황   윤   국
한국건설기술연구원 구조교량연구실장

ㅇ 개 요

 국가 주요 1, 2종 시설물(약 4만여 곳)은 ‘시설물의 안전관리에 관한 특별법’에 의거해 지정ㆍ관리되고 있으나 70~80년대 구축된 주요 시설물의 급격한 노후화로 인해 유지관리와 시설물 붕괴에 따른 사회ㆍ경제적 손실이 지속적으로 발생하고 있다. 이러한 손실을 최소화하기 위해 시설물을 상시 감시함으로써 안전하게 운영하기 위한 안전관리시스템이 현재 시설물 및 관리주체별로 구축돼 운영되고 있으나 시스템 간 연계성이 미흡하고 표준화된 기준도 정립되지 않아 폭넓은 정보이용에 한계가 있었다.

 이런 문제점을 해소하고 정부의 중요 시책인 u-Safe KOREA를 실현하고자 국토해양부에서는 지난 2006년 건설기술혁신사업의 일환으로 ‘국가 주요시설물 안전관리 네트워크 시범구축 및 운영시스템 개발’ 사업을 한국시설안전공단으로 하여금 수행하도록 했고, 한국건설기술연구원은 이 사업 중 도로시설물(교량, 사면, 터널)에 대한 안전관리 네트워크 시범구축 사업을 담당해 약 4년 5개월간(2006 .9~2011 .1) 과업을 수행했다. 여기에서 안전관리 네트워크 시스템이란, 시설물별로 안전관리시스템을 시범 설치해 시설물의 이상징후(위험요인 발생)를 조기에 검지하고, 집적된 자료의 분석ㆍ평가를 통해 시설물의 상태를 실시간으로 판단하며, 긴급상황(이상징후) 발생 시 신속한 대응을 지원하는 운영시스템 환경을 의미한다.

 이 사업을 통해 국가 주요시설물의 통합적 관리를 위한 네트워크망의 기반을 구축함으로써 향후 발생 가능한 재난에 효율적으로 대응을 할 수 있는 시스템을 마련했고 주로 수입에 의존하던 다양한 첨단 센싱기술의 국산화를 위한 범국가적 차원의 동기를 부여했다. 그 결과로서, 도로시설물 총 12곳에 안전관리 네트워크 연계를 위한 시스템이 구축돼 한국시설안전공단에 위치한 종합상황판에 모니터링되고 있다. 또한 도로시설물 안전관리를 위한 첨단 센싱기술을 기반으로 한 요소기술과 관련해 광기반 건설구조물용 각종 센서 개발 등 총 7건의 시제품을 개발했으며, 현재 실용화 단계에 있다. 향후 관리 대상이 확대됨에 따라 국가 주요 시설물에 대한 체계적이고 과학적인 안전관리가 가능하고, 붕괴 및 피해사고가 상당부분 감소할 것으로 예상되며, 위험징후 포착 시 신속한 상황전파와 의사결정을 통해 국민의 소중한 생명과 재산을 지킬 수 있을 것으로 기대된다.

 ㅇ 추진 경위

 1970년대 이후 급속한 경제발전과 더불어 도로, 하천, 댐 등 국가 주요시설물의 건설이 급속하게 증가했다. 30년 이상의 시간이 흐름에 따라 당시에 건설된 시설물의 노후화가 진행됨으로써 사회ㆍ경제적 손실이 지속적으로 증가하고 있으며 이는 우리나라뿐만 아니라 외국에서도 유사한 사례들이 발생하고 있다. 유지관리상의 비용문제를 넘어 대형 사고가 발생하게 되면 시설물을 이용하는 이용자들은 이를 인재(人災)로 생각하여 관리주체의 안이한 대응을 질타하기도 한다. 미국 미네소타주에서 발생한 교량 붕괴 사고는 도로시설물의 안전관리에 대한 경각심을 크게 일깨운 대형 사고의 한 예라고 할 수 있다.

　‘시설물의 안전관리에 관한 특별법’에 의거해 국가 주요 1, 2종 시설물 약 4만여 곳이 지정ㆍ관리되기 시작하면서 한국도로공사, 한국수자원공사, 한국철도공사, 해당 지자체 등 시설물 관리주체별로 안전관리시스템을 구축해 운영하고 있으나 시스템 간 연계성이 미흡하고 표준화된 기준도 정립되지 않아 폭넓은 정보 이용에 한계가 있었다. 국토해양부는 위에서 지적한 시설물 관리상의 문제점을 해결하고, 첨단 IT기술과 센서기술을 이용해 낙후된 국내 도로시설물 안전관리 수준을 혁신적으로 발전시키기 위해 세계 최초로 주요 시설물을 광케이블 인터넷망으로 연결해 통합관리센터에서 국내 모든 주요시설물을 한눈에 감시ㆍ관리할 수 있는 시스템 개발을 2006년부터 ‘06 건설기술혁신사업’의 일환으로 추진해 왔다.

