국내 연구진이 건물 콘크리트 타설 작업 중 광섬유 센서를 내부에 심어 강도를 예측하는 기술을 개발 중이다.

이는 건축물 뿐 아니라 댐, 송유관, 지하상수도관 등 활용처가 넓어 기술이 상용화되면 국민 생명과 안전을 지키는 데 큰 역할이 기대된다.

24일 한국전자통신연구원(ETRI)에 따르면 건물 완공 후 인장력, 비틀림, 진동측정 등이 가능한 광섬유 센서를 이용한 시스템을 개발해 건설현장 적용을 위한 시제품 제작과 실험을 진행 중으로 10월께 상용화 예정이다.

연구진은 건축물 붕괴 사고를 사전에 예측해 예방할 수 있는 연구도 병행하고 있다. 광섬유 센서와 지능형사물인터넷 기술을 융합, 지능형 건축물 안전 모니터링 시스템을 만들었다. 이로써 건설업 재해율을 일반 산업재해율 수준인 0.5% 이하로 줄일 수 있을 것으로 기대한다.

특히 ETRI의 ‘광기반 다중 어레이 센서 시스템’은 건물 콘크리트 받침대는 물론, 임시 지지대 상시 감시, 건물 현재 상태를 측정할 수 있는 기술이다.

본 기술은 콘크리트 양생 시 발생하는 수화열 측정이 가능하다. 따라서 콘크리트 배합 비율, 내부 온도 및 외부 환경을 고려, 콘크리트 양생에 따른 장기강도 예측이 가능하다.

현재 연구진은 시스템을 건설현장 적용성 평가를 위한 시제품 제작과 테스트베드를 만들어, 겨울철 콘크리트 수화열 및 적산온도 모니터링을 수행 중이다.

이 밖에도 미래 건물 내 강도 예측을 위한 압축강도 실험도 진행 중이다. 이를 통해 콘크리트 양생 품질 및 장기강도 예측 알고리즘을 추가로 구현, 시스템에 반영한다.

연구진은 콘크리트 단위면적(3m x 3m)당 1㎜ 크기 광섬유를 삽입, 센싱을 통해 건물 균열 등을 감시한다. 이때 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. 이를 통해 장기강도 예측과 균열추이 모니터링, 외부소음측정 등 다양한 응용기술로 확장 가능하다.

향후 연구진은 콘크리트 배합 비율 같은 건설 시공사 맞춤형 수요를 받아, 인공지능 딥러닝 기술을 추가 개발해 완성도를 높인다는 계획이다.

아울러 건설 현장에 적용, 거푸집 제거 시기 예측과 콘크리트 노후화에 따른 열화 및 건축물 수명 예측에도 활용할 계획이다.

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

한편 연구진은 광주광역시와 함께 건축시공 현장에 콘크리트 양생 품질 예측 모니터링 시스템을 현장 적용 추진할 예정이다.