구조물 안전성을 정확하고 간편하게 측정해 대형 사고를 미연에 방지하는 센서 기술이 국내에서 개발됐다. 위험 부위를 효과적으로 찾아 지속 점검·관리할 수 있는 안전체계를 마련할 수 있게 됐다.
한국표준과학연구원(원장 박상열)은 권일범 안전측정센터 박사팀이 한국건설기술연구원 신경망센서 연구팀과 함께 구조물 내 변형이 집중되는 위치를 찾아 측정하는 '스마트 광섬유 센서'를 개발했다고 13일 밝혔다.
이 기술은 정확한 변형 발생 지점을 찾기 어려웠던 그동안의 기술 문제를 해결한다. 기존에는 '분포형 광섬유 센서'를 활용했는데, 복잡한 주파수를 제어해야 하고 길게는 수십㎞에 달하는 광섬유를 사용해 외부 영향에 취약했다. 광섬유 굴절률 변화로 실제 취약점을 찾지 못하는 경우가 많았다. 정확한 변형 지점을 찾지 못해 관리가 늦어지면 구조물에 계속 무리가 가 노후화가 가속된다.
광섬유를 활용한 취약점 파악은 섬유 양 끝단에서 빛을 쏘고, 이들이 서로 만나는 지점 정보를 읽어 들이는 방법을 쓴다. 주파수 조작으로 빛이 만나는 지점을 제어했는데, 주파수의 경우 쉽게 왜곡돼 정확도 하락 원인이 됐다. 반면에 연구팀은 빛을 쏘는 시간에 차이를 두는 방식을 도입해 정확도를 높였다. 이 결과로 감지 광섬유를 최소화해도 정확한 하중 지점을 찾을 수 있게 했다.
이미 테스트도 마쳤다. 교량 모형 강철 구조물, 지반 강화 구조물인 '그라운드 앵커'에 적용해 실험을 마쳤다.
연구팀은 이 기술을 교량, 댐, 터널 등 사회 인프라부터 화학·원자력 플랜트, 철도, 항공기, 우주 발사체 등 다양한 구조물 안전성 모니터링 측정에 활용할 수 있다고 설명했다.
권일범 박사는 “이 기술로 마치 사람이 통증 부위를 스스로 감지하는 것 같은 기능을 구조물에 적용할 수 있게 됐다”며 “하중 지점을 자동으로 탐지하는 스마트 구조물 구현이 가능하다”고 말했다.
대전=김영준기자 kyj85@etnews.com
