ETRI(한국전자통신연구원·원장 김명준)은 건물 완공 후 인장력·비틀림·진동 측정 등이 가능한 광섬유 센서를 이용한 시스템을 개발했다고 24일 밝혔다. 현재 건설현장 적용을 위한 시제품 제작·실험이 진행 중이다.

연구진이 개발한 기술은 '광기반 다중 어레이 센서 시스템'이다. 건물의 콘크리트 받침대를 포함, 임시 지지대를 상시 감시하고 건물의 현재 상태를 측정할 수 있는 기술이다.

이 기술은 콘크리트 양생(타설 뒤 콘크리트가 안정적으로 굳을 때까지 보호하는 작업) 시 발생하는 수화열(시멘트 응결·경화 시 화학반응을 일으킬 때 발생하는 열)을 측정할 수 있다. 이를 통해 콘크리트 배합 비율·내부 온도·외부 환경을 고려할 수 있으며 콘크리트 양생에 따른 장기강도의 예측 역시 가능하다.

이 기술의 경우 현재 시스템의 건설현장 적용성 평가를 위한 시제품·테스트베드가 제작 중이다. 겨울철 콘크리트 수화열 및 적산온도(양생기간동안의 온도 누적 값) 모니터링을 수행하고 있다.

연구진은 '지능형 건축물 안전 모니터링 시스템' 역시 개발했다. 연구진은 광섬유 센서와 지능형사물인터넷(인공지능과 사물인터넷을 통합한 개념) 기술을 융합했다. 이 시스템은 콘크리트 단위면적(3m x 3m)당 1mm크기의 광섬유를 삽입하여 감지함으로써 건물 균열 등을 감시하는 구조다. 콘크리트 내 센서는 반영구적인 사용이 가능하며 31평 기준 아파트의 경우 20여개의 센서가 필요하다.

이 기술의 핵심은 '광섬유기반 센싱기술'이다. 이를 통해 장기강도 예측·균열추이 모니터링·외부소음측정 등 다양한 응용기술로도 확장이 가능하다.

이 시스템을 이용하면 광섬유 센서로부터 모아진 온도·재료변형률·진동 측정값 등의 데이터를 쉽게 알 수 있다. 이로써 건축물 붕괴 사고를 사전에 예방할 수 있다. 연구진의 목표는 건설업 재해율을 일반 산업재해율 수준인 0.5%이하로 감소시키는 것이다.

연구진은 향후 콘크리트 배합비율과 같은 건설 시공사의 맞춤형 수요를 받을 예정이다. 이는 인공지능 딥러닝 기술을 추가 개발해 기술의 완성도를 높이기 위함이다. 

또한 건설 현장에 적용해 거푸집 제거 시기 예측과 콘크리트 노후화에 따른 콘크리트 열화·건축물 수명 예측에도 활용할 계획이다.

이 시스템은 오는 10월 상용화가 예정되어있다. 광주광역시와 함께 건축시공 현장에 콘크리트 양생 품질 예측 모니터링 시스템 현장 적용을 추진한다.

이길행 ETRI 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.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 사업으로 '광기반 SSHM 시스템 적용 콘크리트 양생 품질 및 장기강도 예측 기술 개발' 과제를 통해 삼일시티에스(대표 최종원)와 공동 연구중이다.