국내 연구진이 건물을 짓기 위해 콘크리트 타설 작업 시 광섬유 센서를 내부에 심어 미래 콘크리트 강도 예측이 가능한 기술을 개발 중이라고 밝혔다. 건축물 뿐 아니라 댐, 송유관, 지하상수도관 등 활용처가 넓어 이 기술이 상용화되면 국민의 생명과 안전을 지키는 데 큰 역할이 기대된다.

한국전자통신연구원(ETRI)은 건물 완공 후 인장력이나 비틀림, 진동측정 등이 가능한 광섬유 센서를 이용한 시스템을 개발하고 건설현장 적용을 위한 시제품 제작과 실험을 진행 중이다. 올 10월경 상용화를 예정하고 있다. 연구진은 건축물 붕괴 사고를 사전에 예측하여 예방할 수 있는 연구를 수행하고 있다.



광섬유 센서와 지능형사물인터넷(AIoT) 기술을 융합해 지능형 건축물 안전 모니터링 시스템을 만들었다. 이로써 건설업 재해율을 일반 산업재해율 수준인 0.5% 이하로 줄인다는 목표다.

ETRI가 개발한 기술은 『광기반 다중 어레이 센서 시스템』이다. 건물의 콘크리트 받침대는 물론, 임시 지지대의 상시 감시, 건물의 현재 상태를 측정할 수 있는 기술이다.

광섬유 센서와 AIoT 융합기술로 건물붕괴사고 예방

이 기술은 콘크리트 양생 시 발생하는 수화열을 측정할 수 있다. 따라서 콘크리트 배합 비율, 내부 온도 및 외부 환경을 고려해 콘크리트 양생에 따른 장기강도의 예측이 가능하다.

현재 연구진은 시스템의 건설현장 적용성 평가를 위한 시제품 제작과 테스트베드를 만들어 겨울철 콘크리트 수화열 및 적산온도 모니터링을 수행 중이다. 아울러 미래의 건물 내 강도 예측을 위한 압축강도 실험을 진행 중이라고 밝혔다. 이를 통해 콘크리트 양생품질 및 장기강도 예측 알고리즘을 추가로 구현해 시스템에 반영할 예정이다.


연구진은 콘크리트 단위면적(3m x 3m)당 1mm크기의 광섬유를 삽입하여 센싱을 통해 건물 균열 등을 감시한다. 콘크리트 내 센서는 반영구적인 사용이 가능하며 31평 기준 아파트의 경우 20여개의 센서가 필요하다. 또한, 연구진이 개발한 지능형 건축물 안전 모니터링 시스템은 노트북 크기로 광섬유 센서로부터 모아진 온도, 재료변형률, 진동 측정값 등 데이터를 쉽게 알 수 있다.

외부소음측정 등 다양한 응용기술로도 확장 가능해

ETRI는 기술의 핵심이 ‘광섬유기반 센싱기술’이라고 설명했다. 이를 통해 장기강도 예측은 물론, 균열추이 모니터링, 외부소음측정 등 다양한 응용기술로도 확장이 가능하다고 설명했다.

향후 연구진은 콘크리트 배합비율과 같은 건설 시공사의 맞춤형 수요를 받아 인공지능 딥러닝 기술을 추가 개발해, 기술의 완성도를 높인다는 방침이다. 아울러 건설 현장에 적용하여 거푸집 제거 시기 예측과 콘크리트 노후화에 따른 콘크리트 열화 및 건축물 수명 예측에도 활용할 계획이다.

ETRI 이길행 호남권연구센터장은 “중대 재해 사고로 매년 발생하고 있는 건설 현장 거푸집 제거 시 콘크리트 슬래브 붕괴, 콘크리트 불량 타설 및 공사 기간 단축 등 인명 사고를 ICT를 활용해 줄이겠다.”고 밝혔다.