교량이 스스로 이상 감지…건설연, 자율형 케이블 안전시스템 개발

[이데일리 이다원 기자] 한국건설기술연구원(건설연)이 교량 케이블의 이상 신호를 스스로 감지하고 진단하는 ‘사물인터넷(IoT) 기반 자율형 케이블 모니터링 시스템’을 개발했다고 22일 밝혔다.

필리핀 팡길만 교량(Panguil Bay Bridge) 계측시스템 설치 사진. (사진=한국건설기술연구원)

건설연 구조연구본부 연구팀(팀장 박영수)은 사장교와 같은 케이블 지지 구조물의 안전성을 높이기 위해 센서 자체에 분석 기능을 탑재하고 실시간으로 유의미한 정보를 추려 무선 전송할 수 있는 분산처리형 스마트 센서 시스템을 개발했다.

기존의 유선 기반 계측 방식의 단점을 개선하고 고정밀 데이터 분석과 효율적인 통신 방식을 접목한 기술로, 향후 다양한 사회기반시설의 안전관리 혁신을 이끌 수 있을 것으로 기대하고 있다.

이 시스템은 케이블의 진동이나 움직임으로부터 이상 징후를 감지하고, 장력 상태를 자동 추정하는 기능을 갖췄다.

센서 내에서 자체적으로 수행하며 LTE 기반 통신으로 필요한 정보만 서버에 전송해 전력 소비를 줄였다. 기존 유선 시스템 대비 설치가 간편하고, 관로 공사나 복잡한 배선 없이도 운영 가능하다는 장점이 있다.

시스템은 256GB 저장공간을 내장해, 통신 장애 발생 시에도 데이터를 손실 없이 보관하고 재전송할 수 있다. 전력 효율과 통신 독립성을 동시에 확보한 설계다.

건설연은 실제 교량과 초고층 시설에서 실증 실험을 진행하며 상용 시스템 수준의 정밀도를 입증했다. 서울시가 관리하는 올림픽대교 케이블 2곳에 시범 적용한 결과, 기존 유선 계측 시스템의 장력 측정값과 비교해 평균 오차율이 0.5%에 불과했다.

케이블 자율 모니터링 알고리즘 탑재를 위한 시작품. (사진=한국건설기술연구원)

또한 동남아시아 시장 진출을 위해 필리핀 팡길만 교량(Panguil Bay Bridge)에 설치해 현지 적응성과 운용 가능성을 테스트하며 기술 확산 가능성도 확인하고 있다.

타 시설 적용성 검증도 이뤄졌다. 연구팀은 2024년 6월, 전남 보성군에 위치한 307m 높이의 보성 기상관측탑에 해당 시스템을 설치했다. 데이터 수신율은 99%, 장력 탐지율은 98.5%로 우수한 성능을 기록하며, 고층 타워나 풍력발전기 등에도 적용 가능한 범용 기술임을 확인했다.

이번 기술은 과학기술정보통신부의 ‘엣지 컴퓨팅을 활용한 도메인 지식 기반 자율 케이블 모니터링 시스템 구현’ 과제 지원을 통해 개발됐다. 건설연은 해당 기술을 ㈜이노온에 이전했으며, 중소·중견기업의 기술경쟁력 제고에도 기여하고 있다.

박선규 건설연 원장은 “이번 기술은 실시간 대용량 데이터 처리가 요구되는 환경에서도 효과적으로 활용할 수 있는 경제적이면서도 효율적인 시설물의 안전관리 방법”이라며 “앞으로도 다양한 사회기반시설에 신뢰성 높은 안전관리가 이뤄질 수 있도록 지속적인 연구개발을 이어가겠다”고 말했다.