건설연, 사장교 케이블 안전점검을 위한 비파괴검사 로봇 개발
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청진기로 교량의 구조 안전성 확인한다
신속·정확·안전한 점검 기술로 국민 안전에 기여
한국건설기술연구원(원장 김병석, 이하 건설연)은 사장교의 케이블 손상을 사전에 감지할 수 있는 비파괴검사 기술을 개발했다고 밝혔다.
사장교란 주탑에서 비스듬하게 드리운 케이블을 이용해 교량의 하중을 지탱하는 형태의 교량이다. 구조적으로 사장교를 지지하는 케이블이 제 역할을 하지 못하면 전체 교량의 안전에 큰 영향을 미치게 된다. 이에 건설연에서는 사장교에서 케이블 구조물의 단면이 정상인지 여부를 청진기처럼 비파괴적으로 검사할 수 있는 전자기 기반의 비파괴검사 센서를 개발했다.
사장교의 중요한 구조체 중 하나인 케이블이 여러 이유로 인해 손상되어 제 역할을 하지 못하게 되면, 큰 안전사고로 이어질 위험이 있다. 특히, 해상에서 육지와 섬을 연결하거나 만을 가로지르기 위해 건설된 장대 교량들은 대부분 사장교와 같은 케이블 지지 구조로 설계된다. 이러한 해상 교량은 염분을 품은 해풍으로 인한 부식 발생 가능성이 높기 때문에 유지관리 및 보수가 매우 중요하다. 만약 부식 등이 이미 진행 중이라면, 즉시 발견해 보수해야 하는데, 사장교의 케이블 구조물은 높은 주탑에 설치되어 있고, 보호재로 단단히 덮여있기 때문에 육안 점검에는 한계가 있다.
이에 건설연 구조연구본부의 조창빈 박사 연구팀은 건설연 주요사업을 통해 전자기를 이용하여 청진기처럼 케이블의 부식과 같은 손상을 진단할 수 있는 비파괴검사 센서를 개발했다. 케이블은 자기장에 반응하는 금속으로 되어 있지만 케이블을 감싸고 있는 보호재는 자기장에 전혀 반응하지 않는 물질로 이루어져 있기 때문에 전자기 원리를 이용하면 케이블의 상태를 정확히 진단하는 것이 가능하다.
또한, 연구팀은 교량 케이블의 상단부까지 비파괴검사 센서를 견인해 올라갈 수 있는 자동 로봇을 도입해 작업자 안전사고의 위험을 현저히 낮췄다. 그리고 측정된 신호를 분석해 손상 여부를 즉각적으로 판단할 수 있도록 도와주는 신호처리 및 인공지능 알고리즘도 함께 개발했다.
연구팀은 비파괴검사 기술의 손상진단 정확도를 높이기 위한 실험을 진행하고 있으며, 사장교를 비롯하여 현수교나 출렁다리(관광용 보도현수교) 등에도 적용할 계획이다.
개발된 기술은 국내 비파괴검사 장비 업체인 ㈜스마트제어계측에 기술이전 되었으며, 국내뿐만 아니라 일본의 안전진단 업체에서도 관심을 보이고 있다.
김병석 원장은 “개발된 비파괴검사 기술은 사장교 관리 방법을 첨단화하여 부식과 같은 손상으로 인한 사장교의 사고를 사전에 막아 국민의 안전을 지키는 기술이 될 것으로 기대한다.”고 밝혔다
본 성과는 과학기술정보통신부의 지원으로 건설연 주요사업 “PSC 구조물 비파괴평가기술(PSC 청진기) 개발(2019~2021)”및 “해상교량케이블 단면손상 탐지를 위한 NDE센서 및 머신러닝 기반 진단기술(2021~2023)”을 통해 개발되었다.
KICT
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