30회 오호진 청구회회장 - 가속도+변형률 데이터 활용 간편한 센서로 내하력 측정(‘국내‧외서 유일한 기술’ 평가)

반석안전이 개발한 자넷센서./사진 : 반석안전 제공

 

[대한경제=박병탁 기자] 교량의 내하력 평가를 위한 연직변위(처짐)를 가속도와 변형률 데이터를 이용해 측정하는 기술이 개발됐다.

10일 국토교통과학기술진흥원에 따르면 반석안전(대표 오호진)이 단독 개발한 ‘가속도와 변형률 기반 교량의 연직변위 무선측정시스템’이 건설신기술 959호로 지정됐다.

신기술은 계측을 위한 센서 설치과정이 수월하고, 두 가지 데이터를 종합해 결과를 산출하기 때문에 오차율도 5% 미만으로 적은 장점을 지닌다.

 

 

 

교량은 ‘시설물의 안전관리에 관한 특별법’에 따라 안전진단을 통해 하중을 견딜 수 있는 내하력을 측정한다. 기존 측정방식은 선형 가변 변위 변환기(LVDT), 링게이지, 레이져측정기구(LDV) 등을 이용한 직접 계측방식과 위성위치확인시스템(GPS), 가속도계, 변형률계 데이터를 이용한 간접 계측방식으로 나뉜다.

직접계측방식은 정확도가 높지만 센서를 고정시키기 위한 별도 부재나 지면이 확보돼야 하기 때문에 공간적 제약이 존재한다. 가장 많이 사용되는 LVDT는 센서를 고정하기 위한 지지부재를 설치해야 한다.

신기술은 교량 하부 조건에 관계없이 계측이 가능하면서도 변위를 정확하게 측정할 수 있도록 했다. 가속도나 변형률을 단독으로 사용해 변위를 측정하면 신뢰도 있는 결과를 얻기 어렵기 때문에 이 둘을 종합해 정확도를 높인 것이다.

가속도 및 변형률을 측정하기 위해 반석안전이 자체 개발한 자넷(JANET) 센서는 데이터를 송출받아 PC로 전송해 연산하는 방식을 채택했다. 센서 내에서 연산이 이뤄질 경우 장비 소형화가 어렵기 때문이다. 또 데이터 누락 등의 오류 발생 가능성을 낮추기 위해 MCU 프로세서의 클럭(연산처리속도)을 높였고, 통신방식도 초기 지그비(ZigBee)에서 블루투스5.0으로 바꿔 전송거리와 속도 등을 개선했다.

오호진 반석안전 대표. / 사진 : 반석안전 제공 

 

수집된 가속도와 변형률은 변위 추정 알고리즘을 통해 연직변위를 산출해 낸다. 앞서 경기도 가평군에 위치한 40m 지간의 조종천3교(철도교)에서 신기술을 적용해 성능평가를 한 결과, 변위값은 0.86㎜로 LVDT로 측정한 값(0.85㎜)과 오차가 0.01㎜(1.18%)에 불과했다. 경간이나 교량의 혁식 등 조건에 따라 다르지만 오차율은 5% 이내다.

신기술은 팔당육교와 경부선 구로고사철도교외 3개선 등에 활용된 실적을 갖고 있다.

오호진 반석안전 대표는 “신기술은 교량 하부조건에 관계없이 센서 하나로 측정이 가능하기 때문에 국내외에서 유일한 기술”이라며, “한강을 건너는 교량의 연직변위를 정확히 측정할 수 있게 된 만큼, 앞으로 30년 이상된 노후교량을 유지관리하는데 효율성을 높일 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

박병탁 기자 ppt@

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