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[IT뉴스]중소형 구조물 안전 실시간 진단…센서 장비값 40분의 1로 낮춰 [대한민국 과학기술인상]

온카뱅크관리자

2026-06-03 22:37:28

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> [손훈 KAIST 건설및환경공학과 교수] 시설 미세한 흔들림·움직임 측정 기존 고가장비는 현장 보급 한계 대당 100만원 이하로 부담 줄여 레이더와 저가형 가속도계 융합 오차 0.026㎜…최고수준 정밀도 국내 이어 美·中 등서 검증 확대 
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 <img alt="손훈 한국과학기술원(KAIST) 건설및환경공학과 교수가 대전 유성구 KAIST 연구실에서 고정밀 변위 센서를 소개하고 있다. 사진제공=과기정통부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/03/seouleconomy/20260603223702296gulw.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="xlNhqy5TWP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img4.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/03/seouleconomy/20260603223702296gulw.jpg" width="658">
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 손훈 한국과학기술원(KAIST) 건설및환경공학과 교수가 대전 유성구 KAIST 연구실에서 고정밀 변위 센서를 소개하고 있다. 사진제공=과기정통부
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 “교량이나 건축물은 시간이 지나면서 어디가 약해졌는지, 이상이 생기지는 않았는지 확인해야 합니다. 기존 점검 방식은 1년에 한 번씩 받는 건강검진과 비슷했다면 저희가 하는 구조물 건전성 모니터링은 스마트워치처럼 구조물 상태를 계속 살펴보는 기술입니다. 센서를 이용해 구조물이 얼마나 흔들리고 움직이는지를 계속 관찰하다가 작은 이상을 조기 발견해 큰 사고를 예방할 수 있습니다.”
 과학기술정보통신부가 주최하고 한국연구재단과 서울경제신문이 공동 주관하는 ‘대한민국 과학기술인상’ 6월 수상자로 선정된 손훈 한국과학기술원(KAIST) 건설 및 환경공학과 교수는 3일 고정밀 변위 센서 기술에 대해 이같이 밝혔다.
 전 세계 시설물의 98% 이상인 중소형 구조물은 변위 발생량이 ㎜급으로 매우 작아 정밀 관찰이 필수적이다. 변위량이란 물체가 처음 위치에서 최종 위치까지 이동한 거리와 방향의 변화량을 말한다. 교량이나 건물이 외부 충격 등으로 인해 본래 위치에서 얼마나 미세하게 움직였는지를 확인하는 수치다. 하지만 기존 고가 장비는 대당 4000만 원이 넘는 탓에 현장 보급에 한계가 있었다. 이는 수많은 작은 구조물들이 안전 사각지대에 방치되는 원인으로 작용했다.
 손 교수가 개발한 센서는 비용 부담을 40분의 1 수준인 대당 100만 원 이하로 대폭 낮춘 기술이다. 또한 평균 변위 오차가 0.026㎜로 세계 최고 수준의 정밀도를 구현했다. 손 교수는 “기존 위치정보시스템(GPS) 기반 계측 기술은 장비 가격이 높은 데다 측정 정확도가 약 10㎜ 수준에 머물러 중소형 구조물의 작은 움직임을 정밀하게 측정하는 데 한계가 있었다”면서 “저희가 개발한 센서는 전력 소모를 줄이고 무선통신 기능을 넣어 구조물을 오랫동안 계속 살펴볼 수 있도록 한 게 특징”이라고 말했다.
