 또는 전체를 바꾸어 에너지 성능과 효율을 향상시키는 기술로 넓은 의미에서는 리모델링이지만 리모델링에 비해 시공이 용이하고 생활공간의 축소나 거주자의 이동을 최소화한다는 점에 차별성이 있다. 노후주택 대부분이 노후화가 심각하게 진행되어 있고 단열재 시공이 아예 누락되었거나 난방효율이 떨어져 있어 비효율적인 열에너지 환경에 노출되어 있는 경우가 많다. 하지만 노후주택 특성상 구조적 안전성 등의 문제로 인해 창, 문, 벽체, 천장을 전면 철거할 수 없는 경우가 많아 리모델링은 엄두도 내지 못한 채 방치되어 있다. 지속가능한 주거복지 실현과 실효적 주거환경을 확보하기 위해서 이러한 곳에 그린 리트로핏 기술을 적용하고 있다. 해당 기술은 창과 문에 기밀 방풍재를 시공해 소음과 먼지, 벌레 등의 유입을 막아 쾌적한 실내 환경을 유지할 수 있도록 돕는다. 또한 단열 덧유리 시공을 통해 열손실을 줄이기 위해 덧 유리 단열기술을 도입하고, 벽체와 지분 주위에는 분무식 단열재를 시공해 단열성능도 향상시킨다. 그 외에도 그린 리트로핏은 노후주택에 꼭 필요한 기술을 자랑한다. 덧댐형 초단열재를 활용하면 저렴한 비용으로 간편하게 시공하면서도 결로 하자까지 방지할 수 있다. 건축물의 간단한 정보를 이용해 난방 에너지 절감 효과와 쾌적한 생활공간을 제공할 수 있는 그린 리트로핏은 국민이 체감할 수 있는 이로운 기술로 손꼽힌다. ▲ 그림 3. 덧댐형 판상 단열재의 다양한 공법 ▲ 그림 4. 그린 리트로핏 기술 가이드북 활용 ▲ 그림 5. 유형별 노후 창 및 문의 기밀 방풍재 사람이 행복한 곳, 제로 에너지 빌딩 건물이 소비하는 에너지와 생성하는 에너지의 합산이 ‘0’이 되는 건축물을 두고 제로 에너지 빌딩이라 부른다. 이는 에너지 사용량을 줄이는 패시브 하우스와 에너지를 생산하는 액티브 하우스의 만남이라고 볼 수 있다. 단열과 창호 성능의 강화를 통해 에너지 낭비를 줄이고 동시에 신재생에너지를 생산하는 시스템으로 보다 효율적인 에너지 관리를 가능하게 해준다. 제로 에너지 빌딩을 완성하려면 무엇보다 단열 기밀성능이 중요하다. “제로 에너지 빌딩이라는 말에 대한 정의를 새롭게 해야 한다고 생각합니다. 에너지 효율에 집중하는 것도 물론 필요하지만, 무엇보다 그곳에 머무를 사람이 건강하고 쾌적한 시간을 보낼 수 있는 시스템이어야한다는 것이죠. 스마트한 에너지 관리를 바탕으로 최적의 온도에서 가장 행복하게 생활할 수 있도록 하는 구조여야 한다고 생각합니다.” 국민생활연구본부 게시일2020-06-09 조회수 166
• [같이의 가치를 짓다] 지속적인 기술 개발로 보강토 옹벽 지반조사 기술력 인정 지속적인 기술 개발로 보강토 옹벽 지반조사 기술력 인정 보강토 옹벽과 지반 조사 분야에서 탁월한 기술력을 인정받고 있는 ㈜아이디어스는 2015년 9월 첫 발을 내딛었다. 풍부한 연구 경험을 바탕으로 다양한 문화재 보존과 복원 관련 사업에 참여하고 있다. ▲ ㈜아이디어스 이광우 대표 특허 및 컨설팅 수행 실적 기반으로 경쟁력 확보 아이디어스는 한국건설기술연구원 내 창업기업으로 보강토 옹벽과 지반조사 분야에서 10년 이상 축적된 현장 경험과 다수의 특허실적을 보유하고 있다. 창업 후 단기간에 다수의 컨설팅을 수행하며 문화재 보존과 복원사업을 꾸준히 이어오고 있다. 기술로 승부하는 강소기업으로 성장하고 있는 아이디어스는 보강토 옹벽 컨설팅에 뛰어난 기술을 보유하고 있다. 최근 토목현장에서 사용이 증가하고 있는 보강토 옹벽에 대한 설계부터 시공은 물론 안전진단 및 계측 등에 대한 전반적인 컨설팅을 원 스톱으로 수행하고 있다. ‘판형 각재를 이용한 보강토식 옹벽 및 그 시공방법’과 ‘식생기반층 조성을 위한 수직옹벽 녹화기술(다담블록)’은 대표적인 기술이다. 