전자기장 청진기 하나만 있으면 교량 안전 쉽게 파악

건설기술硏, 사장교 케이블 손상 사전 감지 비파괴검사 기술
전자기 원리를 이용해 케이블 상태를 정확하고 빠르게 진단

사장교 - 사장교는 케이블을 늘어뜨려 교량 하중을 지탱하는 현수교와 비슷해보이지만 주탑에서 철제 케이블 여러 개를 내려 다리 하중을 지탱한다는 점에서 다르다.위키피디아 제공

의사들은 병원을 찾은 환자의 상태를 파악하기 위해 청진기를 이용한다. 국내 연구진이 전자기장 원리를 이용한 일종의 청진기로 다리의 안전을 빠르고 정확하게 파악할 수 있는 방법을 찾았다.

한국건설기술연구원 구조연구본부 연구진은 사장교의 케이블 손상을 사전에 감지할 수 있는 비파괴검사 기술을 개발했다고 19일 밝혔다. 이번에 개발된 기술은 국내 비파괴검사 장비업체에 기술 이전됐다.

올림픽대교, 인천대교, 서해대교 같은 사장교는 주(主)탑에서 비스듬하게 철제 케이블을 여러 개 내려 교량의 하중을 지탱하는 다리이다. 미국 금문교, 부산 광안대교처럼 주탑과 주탑 사이에 주 케이블을 늘어뜨리고 보조 케이블이나 철막대를 수직으로 세워 다리를 고정시키는 현수교와는 비슷해 보이지만 차이가 있다.

현수교도 마찬가지이지만 사장교는 케이블이 여러 이유로 손상돼 제 역할을 하지 못하면 다리 전체의 안전에 심각한 영향을 미친다. 육지와 섬을 연결하거나 만을 가로지르기 위해 건설된 긴 장대 교량은 대부분 사장교 같은 케이블 지지 구조로 설계된다. 문제는 이런 해상 교량은 염분이 많은 해풍 때문에 부식 발생 가능성이 높기 때문에 유지 관리와 보수가 더욱 중요하다. 그런데 사장교 케이블은 높은 주탑에 설치돼 있고 보호재로 단단히 덮여있기 때문에 사람이 육안으로 점검하기 힘들다.

이에 연구팀은 청진기처럼 케이블 표면이나 단면의 부식 같은 손상 여부를 검사할 수 있는 전자기 기반 비파괴검사 센서를 개발했다. 케이블은 자기장에 반응하는 금속으로 돼 있지만 케이블을 감싸고 있는 보호재는 자기장에 전혀 반응하지 않는 물질로 돼 있기 때문에 전자기 원리를 이용해 케이블 상태를 잘라보지 않고 정확히 진단하는 것이 가능하다는 점에 착안했다.

사장교 케이블 이상을 점검하는 전자기센서와 견인로봇 - 한국건설기술연구원 제공

또 교량 케이블의 상단부까지 비파괴검사 센서를 달고 올라갈 수 있는 자동 로봇을 개발해 사람이 접근하기 어려운 곳도 손쉽게 점검할 수 있도록 했다. 또 측정된 신호를 분석해 손상 여부를 현장에서 바로 알려주는 인공지능(AI) 알고리즘도 만들었다.

연구팀 관계자는 “이번에 개발한 비파괴검사 기술은 사장교 관리 방법을 첨단화시켜 부식 같은 손상으로 인한 사고를 사전에 예방할 수 있을 것”이라며 “사장교뿐만 아니라 현수교, 관광용 보도현수교인 출렁다리 등에도 적용할 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

유용하 기자

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