한국건설기술연구원(이하 건설연)은 7월22일 교량케이블에서 발생하는 이상신호를 자동감지하고 케이블상태를 스스로 분석해 문제를 예측할 수 있는 ‘사물인터넷(IoT) 기반 자율형 케이블모니터링시스템’을 개발했다고 밝혔다.

 

대표적인 케이블 지지구조물인 사장교는 구조적인 효율성과 미관이 뛰어나 꾸준히 건설되는 추세다. 대부분의 사장교는 △가속도 △변형률 △온도 △풍속 등을 상시 수집해 관리하고 있다. 특히 케이블 장력 정밀모니터링이 안전관리의 핵심요소다.

 

기존 유선기반 계측시스템은 센서와 로거(수집장치) 연결 후 케이블보호를 위해 관을 설치해야 하는 문제가 있다. 이를 해결하기 위해 사물인터넷센서들을 사용하고 있으나 대부분 센서는 단순 데이터전송과 장비제어기능에 국한돼 있다. 이에 따라 대량의 데이터를 중앙처리방식으로 운영하게 되고 결국 사물인터넷 핵심인 분산처리 장점을 살리지 못하는 한계가 있다. 또한 케이블 움직임을 센서로 측정하더라도 이를 장력값으로 추정하는 데에는 기술적제약이 따른다.

 

 

이러한 문제를 해결하고자 박영수 건설연 구조연구본부 연구팀장은 센서와 알고리즘을 통합해 교량케이블에서 발생하는 이상신호를 자동감지하고 케이블상태를 스스로 분석해 문제점을 예측할 수 있는 ‘사물인터넷 기반 자율형케이블모니터링시스템’을 개발했다. 이 시스템은 센서가 수집한 데이터를 자체적으로 분석해 유의미한 정보만 무선(LTE)으로 전송해 전력소모를 최소화하며 별도 무선인프라 없이 통신할 수 있다. 시스템 내부에는 저장공간 256GB를 확보해 통신장애 발생 시에도 데이터의 안정적인 저장 및 재전송이 가능하다.

 

 

 

연구팀이 신규개발한 시스템을 서울시에서 관리 중인 올림픽대교 케이블 2개소에 2024년 시범적용한 결과 기존 유선계측시스템의 장력측정값 대비 평균 오차율 0.5%로 높은 정확도를 입증했다. 현재는 동남아시장 진출을 위해 필리핀 팡길만 교량(Panguil Bay Bridge)에 설치해 현지 적용가능성을 검증 중이다.

 

 

나아가 타 시설물의 확장성 검증을 위해 기상청 국립기상과학원에서 운영 중인 보성 기상관측탑(전라남도 보성군 소재, 높이 307m)에 개발기술을 지난해 6월 적용했다. 그 결과 개발센서에서 측정한 데이터를 서버로 전송 시 수집된 △데이터수신율 99% △장력탐지율 98.5%로 우수한 성능을 보였다.

 

박선규 건설연 원장은 “이번 기술을 실시간 대용량 데이터처리가 요구되는 환경에서도 효과적으로 활용할 수 있는 경제적이면서도 효율적인 시설물의 안전관리방법”이라며 “앞으로도 다양한 사회기반시설에 신뢰성 높은 안전관리가 이뤄질 수 있도록 지속적인 연구개발을 이어가겠다”라고 밝혔다.

 

이번 성과는 과학기술정보통신부의 지원으로 건설연 중소·중견기업 지원사업(주요사업 대과제 5) ‘Edge computing을 활용한 도메인지식 기반 자율케이블모니터링시스템구현 연구(2024~2024)’과제를 통해 개발됐으며 해당기술은 이노온에 기술이전했다.