특허등록을 마친 ‘판형 각재를 이용한 보강토식 옹벽 및 그 시공방법’은 목재를 이용해 보강토 옹벽 전면을 구성하는 방식으로 친환경 성토구조물 기술로 인정받고 있다. 이것은 기존 중력식 목재 옹벽 대비 각부재의 연결과 조립, 토사채움, 식생 등으로 이루어져 시공이 용이해 공기를 단축시킬 수 있다. 그리고 전면부(소단부) 식생녹화가 가능해 우수한 미관을 조성할 수 있다는 장점이 있다. 보강토식 옹벽 구축 시 전면판으로 판형상의 각재를 이용하기 때문에 원주목을 이용하는 기존 기술 대비 보강토식 옹벽 시공에 이용되는 자재 가공이 훨씬 용이하다. 또한 판형상 또는 각재 형태의 부재를 가공하는 과정에서는 폐자재를 최소화할 수 있어 옹벽 구축에 사용되는 재료 절감까지 가능해 공사비 절감과 경제성을 향상시킬 수 있다. 친환경적 식생경관 조성으로 다양한 경관 디자인 최근 각 지자체를 중심으로 기존 콘크리트 및 보강토 옹벽 구조물의 외형에 대한 리모델링 사업이 증가하고 있다. 이는 도시 경관성을 향상시키고 범죄예방 및 보행자의 안전성을 확보하는 데에도 도움이 된다. 이러한 필요에 의해 개발된 아이디어스의 식생기반층 조성을 위한 수직옹벽 녹화기술(다담블록)은 자력 생장이 우수한 식물을 블록에 적용해 도시의 미관까지 수려하게 밝히고 있다. 식생 기반토가 자갈 필터층을 통과하여 뒤채움 토사에 연결되기 때문에 별도의 관수 시설 없이 식물 자생이 가능하다. 기존의 단순한 콘크리트 블록이 주는 삭막한 느낌이 아닌 다양한 디자인과 장식으로 주변환경과 조화를 이루는 기술이다. 이 기술은 블록 내부에 넓은 식생 공간을 확보해 더욱 다양한 형태의 경관 디자인을 가능하게 했다. 기존 장비의 문제점을 개선한 휴대용 동적 콘 관입시험기 “보강토 옹벽과 관련한 신공법과 6~7m 깊이의 지반 강도를 측정할 수 있는 특화된 기술을 보유하고 있습니다. 그것은 바로 휴대용 동적 콘 관입 시험기입니다. 이 기술은 특히 기존의 지반조사 분야에서 필요로 했던 부분을 공략할 수 있는 차별화된 기술이고, 무엇보다 현장에서의 필요성이 검증되고 있는 부분이라 생각합니다.” 아이디어스의 이광우 대표는 이렇게 차별화된 기술로 틈새 시장은 물론 해외 시장까지 진출했다. 대형장비의 진입과 조사가 불가능한 현장에서 상부지층의 구분과 지반의 연속강성을 효과적으로 측정할 수 있는 휴대형 동적 콘 관입 시험기를 활용해, 보다 면밀하고 전문적인 방식으로 진행된다. 최근 지반조사의 주요 문제점인 장비 진입과 경제성에 대한 대책 기술로 문화재를 비롯한 하천제방, 저수지 제방, 보강토 구조물 등 기존 시설물의 손상을 최소화해야 하는 현장에서 필요성이 증가하고 있다. 이러한 기술을 기반으로 문화재 관련 기술지원 분야에서도 성과를 내고 있다. 문화재 보존과 발굴, 복원사업 등에서 발생하는 지반조사와 토목설계, 안전진단, 안정성 평가 등과 관련된 기술지원 사업도 수행하고 있다. 저비용 고효율, 스마트한 말뚝 시공 장비로 해외 시장 진출 기존 대부분의 말뚝 장비 업체가 2대 이하를 보유하고 있는 영세함, 일본산 장비의 노후화는 아이디어스에게 시장 진입의 장벽인 동시에 기회가 되었다. 지역 전문업체와의 상생 협력 체계를 구축하며 다양한 시도를 해온 결과 기업 경쟁력은 나날이 탄탄해져갔다. 현재 해외진출 사업을 위한 연구개발도 활발하게 진행되고 있다. 2축 스크류를 갖는 스마트 말뚝시공장비 개발로 기존 말뚝시공장비보다 이동 및 시공성이 우수한 장비를 개발했다. 최근 건설기술개발이 한창인 베트남에 사업을 적용하는데 성공한 아이디어스는 우수한 국내 기술을 알리는 데 앞장서고 있다. 인프라안전연구본부 게시일2020-06-09 조회수 213
