다산기업 "교량 점검시설 고정장치 국내 첫 양산" ㅣ 융복합기술로 교량 수명 늘린다
다산기업 "교량 점검시설 고정장치 국내 첫 양산"
충북 충주의 도로 안전시설물 제조기업인 다산기업(대표 장혜영)은 올해 교량 점검시설 보강 고정장치 및 경고음 장치의 대량생산에 나선다. 이 회사는 교량 점검시설의 고정장치가 부식되거나 하중을 견디지 못해 발생하는 안전사고를 방지하기 위해 지난해 국내 처음으로 이 장치를 개발했다. 장혜영 대표는 8일 “2018년 충남 공주에서 교량 보수작업 중이던 근로자의 교량점검 시설이 무너진 사건을 계기로 장치를 개발했다”며 “근로자들이 안전한 시설물에서 작업할 수 있는 환경을 조성한 데 의미가 있다”고 말했다.
장혜영 다산기업 대표가 충주 본사 공장에서 알루미늄 교량 배수시설의 장점을 설명하고 있다. 강태우 기자
이 기업은 올해 5억원을 들여 이동식 분사형 도료 설비와 교량에 체결하는 콘크리트 매립형 안전장치(교량 점검시설 매립 앵커) 양산에도 들어갔다. 콘크리트 매립형 안전장치는 한국도로공사와 국내 대학이 공동으로 구조성능을 시험한 결과 기존 교량(350㎏)보다 점검시설이 견딜 수 있는 하중(5700㎏)이 15배 이상 높은 것으로 나타났다. 윤재근 공동대표는 “이 제품이 안성~성남고속도로 교량에 설치됐고 앞으로 고속도로와 신규 도로의 교량 건설 현장에도 설치될 예정”이라고 말했다.
이 회사는 도로 철제 가드레일, 교량 배수시설, 도로 표지판 등 도로 안전시설물을 국토관리청, 한국도로공사, 지방자치단체 등에 공급한다. 이 회사가 개발한 알루미늄 교량 배수시설은 모래받이 일체형 배수 파이프 형태로 제작돼 여름철이나 겨울철 배수 막힘으로 인한 도로 결빙과 물 넘침을 막을 수 있다. 에이치(H) 형태의 구조로 만들어 별도 장비나 기구 없이 배수관도 쉽게 청소할 수 있다. 2016년부터 한국도로공사와 기술협약을 맺고 제품을 공급 중이다.
융복합기술로 교량 수명 늘린다
이제 4차 산업기술의 융합으로 교량의 효과적인 유지관리가 가능하다.
지난 2000년에 준공된 영종대교 현수교는 세계 최초로 설계·시공된 3차원 자정식 도로·철도 복층의 현수교로 당시 국내에서 보지 못했던 구조시스템이 적용돼 화제를 모았다.
[참고자료] 구조물 6자유도 동적거동 정밀계측 시스템 개요/카이스트
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그리고 최근 다양한 4차 산업기술의 도입·적용으로 안전과 유지관리 측면에서 새롭게 주목받고 있다.
영종대교 현수교는 당시 국내 최초로 동적안전성을 확인하기 위해 강제진동실험을 통한 내풍 설계 가정 계수를 검증했으며 첨단 센서로 교량의 환경영향과 그에 따른 구조적 응답을 실시간 계측·분석하는 과정을 거쳤다. 이 과정에서서해대교와 같이 국내에서 최초로 체계적으로 설계·구축된 1세대 계측시스템을 적용했다.
현재는 정밀도가 향상된 첨단 RTK GPS시스템, 센서 간 실시간 데이터 융복합기술과 국내 최초 피로균열 실시간 탐지 신기술인 PZT센싱 시스템이 활용되고 있다.
특히 세계 최초로 케이블밴드볼트 축력 실시간 모니터링시스템과 전문 관리 플랫폼 구축 등 3세대 계측시스템의 운영이 매우 특징적이다.
케이블밴드는 시간이 경과함에 따라 여러 가지 요인으로 저하되며 저하된 축력을 적절하게 관리(안전율 3.0)해 재도입하지 않으면 케이블밴드의 슬라이딩, 주케이블 손상 등이 발생돼 교량의 안전성에 큰 영향을 미치게 된다.
또한 운영관리 측면에서 재난관리시스템, 상시 관리시스템, 손상관리시스템, 형상관리시스템, 영종대교 실시간 지진안전성평가시스템 등을 통해 업무시간 이외에도 재난, 이벤트 발생 시 관리자에게 보고가 이뤄지도록 했다는 점도 눈여겨 볼만 하다.
동북아의 허브 인천국제공항의 주요 도로인 인천국제공항고속도로를 관리·운영하고 있는 신공항하이웨이(주)는 국내 최초 민자도로 운영기업이다.
IT기술을 접목한 지능형 교통시스템, 국내 최초 기후반응 지능형 가변 속도단속시스템 그리고 GPS·첨단계측시스템 등을 통해 보다 안전하고 편리한 도로·교량관리에 최선을 다하고 있다.
현재 영종대교와 방화대교 계측시스템에는 523개 첨단계측센서와 유지관리 센서가 설치돼 운영 중에 있고 10분 MMA·100Hz의 실시간 이벤트 데이터가 저장돼 있다.
물리적인 특성을 가지고 있는 각각의 이력데이터는 주파수분석기법, 신호처리기법·필터링, 구조해석 S/W검토 등 다양하고 복잡한 데이터 처리를 거치게 된다.
하지만 계측 이력 데이터의 양이 방대해 일부 중요 센서에 대해 수행되고 있는 한계가 있어 신공항하이웨이는 전체 센서를 활용한 장기적이고 세밀한 거동변화를 분석·평가·판단할 수 있는 인공지능(Artificial Intelligence;AI) 기반 계측운영 플래폼(AI-Based Bridge Health Monitoring Platform)을 개발 중이다.
신공항하이웨이 교량계측센터 배인환 센터장(사진)은 “현재 국내에서는 인공지능 기반 교량 가속도센서 동적응답 분석 모델개발(한국시설안전공단) 등 일부 센서에 대해서 연구되고 있으나 향후 AI기반 장기계측 이력데이터 분석·손상도추정 기술이 실제 교량계측시스템에 적용되리라 기대한다”고 설명했다.
신공항하이웨이는 현재 개발된 계측시스템(BHMS)의 효율성을 높이고 예방적 유지관리기능을 제고하기 위한 AI기반 계측이력데이터 분석플랫폼 개발, 적외선카메라 기반 피로균열 탐지기술 그리고 계측시스템과 교량관리시스템(BMS)의 정형·비정형 데이터분석을 통한 교량부재단위 손상발생패턴 도출모델 개발 등에 대해서도 적용성 검토 계획을 수립하고 있다.
배 센터장은 “선진국의 경우 노후화에 따른 최적의 유지관리방안 기술이 개발·도입되고 있지만 국내의 경우 AI기반 계측데이터 분석기술 등이 아직 초보적인 수준으로 이에 대한 활발하고 체계적인 연구가 필요하다”며 “관련 연구기관과 실제 이력데이터를 보유하고 있는 관리기관과의 원할한 협업이 필요한 시점이라고 생각한다. 신공항하이웨이는 전문가 그룹의 적극적인 협력과 기술교류를 통해 이러한 부분을 적극 개선해 나갈 것”이라고 전했다.
[공학저널 김하늬 기자]
