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[IT뉴스]노후 교량, 무너지기 전에 안다…AI로 ‘보수 골든타임’ 예측 [대한민국 과학기술인상]

온카뱅크관리자

2026-08-05 17:47:33

<div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> [이종한 인하대 사회인프라공학과 교수] ‘라이브 디지털트윈’ 세계 첫 개발 시설물 과거·현재·미래 연계 분석 균열 위치·확산 경로 선제적 제시 기존 ‘사후 점검·대응’ 한계 극복 터널 등 다양한 시설로 확장 기대 
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 <img alt="이종한 인하대 사회인프라공학과 교수가 2025년 6월 경남 진주 문산읍에 위치한 교량에서 ‘LIVE 디지털트윈 기술’ 관련 실증을 진행하고 있다. 사진제공=과학기술정보통신부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/05/seouleconomy/20260805173731778fowj.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="qVH3ndJ6vY" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/05/seouleconomy/20260805173731778fowj.jpg" width="658">
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 이종한 인하대 사회인프라공학과 교수가 2025년 6월 경남 진주 문산읍에 위치한 교량에서 ‘LIVE 디지털트윈 기술’ 관련 실증을 진행하고 있다. 사진제공=과학기술정보통신부
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 “최근 기후변화와 도시 인프라 노후화가 동시에 진행되며 국가의 한정된 유지관리 예산을 적재적소에 투입하는 것의 중요성이 커지고 있습니다. 인공지능(AI)으로 시설물의 과거·현재·미래를 연계 분석하면 위험도가 높은 시설물을 가려내고 최적의 보수 시점을 판단할 수 있습니다.”
 과학기술정보통신부가 주최하고 한국연구재단과 서울경제신문이 공동 주관하는 ‘대한민국 과학기술인상’ 8월 수상자로 선정된 이종한 인하대 사회인프라공학과 교수는 자신이 개발한 ‘라이브(LIVE) 디지털트윈 기술’에 대해 이같이 설명했다.
 교량과 터널 등 외부 환경에 노출된 사회기반시설은 시간에 따라 다양한 복합적 요인이 작용하며 약해진다. 겨울철 콘크리트 내부의 수분이 얼었다 녹기를 반복하는 동결융해, 공기 중 이산화탄소가 침투해 철근 보호 기능을 떨어뜨리는 탄산화, 바닷물과 제설제의 염분이 스며들어 철근 부식을 일으키는 염해가 대표적이다. 여기에 대형 화물차가 반복적으로 통행하며 발생하는 하중까지 더해지면 여러 손상이 복합적으로 나타나는 다종손상으로 이어진다. 특히 최근에는 태풍·홍수·집중호우 등이 잦아지는 등 재난 환경이 변화하고 있는 만큼 이를 고려한 위험도 기반 관리 체계의 중요성이 커지고 있다.
 하지만 기존 안전 점검은 인력 중심의 외관 조사나 단편적인 센서 데이터에 의존하는 경우가 대부분이었다. 이는 많은 시간과 비용이 소모될 뿐만 아니라 점검자 개인의 역량에 따라 결과가 달라지며 겉으로 드러나지 않은 내부의 복합적인 손상을 파악하기 어렵다는 한계가 있었다.
 이에 이 교수 연구팀은 재료 열화, 부재 손상, 구조 거동 간의 상호작용을 분석하는 라이브 디지털트윈 기술을 세계 최초로 개발했다. 콘크리트나 철근이 약해지는 재료 열화가 기둥·보 등 부재의 균열과 부식으로 이어지고 결국 교량 전체의 안전성에 어떤 영향을 미치는지 데이터와 AI로 연계 분석한 것이다. 연구팀은 재료에 대한 복합 열화 실험 데이터와 과거의 점검·진단 데이터를 기반으로 교량의 현재 상태와 미래 손상 확산·성능을 함께 평가할 수 있는 체계를 구현했다. 이 같은 성과를 인정받아 해당 연구는 지난해 신뢰성공학 분야 국제학술지 ‘릴라이어빌리티 엔지니어링 앤드 시스템 세이프티’ 등에 게재됐다.
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 <img alt="이종한 인하대 사회인프라공학과 교수 연구팀이 개발한 ‘LIVE 디지털트윈’의 모식도. 이미지제공=과기정통부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/05/seouleconomy/20260805173733245jqni.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="BjIy8VfzhW" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/05/seouleconomy/20260805173733245jqni.jpg" width="658">