• [같이의 가치를 짓다] 기술을 넘어 3차원 디지털로 새로운 세계를 열다 기술을 넘어 3차원 디지털로 새로운 세계를 열다 길에서나 물속에서나 특이한 동물을 발견하면 알쏭달쏭 도무지 알 방법이 없어 답답한 적이 있는가? 겉으로 보기엔 멀쩡한 물건인데 내부를 들여다보고 실망했던 적이 있는가? 이 궁금증을 해결하는 기술이 X-ray CT다. 비단 이뿐만 아니라 산업용 소재 분석에도 활용되어 보다 신뢰할 수 있는 제품을 만들도록 내부 분석 데이터를 제공한다. 재료 내부구조 기반 성능 평가 기술을 세계최초로 상용화한 곳이 바로 ㈜에크미다. ▲ ㈜에크미 김광염 대표염선 주임주무원 모든 사물의 내부구조를 3차원으로 보여준다 “우리는 지구가 핵, 맨틀, 지각 등으로 구성되어 있다는 것을 잘 알고 있습니다. 하지만 인간이 실제로 땅속을 직접 관찰한 깊이는 10㎞ 정도에 불과하고, 이것은 지구의 반경 약 6,400㎞와 비교할 때 양파 껍질 한겹 정도 수준입니다.” 미래융합연구본부 김광염 연구위원은 국내 지반 분야의 권위자로, 오랜 연구를 통해 지하 깊은 곳의 비밀을 밝혀 온 사람이다. 땅속을 대상으로 20여 년 동안 연구를 수행하면서 눈으로 볼 수 없는 내부 모습에 큰 호기심을 가지게 된 그는 X-ray 단층장비를 이용해 여러 재료의 내부구조를 분석할 수 있게 되면서 ㈜에크미를 창업, 본격적인 기술개발에 나서게 됐다. 연구 중에 주로 다뤄왔던 암석, 흙 등은 금속, 유리 등과는 달리 균질성이 거의 없는 매우 복잡한 구조로 구성되어 있습니다. 암석을 수없이 부수고 여러 성질을 측정하는 실험을 수행하면서 내부구조를 정확히 볼 수 있다면 얼마나 좋을까라는 고민을 하던 중에, 의료용으로 활용되는 X-ray CT(Computed Tomography)를 산업용으로도 활용할 수 있겠다는 것을 알게 되었죠. X-ray CT로 재료의 내부구조를 확인하게 되면서 연구는 새로운 전환점을 맞이하게 됐고, 덕분에 많은 논문과 지적재산권을 확보할 수 있었습니다.” 그가 이 장비와 핵심 기술을 많은 사람들이 활용할 수 있도록 해야겠다고 마음먹은 것은 어쩌면 당연한 일이었다. 1. X-ray CT 촬영 모습 2. X-ray CT 이미지를 기반으로 한 재료 내부 분석 산업소재 분야에서 해마다 많은 기술료와 로열티를 해외 업체에 지불하는 현실에서, 이 기술을 통해 불필요한 지출을 줄이고 국가에 기여하고 싶은 꿈을 꾸게 된 것이다. 그 결과로 탄생한 것이 지금의 ㈜에크미(E㎝E)다. 염선 주임주무원은 “아직은 기술 활용 초기 단계로, 기술 인지도가 낮아 널리 활용되고 있지는 않다”면서, “내부구조를 3차원 디지털 라이브러리로 구현한다는 발상이 아직은 낯설다”고 말한다. 땅속 깊이 있는 재료를 디지털화한다는 것은 아직까지 국내 사례가 많지 않습니다. 최근에 문화재청과 국립낙동강생물자원관에서 문화재와 생물의 표본을 디지털화하는 작업을 진행해왔는데, 산업 분야에서는 활용도가 높지 않아요.” 염선 주임주무원은 기술 활용도가 낮은 이유를 ‘고가 비용’일 것이라는 염려에서 찾는다. 사실상 해외 분석 업체에 비해 저렴한 비용임에도 불구하고 제대로 분석 기술을 제공해주는 곳이 많지 않을 뿐 아니라 기술 자체가 생소한 것이 현실이다. 이것이 ㈜에크미가 더욱 사업화에 매진해야 하는 까닭이다. “X-ray CT를 통한 3차원 가상 디지털 라이브러리 구축 기술은 재료를 훼손하지 않으면서 고해상도의 이미지와 내부 분석 데이터를 얻을 수 있고, 비교적 큰 크기의 재료도 분석할 수 있습니다. 