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 <img alt="손훈(뒷줄 왼쪽 두 번째) 한국과학기술원(KAIST) 건설 및 환경공학과 교수가 대전 유성구 KAIST 연구실에서 팀원들과 함께 연구 결과물을 검토하고 있다. 사진제공=과기정통부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202606/03/seouleconomy/20260603223703781ginu.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="ykkw3IyOW6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202606/03/seouleconomy/20260603223703781ginu.jpg" width="658">
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 손훈(뒷줄 왼쪽 두 번째) 한국과학기술원(KAIST) 건설 및 환경공학과 교수가 대전 유성구 KAIST 연구실에서 팀원들과 함께 연구 결과물을 검토하고 있다. 사진제공=과기정통부
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 신(新) 기술 상용화의 비결은 성격이 다른 두 센서를 합쳐 단점을 상쇄한 데 있다. 센서에 밀리미터파 레이더와 저가형 MEMS 가속도계를 융합하는 독창적인 기술이 적용된 것이다. 손 교수는 “레이더는 천천히 움직이는 구조물의 변위는 쉽게 계측할 수 있지만 빠른 흔들림은 놓칠 수 있다”면서 “반면 가속도계는 빠른 흔들림을 잘 잡아내지만 시간이 지나면서 발생해 천천히 누적되는 움직임을 잘 잡아내지 못한다”고 설명했다. 이어 “저렴한 가속도계와 레이더를 함께 분석하면 오차를 효과적으로 줄이고 매우 정밀한 변위 측정이 가능하다”고 덧붙였다.
 손 교수 연구팀은 센서를 세종 이응다리에 약 3년간 설치해 실제 현장에서 장기 성능과 활용 가능성을 검증했다. 또한 미국 새너제이 고속도로와 스탠퍼드대 주차빌딩, 중국 웨이팡 교량 등 해외 현장에도 적용했다. 국내외 13개 이상 현장 실증을 통해 세계 최고 수준의 신뢰성을 입증받은 것이다. 손 교수는 “개발된 센서는 미국·중국·프랑스 등 여러 국가 연구기관과 협력하며 실제 현장에서 검증해 왔다”면서 “특히 한국연구재단 글로벌 기초연구실 사업 및 국토교통부 국제협력 연구개발 사업을 통해 미국 내 현장 적용과 사업화 가능성을 넓혀가고 있다”고 말했다.
 특히 기존 센서로는 도입하기 어려웠던 중소형 구조물의 건전성 모니터링, 시공 중 모니터링, 정밀시공, 내하력 검사 등에 확산될 것으로 기대된다. 손 교수는 “중소형 구조물에 널리 적용하려면 장비 가격뿐 아니라 설치 및 유지관리 비용도 함께 낮아야 했다”면서 “이를 위해 센서가 무선으로 데이터를 전송하도록 하고 별도 계측 장비 없이도 작동할 수 있도록 설계해 설치 편의성을 높였다”고 소개했다.
 장기간 운영 가능한 센서 시스템 구축에도 공을 들였다. 손 교수는 “센서 안에 의사결정 기능을 내장해 현장에서 수집한 모든 데이터를 보내는 것이 아니라 필요한 결과만 전송하도록 했다”면서 “이를 통해 관리자가 많은 구조물을 쉽게 관리할 수 있도록 했다”고 전했다. 그러면서 “배터리 사용과 태양광 패널 연계를 고려해 전력 공급 부담을 줄이고 장기간 운용이 가능한 현장형 시스템을 구현하고자 했다”고 부연했다.
 연구 성과는 과기정통부 기초연구사업 리더연구 및 기초연구실(BRL) 지원을 통해 개발된 원천기술이 실제 상용화 및 기술이전까지 이어진 사례다. 국제학술지 ‘메커니컬 시스템스 앤드 시그널 프로세싱’에 2023년 1월 게재됐다.
 손 교수는 40대 초반 KAIST 최연소 정년보장 교수로 추대된 토목·구조물 안전 진단 권위자다. 지난 2년간 국가철도공단 철도혁신연구원장을 겸임하며 국가시설물 안전관리체계에 첨단기술을 적용하기 위해 노력해 왔다. 최근에는 철도인프라혁신AX연구단장을 맡아 국가 스마트 인프라 구축을 이끌고 있다. 손 교수는 “센서 기술은 상시 관측에서 소외됐던 중소형 시설물을 정밀 관리할 수 있는 기술 기반을 마련한 데 의의가 있다”며 “앞으로 AI 기반 디지털 트윈 연구를 지속해 자동화·무인화·지능화로 안전 진단 시장의 패러다임 전환을 이끌고 국민 안전과 재난 예방에 기여하겠다”고 강조했다.
 김기혁 기자 coldmetal@sedaily.com
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