지하매설 배관 파손 예방 기술 개발….무단굴착 시각·위치 감지

표준연구원, 장거리 배관 파손 예방 시스템 첫 개발

배관의 탄성파 정밀측정 센서와 알고리즘으로 분석

실사용 배관 현장검증·기술이전 완료로 상용화 착수

[대전=뉴시스] 지하 매설 배관 파손 예방 및 조기 탐지 시스템 개념도. 배관 감시영역 양단에 설치한 두 센서로 신호를 실시간 측정 및 분석해 무단 굴착에 대한 시각 및 위치정보를 산출한다.(사진=표준연구원 제공) *재판매 및 DB 금지

[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 한국표준과학연구원(KRISS)은 무단 굴착 등에 따른 배관 누출사고를 사전에 예방할 수 있는 '지하매설 배관파손 예방 및 조기탐지 시스템'을 개발했다고 22일 밝혔다.

무단 굴착공사는 물, 석유, 가스 등을 수송하는 지하 매설배관의 주요 파손 원인 중 하나로 배관 관리주체에서 사전 파악이 어렵고 파손으로 누출사고 발생 시 환경오염은 물론 폭발, 화재, 싱크홀 등의 위험이 따른다.

이번에 KRISS 구조안전모니터링팀이 개발한 기술은 지하매설 배관이 파손되기 전에 외부손상 요인을 실시간 탐지, 사고를 방지하는 시스템이다. 굴착공사 등으로 배관에 충격이 가해지면 이를 파손 위험 징후로 포착해 조기 경보한다.

이 기술의 핵심은 배관 충격 시 배관을 통해 전파되는 탄성파의 정밀측정 센서와 분석 알고리즘이다.
 
배관에 수백m 간격으로 한 쌍의 센서를 부착하면 두 센서 사이에서 발생하는 충격신호를 실시간 모니터링해 충격이 발생한 시각과 위치정보를 즉시 산출할 수 있다.
 
지진 관측센터에서 진동을 감지한 후 지진파의 도달 속도를 이용해 지진의 발생 시각과 위치를 계산하는 것과 같은 원리다.

특히 이 센서는 별도의 굴착공사 없이 밸브실이나 맨홀 등 기존 매설 배관의 외부 노출부분에 간단히 부착해 설치할 수 있으며 주위 교통환경으로 인한 소음 등 불필요한 신호를 배제하고 배관에서 발생한 신호만 판별할 수 있는 정확한 분석 알고리즘도 갖췄다.

연구진은 청주와 전주, 오송 등 3곳에서 테스트베드를 운영해 수㎞에 이르는 실사용 매설 배관을 통해 현장 적용성을 검증한 결과, 배관에 가해지는 약 20kN(킬로뉴턴) 이상의 충격을 95% 이상의 정확도로 감지할 수 있는 게 확인됐다.
 
배관 파손을 일으키는 충격의 강도는 통상 약 수백kN 이상으로, 이 기술이 배관 파손사고 예방 및 조기 경보에 적합하다는 게 입증됐다.
 
이번 성과는 상수도뿐 아니라 송유, 가스, 열공급 등 다양한 분야의 배관에 적용 가능하고 매설 배관의 이상 상태를 온라인으로 사전 감지·조치하기 위한 스마트 감시시스템에 활용될 수 있다.

장거리 배관의 파손 위험을 사전 감지하는 시스템이 개발된 것은 이번이 세계 처음이다. 해당 성과는 최근 국내 기업에 기술이전을 마쳤으며 미국, 유럽에도 특허 출원됐다.
 
연구 결과는 지난 8월에 스트럭처럴 헬스 모니터링(Structural Health Monitoring, 논문명:Source location and anomaly detection for damage identification of buried pipelines using kurtosis-based transfer function)에 발표되는 등 지금까지 4건의 국제학술지에 게재됐다

KRISS 구조안전모니터링팀 윤동진 책임연구원은 "배관파손으로 인한 대형사고와 인명피해 위험이 심각함에도 불구하고 그간 제보자 등의 누출 신고에 의존해야 했다"며 "이번 기술 보급은 국민 안전과 사회적 비용절감에 기여할 것"이라고 말했다.


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