재료나 표본이 극히 적을 때, 오래 보존해야 하는 것일수록 분석 실험 횟수를 줄이는 것이 필수인데, 이를 위해서도 X-ray CT 기술이 정답이라 생각해요.” 산업적 활용도 높은 X-ray CT 기술에 대한 관심 필요 ㈜에크미는 X-ray CT 기술을 기반으로 재료 내부구조를 X-ray 투시기법을 이용해 3차원으로 그대로 재현할 수 있는 기술, 재현된 3차원 구조를 이용하여 재료의 다양한 성질을 평가하는 분석 기술, 재료기반의 고급 분석과 해석을 위한 기초자료 제공 서비스 등을 핵심 서비스로 제공하고 있다. 최근에는 자동차에 들어가는 기계 부품을 제조하는 회사, 임플란트 제작회사, 전자제품 제조회사 등의 의뢰를 받아 역설계 및 제품의 프로토타입 제작을 위한 제품의 3차원 설계자료를 제공하였다. 또 3D 프린팅 제품을 위한 3차원 도면 파일 제공 관련된 서비스도 진행하고 있다. “X-ray CT 장비는 대학연구실 등에 소규모로 갖춘 곳이 있고, 정부출연연구기관의 경우 세 곳에서 보유하고 있습니다. X-ray 자체는 최초로 뢴트겐이 발견(1895년)한 전자기파의 한 종류입니다. 자외선보다 파장이 짧고 투과 능력이 강하기 때문에 재료의 내부를 투시해 보기 위한 목적으로 의료용으로 많이 활용되고 있죠. X-ray의 투과 정도가 재료 내부의 밀도와 원자번호 등에 따라 달라지는 성질을 이용해 내부구조를 3차원으로 보여줄 수 있고, 내부의 특정 밀도를 갖는 구성물질을 따로 분리할 수도 있어요.” 그는 한국건설기술연구원에서 활발히 진행되는 연구 중 하나인 고성능 콘크리트 구조체, 경량 콘크리트 재료 등의 핵심 요소인 내부 골재의 분포, 기공의 양·크기 분포 등을 X-ray CT를 이용하면 쉽게 분석할 수 있다고 말한다. “하지만 상업적으로 활용하고 있는 곳은 거의 없죠. 제품의 결함을 조기에 발견하여 신뢰성을 확보하기 위해서 기업들이 X-ray CT 기술에 관심을 갖고 적극 활용해줬으면 좋겠어요.” 우리 제품 경쟁력 확보에 큰 도움이 될 것 창업 이래 지금까지 ㈜에크미의 주요 고객은 학교와 연구소에서 근무하는 연구자들이었다. 근래에 들어 기업들이 조금씩 X-ray CT에 관심을 갖고 조심스레 노크를 하고 있는 중이다. “아직까지는 의료 목적 외에도 활용될 수 있다는 것을 잘 모르고 있기 때문에 논문이나 해외 학술활동을 통해 우리 기술을 접한 연구자들이 서비스를 의뢰하였습니다. 이러한 연구자들은 재료의 내부를 단순히 3차원으로 확인하는 목적 이외에 다양한 분석에 활용을 고려하게 됩니다. 저희는 그동안 축적한 경험과 기술력을 이용해 연구자들의 연구 컨설팅도 무료로 서비스하고 있고, 다양한 분석 방안을 추가로 제안하고 있습니다.” 의료용이라는 인식을 넘어 산업적으로 X-ray CT 기술을 도입하는 초기 단계는 달성한 것 같다는 김광염 연구위원과 염선 주임주무원. 이제는 홍보를 통해 인지도를 높이는 단계에 진입하였다. 국가적인 사업에도 ㈜에크미의 X-ray CT 기술이 톡톡히 활용되고 있다. “국립낙동강생물자원관에 우리나라에서 주요 서식하는 표본 어종과 생물의 3차원 디지털 라이브러리 구축 사업을 야심차게 진행하고 있습니다. 이를 통해 관람객들이 다양한 물고기와 곤충들의 외형, 내부 구조를 가상 현실과 증강현실 등의 기술을 이용하여 관찰할 수 있게 될 겁니다. 또 문화재를 발굴할 때 비파괴 방법으로 분석하는 작업도 추진하고 있어요. 전세계적으로 문화재와 같은 보존가치가 높은 재료들을 X-ray CT를 통해 가상 박물관에 디지털로 전시하기 위한 노력을 진행하고 있는데, ㈜에크미도 이 사업을 중점적으로 진행할 계획입니다.” 향후 국제적인 사업에도 진출해 ㈜에크미가 보유한 기술을 선보이고 싶다는 김광염 연구위원. 미국과 중국 등에 진출해 기술력을 인정받았고, 조만간 스웨덴과도 사업을 진행할 예정이다. 아직은 관련 기술 업체가 많지 않은 상황으로, 기존 업체의 견제를 뚫고 ㈜에크미라는 이름을 각인시키겠다는 것이 최종적인 목표다. ▲ X-ray CT 스캔을 통해 3차원 영상이 탄생하는 과정 미래융합연구본부 게시일2020-06-07 조회수 486
