붕괴 조짐 감지하면 반딧불처럼 ‘반짝’

건기연 벽에 붙이는 붕괴위험 감지 센서 개발
1~2m 간격으로 설치… 경사 0.03도만 변해도 감지 가능
고효율 광전송 렌즈 적용… 100m 거리에서 경고등 보여
초저전력 설계로 1년 간 운영 가능

백용 한국건설기술연구원(건설연) 지반연구본부 선임연구위원 연구팀이 개발한 붕괴 위험 감지 센서 '반딧불 센서'. /한국건설기술연구원

건설 현장이나 산사태 우려 지역과 같은 다양한 장소에서 붕괴 징후를 감지하는 스마트 감지 센서가 개발됐다. 설치·운영도 간단해 재난 현장이나 건설 현장에서 널리 활용될 것으로 기대된다.

한국건설기술연구원(건설연)은 백용 지반연구본부 선임연구위원 연구팀이 위험 지역의 지반 움직임을 상시 감시할 수 있는 고효율 보급형 센서와 시스템, 이른바 ‘반딧불 센서’를 개발했다고 21일 밝혔다. 이 기술은 건설연 연구소 기업인 재난안전기술과 국내 벤처기업 엠테이크가 공동으로 개발했다.

반딧불 센서는 꽁무니 부분에서 빛을 내는 반딧불처럼 지반의 이동을 발광다이오드(LED) 경보로 나타내는 센서다. 지반 움직임을 감지하는 기존 계측 시스템은 가격이 비싸고 작동법이 복잡한 전문가용인 탓에 활용도가 높지 않았다.

연구팀은 1~2m 간격으로 손쉽게 부착할 수 있는 구조로 반딧불 센서를 개발했다. 반딧불 센서는 지대 각도가 0.03도만 변화해도 실시간으로 감지하는데, 이는 0.05도를 감지하는 산림청의 지중경사계보다 높은 감도다.

반딧불 센서는 붕괴 징후가 나타나면 LED를 점등한다. LED 경보는 주간 시간대에 100m 거리에서도 눈으로 확인할 수 있는 고효율 광전송 렌즈 기술이 적용됐다. 현장뿐만 아니라 상황실에서도 원격으로 현장 상황을 파악할 수 있다는 설명이다.

설치가 간편해 설치비와 운영비를 기존 계측 센서보다 50% 이상 절감할 수 있다. 유지관리 측면에서도 초저전력 설계로 센서의 건전지 교체 없이 1년 동안 운영할 수 있다. 섭씨 –30~80도의 환경에서도 정상적으로 작동해 계절과 상관없이 사용할 수 있다.

반딧불 센서에는 장소에 따라 위험을 분석하고 판단하는 알고리즘이 탑재돼 오작동을 방지할 수 있다. 건설·토목 현장과 노후건물, 급경사지, 터널 공사 현장, 지하 구조물, 교각 등 다양한 장소에서 활용될 수 있다. 현재 반딧불 센서는 제주도 용암 동굴과 인천 정수장·하수처리장, GTX-A 킨텍스역 구간 등에 시범 설치됐다. 올해 진행되는 신분당선 지하철 연장 공사 현장에도 사용될 예정이다.

김병석 건설연 원장은 “현재 계측 기술은 분석과 해석에 많은 시간이 소요돼 붕괴 상황에 신속하게 대응하기 어려웠다”며 “반딧불 센서 기술은 붕괴사고 예방과 대응에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 했다.

이번 연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받았으며, 건설연의 ‘도로안전운영을 위한 제주형 지반함몰 대응체계 개발’ 과제로 수행됐다.