◎“건물·교량이 스스로 안전진단하고 보수한다”/KAIST 이인 교수팀 99년까지 시스템 개발하기로/2000년 시험건물 가능… 외국도 아직 실험실 수준건물 스스로 안전을 진단하고 보수하는 「스마트 구조물」에 대한 연구가 본격화하고 있다. 한국과학기술원(KAIST) 이인 교수(항공우주공학과)팀은 건물이나 교량의 구조물에 각종 장치와 인공지능(AI)컴퓨터를 설치, 균열 진동 등을 자동으로 감지하고 건물이 붕괴되지 않도록 스스로 보수하는 스마트구조물 시스템을 99년까지 개발키로 했다고 25일 밝혔다. 미국 일본 등 선진국에서도 연구가 한창 진행중인 스마트구조물은 교량과 건물의 일부분이 하중을 받으면 이를 측정, 하중이 작용하는 반대방향으로 힘을 가해줌으로써 구조물의 붕괴를 미리 예방하게 된다. 균열이 생기면 구조물 내부에 새로운 지지대를 만들어 파손을 방지하고 접착제로 균열을 봉하게 된다. 지진 발생시에는 지진의 방향과 반대로 건물을 진동시켜 건물을 안전한 상태로 만든다.
스마트구조물은 이를 위해 건물의 이상여부를 진단하는 감지시설, 이를 판단하는 인공지능컴퓨터, 구조물을 정상으로 되돌려주는 제어장치등 크게 3부분으로 구성된다.
감지시설의 경우 벽면과 바닥의 이음새 부분에 압전소자를 설치, 구조물이 압력을 받을 경우 전기를 발생해 하중의 크기를 알려준다. 구조물의 내부에는 통신용으로 널리쓰이는 광섬유를 신경망처럼 내장, 한쪽에서 빛을 쏘아주고 반대쪽으로 나오는 빛의 강도와 위상차를 조사해 구조물의 변형여부를 감지한다. 또 곳곳에 특수센서를 설치해 온도 점성 등을 측정함으로써 구조물의 붕괴가능성도 파악하게 된다.
인공지능컴퓨터는 감지시설에서 측정한 각종 자료를 근거로 제어장치를 작동, 건물을 안전하게 유지하게 한다. 형상기억합금 압전세라믹 유전유체 등 신소재와 작동모터 등으로 구성된 제어장치는 진동을 억제하고 균열시 지지대를 신설하는 한편 틈새를 보강하는 등 스스로 보수하는 역할을 한다.
이교수팀은 이미 감지시설에 사용할 실험용 장치를 개발했으며 앞으로 3년동안 한국과학재단으로부터 2억4,000만원을 지원받아 제어장치 및 시스템 운영체제를 개발할 예정이다.
스마트구조는 80년대 중반부터 항공기와 인공위성분야에서 사고 예방을 위해 도입한 개념으로 건축 구조물에는 최근에야 응용되기 시작, 외국에서도 아직 실험실 수준에 머물러 있다.
이교수는 『2000년이면 시스템을 완성, 안전을 대폭 향상시킨 건물을 시험적으로 건설할 예정』이라고 말했다.<선연규 기자>
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