• [사업화유망기술] 안전을 담보하는 최선의 대책은 점검으로부터 비롯된다. 안전을 담보하는 최선의 대책은 점검으로부터 비롯된다. 안전에 대한 강조는 아무리 해도 지나침이 없다. 1994년 성수대교 붕괴라는 대형 사고를 겪으며 시설물의 안전점검과 유지관리 에 대한 중요성이 대두되고 있다. 그러나 현재처럼 인력에 의한 점검 방법으로는 한계가 있을 것으로 판단, 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 기술에 대한 연구에 착수하게 되었다. ▲ 인프라안전본부 선임연구위원 김형열 기존에 시행되던 노후시설물 안전점검의 한계 시설물의 안전관리는 노후시설물의 기능과 안전을 유지하기 위한 점검, 관리업무가 핵심이다. 일반적으로 시설물의 사용연수가 30년을 경과하면 노후시설물로 구분하고 있으며, 2018년 기준으로 우리나라 전체 시설물 가운데 노후시설물 비율은 5% 정도이지만 2030년에는 37%로 급격하게 증가될 예정이다. "우리나라 시설물이 70~80년대에 많이 지어지다 보니 상당히 노후화되었다고 봐야합니다. 노후시설물의 문제 점을 조기에 발견하고 적절한 조치를 실시하는 것이 필요 하지만, 현재 하고 있는 것처럼 인력에 의존한 점검만으로는 앞으로 급격하게 증가되는 노후시설물을 효과적으로 점검하는 것은 불가능할 것으로 판단했습니다. 또 하나 당면한 문제가 고령화 사회로 접어들면서 인력은 줄어 드는데 노후시설물은 급격하게 증가하는 상황이니 보다. 효율적인 방법을 모색해야 하지 않을까 하는 생각이 들었습니다." 기존 시설물의 안전점검 방법은 사람이 직접 투입돼 육안으로 살펴보는 것이었다. 그러다보니 고층건축물이나 장대교량과 같은 대형 시설물은 점검자가 가까이 가서 확인하기에는 한계가 있었던 것이 사실. 최근 들어 드론이 시설물 점검에 활용되고 있지만, 수동으로 조작되는 기존 운항 조작방식과 촬영기법으로는 시설물의 손상 여부를 파악하기 어렵고, 열화 부위에 근접 접근이 여의치 않아 정밀촬영이 불가능하다는 애로사항이 있었다. ▲ 그림 1. 노후 시설물 현황 4차 산업혁명 도래를 맞아 신기술을 접목한 시설물 안전점검 기술을 선보이다. 이 같은 문제점을 해결하기 위해 시설물의 거동을 분석할 수 있는 센서를 설치하고, 상시 계측된 데이터를 실시간 분석해 시설물의 문제점을 조기에 발견하는 등 시설물 스마트 안전관리 연구 개발사업을 기획했다. “시설물 고정점에 설치된 센서 이외에 시설물의 상태를 점검하기 위해서는 육안 점검이 필요하고, 시설물에 설치 된 수백, 수천개의 센서에서 이상신호가 발생하는 경우 문제점을 점검자가 확인하는 과정이 필요한 만큼 이 과정에 무인비행체를 활용하는 것이 효과적이라는 판단을 하게 됐습니다.” 지난 2017년부터 연구에 착수한 무인비행체를 활용한 시설물 유지관리 기술은 기존 방식의 한계를 개선했다는 점에 의의가 있다. "현재 시행되고 있는 무인비행체를 활용한 시설물 안전관리 현황과 문제점을 조사해보 └ 인프라안전연구본부 게시일2019-09-03 조회수 307

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