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[사업화유망기술] 안전을 담보하는 최선의 대책은 점검으로부터 비롯된다.
  • 작성자플랜아이
  • 작성일시2019.09.03
  • 조회수242

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
 
▲ 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
 
▲ 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 조사해보니 드론의 비행시간이 너무 짧고, 수동조작으로는 시설물에 접근하기 어려우며, 특히 풍속으로 인해 피사체 점검 및 촬영을 위한 호버링이 어렵다는 문제점이 있었습니다. 또한 카메라 각도의 제한으로 시설물의 하부를 촬영할 수 없다는 한계점도 발견할 수 있 었습니다.”


이 같은 문제점을 해결하기 위해 드론에 카메라 및 지지대와 일체화된 회전본체를 장착해 수평을 유지할 수 있도록 하고, 근접촬영 지시가 수신되면 회전 본체를 0도부터 360도까지 회전시켜 시설물 측면과 정면, 아랫부분까지도 카메라 촬영이 가능하도록 했다. 이밖에도 자동거리 측정기를 통해 시설물 표면까지의 거리를 측정한 후 드론이 미리 설정된 안전한 거리 도달 시까지 자동으로 근접시킬 수 있고, 원격조정도 가능하도록 했다.


이 기술은 사물인터넷을 기반으로 하는 센서를 무인비행체를 이용하고 있다는 점에 의미를 두고 싶습니다. 1차 적으로 센서에 의해 시설물의 이상거동을 계측하고, 드론 영상 촬영에 의해 2차적으로 시설물의 이상거동을 정밀 계측함으로써 시설물의 이상 거동 유무를 판단할 수 있습니다.”

 

그림 2. 기존 드론 점검 방법 그림3. 무인기 비행체를 이용한 시설물 유지관리 기술의 특징및 장점
 
▲ 그림 2. 기존 드론 점검(좌)  ▲ 그림3. 무인기 비행체를 이용한 시설물 유지관리 기술의 특징및 장점(우)

 

 

기술실용화를 통해 시설물 안전점검을 위한 튼튼한 초석이 되길


시설물은 인간의 생애주기와 같이 설계시공 유지관리의 단계를 거친다. 유지관리가 필요한 노후시설물은 그 수를 가늠하기가 어렵고 또 다양해 일일이 사람의 손을 거치기에는 분명 한계가 있다. 따라서 '시설물 근접 촬영용 무인 비행체 시스템 및 이를 이용한 촬영방법', '사물인터넷 기 반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템 및 그 방법에 대한 기술이 2017년 각각 특허로 출원해 국 내 및 미국에 특허 등록돼 개발기술의 독창성과 신규성을 인정받은 것은 남다른 의미를 가진다.


특히 사물인터넷 기반 센서와 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 시스템 및 그 방법에 관한 특허는 무인비행체를 개발하는 중소기업과 통상실시 조건으로 기술이전 계약이 체결돼 기술이 이전된 상태다.


"특허를 받았지만, 이를 실용화하지 못하면 그 기술은 사장되고 맙니다. 연구진이 개발한 기술이 실용화되어 시설물 안전관리 업무에 적용되기 위해서는 장비 및 시스템 개발이 필요합니다. 따라서 이 기술은 무인비행체 제작과 자동항법과 관련된 기술력을 보유한 중소기업에 기술이전을 통해 실용화하는 것이 연구진의 목표이며 실용화 과정에서 문제점이 파악된다면 공동연구개발을 통해 해결해 나갈 계획입니다. 향후 우리 기술이 실무에 이용된다면 연구진으로서 보람도 클 것 같습니다.”


이밖에도 시설물 근접 촬영용 무인비행체에 비파괴 실험 장비를 탑재하면 시설물 점검 시 비파괴시험 및 시료채취가 가능할 것으로 기대되는 만큼 이 특허기술을 기업에 이전해 기업과 공동으로 실용화 기술개발과제를 수행했으면 하는 것이 연구진의 바람이다. 나라 안팎으로 크고 작은 사고를 겪으며 안전 불감증에 대한 경각심이 부각되고 있는 지금, 점검을 통한 예방이 최선의 대책이다. 연구진의 바람처럼 특허 받은 기술이 실용화돼 인명과 재산을 보호하는 튼튼한 초석이 되길 바라마지 않는다.

 

그림 4. 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 기술 활용 방안
 
▲ 그림 4. 무인비행체를 이용한 시설물 유지관리 기술 활용 방안

 

 

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