[국토경제신문 전병수 기자] 드론으로 계측한 동영상 정보를 이용해 철근콘크리트(RC) 구조물의 3D모델을 형성, 균열 등 열화를 정밀하게 예측하는 기술이 일본에서 개발됐다.


시미즈건설은 미국 카네기멜론대학(CMU)과 공동으로 드론계측 철근콘크리트 구조물의 동영상 정보에서 얻은 미세한 균열 등 손상정보까지 반영, 고정밀도의 3차원 모델을 형성하는 시스템을 개발했다고 3일 밝혔다.


시미즈건설은 이 3D모델 기술을 바탕으로 구조물의 내력과 잔여수명을 시뮬레이션 해석하는 기술 개발을 추진, 데이터 계측에서 평가‧진단까지 한 번에 대응할 수 있는 인프라 열화예측시스템을 확립할 계획이다.
 

일본의 경우 고도경제성장기에 집중 정비된 인프라 구조물의 노후화가 진행되고 있는 가운데 적절한 유지관리에 의해 구조물의 장수명화와 사고재해리스크 저감을 도모하는 것이 사회적인 과제로 대두되고 있다. 반면 인프라 유지관리를 담당하는 기술자는 감소하고 있어 이들 과제를 해결하기 위해서는 육안점검을 대체하는 ICT 계측기술과 구조물의 열화상황을 적확하고 정밀하게 진단‧예측할 수 있는 해석기술 개발이 시급한 실정이다.


시미즈건설은 이에 따라 CMU와 공동으로 지난 2018년 3월부터 인프라 열화예측시스템 연구개발에 착수했다. 이번에 개발된 기술은 공동연구개발의 첫 성과다. 시뮬레이션 해석의 정밀도 제고에 필요한 손상상황까지 정확하게 반영한 구조해석 모델의 자동생성을 위해 종전기술로는 실현하지 못했던 위치‧형상 오차를 수㎜ 수준으로 억제한 고정밀도의 3차원 모델 형성을 실현했다.


새 시스템은 스테레오 화상계측과 레이저계측을 병용한 드론(UAV) 탑재형 3차원 계측시스템, 고유의 알고리즘에 의한 3차원 모델화 기법, 동영상에서 구조물의 변화를 추출하는 화상해석 AI기술을 조합해 구축했다.


구조물의 3차원 계측에는 고해상도 카메라 2대로 구성된 스테레오카메라와 레이저 계측을 조합한 계측장치를 이용, 취득한 사진화상 등으로부터 3차원 형상을 정밀하게 형성한다. 구체적으로는 드론에 탑재한 계측장치로 대상 구조물을 계측해 스테레오카메라가 취득한 3차원 점군데이터의 측위정밀도를 레이저의 위치정보로 보정‧보강, 정교하고 치밀한 3차원 모델을 형성한다.


아울러 화상해석 AI가 스테레오카메라의 고해상 화상으로부터 검출한 균열 형상을 3차원 모델로 중첩함으로써 손상정보를 포함한 고정밀도의 3차원 모델을 완성한다. 3차원 모델의 형성은 교장 200m 정도의 일반 RC교량을 대상으로 했을 경우 계측을 포함해 수일이면 작업을 마무리할 수 있다.


이번 공동 연구개발에서 시미즈건설이 개발항목 설정과 RC구조물 계측, CMU가 드론제어, 3차원 모델화 기법, 균열 AI검출 등을 담당했다.

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