　

<안전관리 네트워크 시스템 총괄 개념도>

　

 ㅇ 주요 연구 성과

 한국건설기술연구원에서는 주요 시설물 중 도로시설물(교량, 사면, 터널)에 대한 안전관리 네트워크 시범구축 사업을 맡아 한국유지관리 등 위탁기관 7곳, 현대건설 등 참여기업 5곳과 협력해 4년 5개월에 걸쳐 과업을 성공적으로 수행했다. 이 사업에서는 교량 모니터링 시스템 구축을 위한 표준화 방안 마련과 교량을 안전하게 관리하기 위한 관리기준치 설정, 교량 및 사면계측용 광기반 각종 센서의 개발, CCTV를 이용해 터널 내 화재 발생을 검출할 수 있는 영상정보를 이용한 도로터널 안전관리시스템, 터널의 배면 정보를 이용한 터널 배면 역해석 및 안전관리, 터널에 이상이 발생한 경우 이를 양방향으로 전송할 수 있는 중계장치 등 도로시설물의 안전관리를 위한 다양한 요소기술을 연구ㆍ개발했다.

안전관리 모니터링(삽교대교)

광케이블 단락감지 시스템(배후령지구)

 이와 같은 요소기술 외에 논문 69건, 특허등록ㆍ출원 14건 등 총 121건의 정량적인 성과를 이뤘으며 이러한 성과들이 집약돼 총 12곳(교량 삽교대교 등 4곳, 사면 배후령지구 등 5곳, 터널 안진터널 등 3곳)에 첨단 기술을 이용한 도로시설물 안전관리 네트워크 시스템이 시범적으로 구축됐다. 대상 시설물에 대한 계측값과 이상징후 포착 등은 한국시설안전공단 내에 설치돼 있는 통합 모니터링센터의 시스템과 연계돼 관리되고 있다.

 통합 모니터링센터에서는 도로시설물 외에 공항, 철도, 하천 시설물에 대한 안전관리를 통합적으로 수행하고 있으며 전국에 설치된 인터넷망을 이용하기 때문에 시간과 공간의 제약 없이 어디서나 대상 시설물에 대한 상태를 파악할 수 있다. 또한 대상 구조물에서 관리기준치 초과 등의 이상징후가 포착된 경우에는 조기경보 시스템을 통해 단문문자, CCTV 영상화면, 이상 수준 등이 자동으로 관리자에게 전달된다.

 ㅇ 기대효과

 이 사업은 시설물에 대한 모니터링 기술을 업그레이드하고 전국에 설치돼 있는 통신망을 이용해 각 관리주체별로 실시되고 있는 시스템을 통합ㆍ연계함으로써 네트워크 체계를 구축해 시간과 장소에 제약받지 않는 상시 감시시스템을 구축하는 것이다.

 2011년 1월 현재 안전관리 네트워크 구축을 위한 통합운영센터가 한국시설안전공단에서 시범운용되고 있으며 대상 시설물은 도로시설물 12곳을 포함해 총 29곳에 달하고 있다. 본 시범운용 대상 시설물은 본 연구사업의 수행을 위해 선정된 Test Bed 성격이므로 종합적인 검토를 통해 향후 예상되는 국가적 재난에 대비할 수 있는 안전관리 네트워크 대상시설물을 선정하고 이에 대한 시스템 구축 및 네트워크망 연계 그리고 해당 사업에 대한 체제 정비가 지속적으로 추진돼야 할 것으로 판단된다.

 이 사업의 성공적인 과업 완수와 더불어 향후 구축 시스템수가 증가할수록 국가 전체적인 주요 시설물에 대한 안전관리가 실시간으로 한 곳에서 가능해지므로 불필요한 시간과 인력의 낭비를 줄일 수 있고, 시설물의 이상징후 등 긴급사태 발생 시 초동대처가 가능해져 시설물 안전사고를 예방할 수 있다. 또 개별 단위 시설물이 아닌 네트워크를 통한 전국 주요시설물에 대한 종합적인 판단과 대처가 가능하므로 태풍과 같은 전국적 규모의 재해로 인한 대처 방안 마련 시 각종 우선순위 의사결정 등에 중요한 자료로 활용될 수 있다. 무엇보다 정부의 중요 시책인 u-Safe KOREA 실현에 크게 기여할 수 있으며 소중한 국민의 안전과 재산 보호에 일익을 담당할 수 있을 것으로 기대된다.