[국토일보 김주영 기자] 대한민국 방위산업 발전의 이끌어 온 (주)풍산FNS(대표이사 류상우)가 오는 29일 경기 고양 킨텍스에서 열리는 '2019 국토교통기술대전'에 참가, 초장대교량의 동적변위 실시간 정밀계측과 관련된 건설신기술을 선보인다.

풍산FNS는 2019 국토교통기술대전에서 순수 국내 기술로 개발해 건설신기술 인증 및 지질자원연구원 인증을 획득한 ‘고정밀 변위계측기’와 ‘지진계측기’ 안전진단 시스템을 함께 공유하는 체험의 장을 마련했다고 밝혔다.

특히 지난해 9월 지정된 제847호 건설신기술인 가속도계와 실시간 글로벌위성항법시스템(RTK-GNSS)을 이용한 초장대 교량의 동적변위 실시간 정밀계측 기술을 직접 설명할 계획이다.

이 신기술은 실시간으로 동적 변위 측정이 가능하다. 정밀한 변위계측이 필요한 구조물의 균열과 붕괴를 사전에 감지할 수 있는 기술로 활용된다. 

특히 구조물의 동적거동을 3축 가속도계와 실시간 글로벌위성항법시스템(RTK-GNSS)을 통해 각각 측정한 후, 2단계 칼만 필터(Kalman Filter)로 해석함으로써 정밀도와 해상도를 크게 향상시켰다는 특징이 있다.

풍산의 정밀계측신기술은 단일 센서로, 구조물의 3자유도 동적거동을 실시간으로 고정밀 산정이 가능하다. 오차범위는 3mm 이내이며 샘플주파수 100Hz의 변위까지 산정할 수 있다.

또 변위계, 지진계, 레이저 처짐계 등 다양한 분야에서 활용이 가능한 점도 장점이다. 장비가 일체형이기에 교량, 건물, 댐 등 다양한 구조물에 설치할 수 있어 상시로 동적거동 산정이 가능하다. 휴대용 장비를 사용하면 내하력 검사와 현장실험 장비로도 활용할 수 있다고 풍산FNS측은 강조했다.

아울러 센서에 고정된 기준점이 필요한 기존 변위센서와 다르게 해당 기술의 변위센서는 기준점이 필요치 않은 차별점도 눈에 띈다. 완전 부착식이기에 해상 교량의 주탑 및 중앙 거더부, 초고층 빌딩의 최상층 등 기존 변위센서로 계측이 어려운 지점도 계측을 가능해진 셈이다.

센서모듈 일체화에 따른 월등한 가격경쟁력도 주목받는 요인이 될 전망이다. 기존기술 RTK-GNSS가 자재비와 설치비를 포함해 5,700여만원에 구매가 가능했다면, 해당 신기술은 4,250여만원에 구입이 가능해 설계단가 및 공사비를 약 25.7% 절감할 수 있을 것으로 보인다.

뿐만 아니라 공사기간도 디바이스 서버의 설치, 서버 연결을 위한 케이블 포설 등의 세부 작업을 포함해 약 3~4시간의 작업 시간도 단축 가능하다. 기존 기술은 GNSS로 변위를 계측하는 반면, 신기술은 자체적으로 개발한 변위계측기 모듈(데이터 융합을 위한 Board 포함)을 이용하고 디바이스 서버 없이 광(光)컨버터로 데이터를 송수신 할 수 있기 때문이다.

기존기술(RTK-GNSS) 대비 8.1%(45만여원)의 유지관리비용도 절감할 수 있다. 이는 각 공종에 활용된 장비의 내용연수를 바탕으로 장비 교체에 따른 연간 유지보수비용을 산출해 비교한 결과로 확인 가능하다.

풍산FNS의 기술력은 해외서 이미 인정을 받았다. 지난 2016년 중국 저장성 저우산시 시허우먼 교량(西堠門大橋)을 시작으로 미국 캘리포니아주 샌프란시스코와 중국 저장성 닝보시에도 적용됐다. 국내에서는 전체 길이 4,420m인 인천 영종대교와 2,260m인 이순신대교에서 사용되고 있다.

정밀계측 신기술은 건설시장에 큰 파급효과가 미칠 것으로 전망되고 있다. 온도 센서를 제외하고 국내 특수교에 설치된 구조물 모니터링용 센서의 국산제품 비율이 1.8%에 불과한 상황에서 센서의 기술독립, 국산화를 통해 국부유출 등도 막을 수 있을 것으로 주목받고 있기 때문이다.

또 구조물의 가속도, 속도, 변위를 하나의 센서로 산정함에 따라 계측의 편의성이 크게 증대돼 적용범위가 확대되고, 장기적으로 구조물 건전도 모니터링 신뢰도 향상을 통해 구조물 안전도 높일 수 있다. 즉 마천루가 속속 들어서고, 지진, 태풍 등으로부터 안전한 시설물 유지관리가 가능해진다.

풍산FNS 관계자는 “국내 시장이 연평균 10% 이상의 성장률을 지속 보이고 있다"며 "2022년에는 1,988만 달러 규모로 성장할 것으로 보고 있다”고 말했다. 참고로 해외시장은 9억 달러를 전망된다.

한편 847호 건설신기술인 가속도계와 실시간 글로벌위성항법시스템(RTK-GNSS)을 이용한 초장대 교량의 동적변위 실시간 정밀계측 기술은 한국과학기술원과 풍산FNS가 공동으로 개발했다.