교량 손상 시점 내다보는 4차원 안전기술

태풍과 집중호우, 시설물 노후화로 교량과 터널의 안전 우려가 커지는 상황에서 구조물이 위험해질 시점을 미리 판단하는 ‘LIVE 디지털트윈’ 기술이 개발됐다. 재료 내부의 열화와 구조물 손상 확산을 통합 분석해 사고 가능성을 예측하고, 사회기반시설 관리를 사후 점검에서 선제 대응 중심으로 전환하는 기술이다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단은 연구 성과를 인정해 이종한 인하대 사회인프라공학과 교수를 대한민국 과학기술인상 8월 수상자로 선정했다.

이 교수 연구팀은 재료 열화, 부재 손상, 구조 거동을 하나의 분석 체계로 연결했다. 콘크리트의 동결융해와 탄산화, 염해, 반복되는 차량 하중 등 여러 요인이 동시에 작용하는 과정을 분석해 손상이 시작되는 지점과 확산 경로를 정밀하게 예측할 기반을 마련했다. 건축정보모델인 BIM을 구조해석 모델인 FEM으로 자동 변환하고, 분석 결과를 가상공간에 다시 반영하는 양방향 연계 체계도 구축했다.

기존 사회기반시설 관리 방식은 균열이나 손상이 나타난 뒤 현장을 점검하고 수리하는 데 무게가 실려 있었다. 이 때문에 여러 열화 원인이 함께 작용하는 실제 환경을 충분히 반영하거나 앞으로의 성능 저하를 예측하는 데 한계가 있었다. LIVE 디지털트윈은 구조물의 과거와 현재 상태뿐 아니라 미래의 성능 변화까지 시간과 공간을 결합한 4차원 형태로 관리할 수 있도록 설계돼 기존 체계의 한계를 보완했다.

이번 연구는 과기정통부 기초연구실 사업의 지원을 받아 수행됐으며, 성과는 ‘Reliability Engineering & System Safety’를 포함한 여러 국제학술지에 실렸다. 관련 특허 출원과 소프트웨어 등록도 마쳤다. 연구팀은 적용 범위를 교량에서 터널과 항만 등 다양한 사회기반시설로 넓힐 계획이다. 대한민국 과학기술인상은 최근 3년간 독창적인 연구 성과로 과학기술 발전에 기여한 연구자에게 매달 수여되며, 올해 기존 ‘이달의 과학기술인상’에서 현재 명칭으로 개편됐다.