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 이종한 인하대 사회인프라공학과 교수 연구팀이 개발한 ‘LIVE 디지털트윈’의 모식도. 이미지제공=과기정통부
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 이 교수는 “과거 점검·진단 자료와 1700여 건의 문헌 데이터를 자연어 처리로 분석해 손상 발생 인자와 확산 경로를 구조화한 뒤 이를 바탕으로 대형 차량 하중 등을 고려해 국부적인 손상과 구조물 전체의 움직임을 함께 해석했다”며 “그 결과 시간에 따른 손상 진전과 장기 성능 변화를 예측하는 모델을 구축했다”고 설명했다. 구조물의 미래 손상 발생 위치와 확산 경로를 구체적으로 예측하고 최적의 보수 시점까지 제시하는 것이 가능해졌다는 의미다.
 특히 건축정보모델링(BIM)과 구조해석 모델(FEM)을 양방향으로 자동 연계하는 ‘BIM-to-FEM 프레임워크’를 구축한 점이 라이브 디지털트윈 기술의 핵심이자 기존 연구들과 차별화되는 부분이다. 구조물의 정보를 3차원(3D) 입체 모델로 나타내는 BIM은 주로 데이터 시각화 도구로만 활용돼 실제 구조 성능을 분석하는 역할까지 수행하는 데 한계가 있었다.
 이 교수 연구팀은 실험과 점검 데이터에서 도출한 교량 부재별 손상·열화 정보를 BIM 환경에 입력하면 이를 FEM 해석 모델의 입력값으로 자동 변환하도록 했다. FEM이 계산한 구조 성능과 손상 예측 결과는 다시 BIM에 반영돼 가상 모델을 갱신한다. 이 같은 양방향 연계 체계를 통해 과거 손상 이력과 현재 상태, 미래 성능 변화를 공간과 시간축에서 함께 관리하는 4차원 디지털트윈을 구현했다.
 이 교수는 해당 기술과 관련해 특허 출원과 소프트웨어(SW) 등록도 완료했다. 또한 시설물 데이터가 쌓일수록 고성능 컴퓨터를 요구하는 BIM 모델을 장기적으로 대체할 수 있도록 가볍고 확장성이 뛰어나며 오픈소스를 활용할 수 있는 ‘피지컬 3D 모델(가칭)’도 개발하고 있다.
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 <img alt="이종한 인하대 사회인프라공학과 교수가 인천 미추홀구 인하대 스마트구조시스템 연구실에서 연구원들과 연구를 하고 있다. 사진제공=과학기술정보통신부" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202608/05/seouleconomy/20260805173734731cocy.jpg" data-org-width="1200" dmcf-mid="bBAmzUu5Ty" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img2.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202608/05/seouleconomy/20260805173734731cocy.jpg" width="658">
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 이종한 인하대 사회인프라공학과 교수가 인천 미추홀구 인하대 스마트구조시스템 연구실에서 연구원들과 연구를 하고 있다. 사진제공=과학기술정보통신부
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 라이브 디지털트윈 기술이 실제 교량에 적용되고 향후 터널·항만 등 다양한 사회기반시설로 확대될 경우 디지털 인프라 산업 발전의 핵심 기반이 될 것으로 기대된다. 사회기반시설은 서로 연결된 네트워크라는 점에서 시설물 하나의 문제도 교통·물류·응급 대응 등 사회 전반에 연쇄적인 영향을 미칠 수 있다. 사후 점검에 의존하던 기존의 인프라 유지관리를 예측 기반의 선제적 체계로 전환하는 것이 중요한 이유다.
 이 교수의 궁극적인 목표는 도심 전체의 인프라를 아우르며 재난 회복력을 관리할 수 있는 시스템을 구축하는 것이다. 그는 “라이브 디지털트윈 기술을 지역 단위의 네트워크 기반 레질리언스 평가 기술로 확대해 예산 투입의 우선순위를 정량적·객관적으로 결정할 수 있는 연구를 진행하고 있다”고 말했다. 레질리언스 평가 기술은 사회기반시설이 재난·재해를 겪었을 때 얼마나 잘 견디고, 얼마나 빠르게 원래 상태로 회복할 수 있는지 정량적으로 측정하고 예측하는 기술이다. 이어 “이를 위해 BIM, 사물인터넷(IoT) 센서, AI 등 디지털트윈에 들어가는 각각의 핵심 기술을 실제 산업 현장에서 쉽게 활용할 수 있도록 실용화할 계획”이라고 전했다.
 장형임 기자 jang@sedaily.com
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