필수 라이프라인 ‘지하구’, 스마트 기술로 안전 사각지대 해소

[공학저널 전찬민 기자] 공동구와 달리 민간영역인 국민생활시설 지하구는 크기(최저 높이 1m), 법제도, 관리형태 등의 다른 지하시설물로, 전국적으로 1,300Km 이상으로 추정되는 일반 지하구와 412Km 이상의 단독구가 존재한다. 하지만, 이중 일부 단독구를 제외한 모든 구간은 안전관리의 사각지대가 되고 있어 이를 해결하기 위한 방안이 필요하다는 목소리가 높아지고 있다.

지하구는 국민생활에 필수적인 라이프라인이지만 현재 일부 단독구를 제외한 모든 구간은 안전관리의 사각지대가 되고 있으며, 특히, 지하시설물의 노후화, 지하구 사고, 법제도 부재로 인해 안전관리가 미흡한 실정이다. 이로 인해 사고 발생 시 광범위한 2차 피해가 발생하므로 이를 해결하기 위한 실효성 있는 기술과 법제도 마련이 시급한 실정이다.

현재 30년 이상 노후화된 지하시설물은 통신구(37%), 공동구(25%), 하수관로(23%) 순이며, 20년 이상 비율은 송유관(98%), 통신구(91%), 공동구(43%) 등 높은 편이다. 일반 지하구는 시설물의 현황파악이 어려워 공동구, 단독구와 비교했을 때 그 관리수준이 더욱 열악할 것으로 예상되고 있다.

지하공동구의 경우, 관련법령에 의거한 인력중심의 안전관리와 다양한 ICT 기술들을 도입해 체계적인 안전·유지 관리가 되고 있지만, 구조물 안전 확보 측면의 미흡, 검증 또는 표준화되지 않은 기술 개발 도입 등으로 인해 시장 형성 단계에 머물고 있다.

더군다나 공동구보다 사이즈가 작은 일반 지하구에는 적용할 수 있는 기술들이 한정적이고, 전국적으로 산재해 있는 수천 Km 공간에 대해 고정식의 구축 형태로 도입-확산시키기에는 어려운 환경이라고 볼 수 있다.

이러한 협소하고 수천 Km에 해당하는 일반 지하구에 안전 확보를 위한 실효성 있는 기술 개발이 필수적인 상황이다. 또한, 국민 안전을 책임지고 있는 행정안전부에서 안전관리 사각 지대인 일반 지하구, 단독구에 대한 안전 확보 기술개발과 확산 보급 기반 조성이 절대적으로 시급한 실정이다.

이를 배경으로 지난 2022년 ‘광센서 등 첨단 멀티센싱을 통한 국민생활시설 지하구 결함 탐지 및 위험 관리 기술개발’을 위한 연구과제가 착수됨에 따라 지하구의 안전 사각지대 관리 체계구축에 기대감을 높이고 있다. 이번 연구과제는 주관 연구기관인 한국과학기술원과 함께 한국광기술원, 한국건설기술연구원, ㈜엔엔에프텍, ㈜심플비트, ㈜에이치비씨가 연구에 참여해 핵심기술 개발에 열의를 보이고 있다.

1차년도에는 기 보유한 리빙랩을 활용해 설계-개발-성과확산을 위한 전체 사업 설계와 기술 통합을 위한 기술간 데이터 연계 API 정의, 각 핵심기술별 상세 설계 및 개발, 데이터셋 개발을 위한 리빙랩에 있는 기술 검증용 테스트베드를 활용한 데이터 축적이 수행됐다.

이어 2차년도에는 핵심기술별 기술 개발을 완료하고, 개별 기술들의 성능, 기능 등의 기술 검증을 기 보유한 리빙랩의 테스트베드에 검증하는 절차가 리빙랩 구성원들과 함께 진행됐다.

올해 3차년도에는 핵심기술들을 통합하고, 테스트를 진행한 후 실증 사이트 구축·운영(리빙랩 구성원 실증 참여), 기술 고도화, 국가안전대진단 활용과 성과확산 전략을 수행할 계획이다.

이번 연구과제에서 개발되는 기술은 크게 다섯 가지 구성기술로 구분되며, 분포형 광음향센서 기반 국민생활시설 지하구 위험 탐지 기술(구성기술 1), 영상 및 IoT 복합센서 기반 국민생활시설 지하구 결함 탐지 기술(구성기술 2), 초음파를 이용한 국민생활시설 지하구 표면 결함 및 노후화 탐지 기술(구성기술 3), 분광센서를 이용한 국민생활시설 지하구 콘크리트 열화 측정 기술(구성기술 4), 실시간 국민생활시설 지하구 위험 관리 시스템(구성기술 5) 등이 개발되고 있다.

연구책임을 맡은 한국과학기술원 조계춘 교수(사진)는 “라이프라인이지만 안전관리의 사각지대였던 일반 지하구에 있어, 이번 연구과제 결과물들인 스마트 기술을 도입해 과학적인 백데이터를 기반으로 실시간 안전관리를 할 수 있다”며 직접적인 점검이 어려운 다양한 유형의 시설물에 대한 비파괴 방법을 활용한 점검 기술이 개발해 관련 분야의 기술 선도 그룹의 한 축을 담당할 수 있을 것“이라고 말했다.

그는 이어 “주요 지하시설물 안전관리 네트워크 구축을 위해 적용되는 센서 응용기술과 센서 네트워크 기술의 성장을 유도하고, 선점하는 효과를 기대한다”며 “또한, 첨단 ICT 기술을 이용한 인프라 시설의 효율적 관리와 광범위 안전진단 모니터링 솔루션 제공을 위해 관련 통신, 인공지능, 도시 산업의 기술 연계 발전도 도모할 수 있다”고 덧붙였다.

우리나라는 지하공간의 활용빈도가 어느 나라보다 높은 편임에도 불구하고 일반 지하구와 단독구의 노후화가 가속화되고 있어, 높은 국민 안전 의식을 고려할 때 일반 지하구와 단독구에 대한 신규 수요가 예상되고 있다.

이에 따라 이번 연구과제의 성과물을 활용하게 되면 지하구에 대한 점검·진단 시 조사와 재료시험으로 드는 비용이 감소되고, 과학적인 방법을 통한 지하구 유지관리가 가능해 한정된 유지관리 예산의 효율적인 집행이 가능하게 될 것으로 예상되고 있다. 지하구 시설물의 상태와 안전성에 대한 신뢰도 높은 평가 결과를 확보하고, 사고 위험을 사전에 감지해 시설물의 붕괴와 사용자 사고로 인한 사회적 비용의 감소도 기대되고 있다.

특히, 국내뿐만 아니라 OECD 국가 기준 연간 30조 시장을 형성하고 있는 인프라 시설물 유지관리시장 진출이 가장 기대되는 점이다. 대부분 수입에 의존하는 분포형 광섬유센서 시스템의 국내 내수시장을 창출하고 수입대체를 통해 연 466억원 이상의 외화 유출 방지뿐만 아니라 80% 이상의 구축비용과 유지보수 비용을 절감할 수 있을 것으로 예상되고 있다.

조 교수는 “1~2차년도 동안 한국과학기술원/한국광기술원 지하구의 협력 하에 지하구의 현장조건을 파악하고 리빙랩을 통해 개별기술들의 기능검증을 수행했다”며 “올해는 3차년이자 연구의 마지막 해로, 대전 누리아파트 지하구와 한국전력 협의 하에 단독구를 실증지로 선정해 개별기술과 전체 시스템의 기능에 대한 점검을 수행할 계획”이라고 말했다.