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지난 8월 미국 미네소타주 미니애폴리스 고속도로 교량이 무너져 차량 수십대가 강에 빠지고 4명이 죽는 사고가 일어났다. 갑작스런 사고 같지만 다리는 오래전부터 조금씩 기울어지면서 무너질 수 있다는 ‘경고’를 보냈었다. 사람이 이를 인지하지 못했을 뿐이다.

한국표준과학연구원 삶의질표준부 안전그룹(이하 표준연 안전그룹) 권일범 박사는 “실시간으로 시설물의 상태를 측정하면 사고 전에 붕괴의 징후를 감지할 수 있다”며 “붕괴 가능성을 정확히 예측하기 위해서는 시설안전계측표준을 통과한 측정장비가 필요하다”고 설명했다.
 

금속조각과 광섬유로 안전진단

터널이나 다리는 차가 지날 때마다 진동한다. 지속적으로 진동을 받는 시설물은 기울어지거나 휘고, 심지어 잔금이 가기도 한다. 문제는 이런 변화가 겉으로 드러나지 않고 속에서 일어날 때다. 눈에 보이지 않는 내부를 보기 위해서는 비파괴 검사장비가 필요하다. 비파괴 검사장비는 X선 촬영처럼 내부를 볼 수 있는 장비로 초음파나 방사선을 이용한다.

시설물의 안전은 인명과 직결되기 때문에 현장에서 비파괴 검사장비에 이상이 있는지를 다시 확인하는데, 이때 표준연 안전그룹에서 만든 인증표준물질을 사용한다.

인증표준물질은 가로와 세로가 각각 5cm이고 두께가 19mm인 알루미늄합금 조각이다. 조각 가운데에는 100μm(마이크로미터, 1μm=${10}^{-6}$m) 폭으로 500㎛ 깊이의 홈(인공균열)이 파여 있다. 비파괴 검사장비는 이 인증표준물질의 인공균열을 측정한 값이 홈의 폭은 10μm, 깊이는 25μm의 오차 안에 있어야 현장에서 사용할 수 있다.

또 원자력 발전소나 지하철처럼 사고가 나면 대량 인명피해가 발생하는 시설물은 실시간으로 안전상태를 확인해야 한다. 시설물의 온도 변화나 기울기, 처짐 같은 변형률을 측정하기 위해 시설물에 센서를 설치하는데, 이 센서의 성능과 수명을 시험하는 성능표준 업무도 표준연 안전그룹의 몫이다.

권 박사는 “인증표준물질을 제작하고 성능표준을 검사하는 일은 표준연 안전그룹의 기본 업무일 뿐”이라며 “안전을 측정하는 기술을 개발하는 일도 중요하다”고 말했다.

표준연은 최근 광섬유를 이용해 시설물의 온도변화, 기울기, 처짐, 진동, 압력을 동시에 측정할 수 있는 센서를 개발해 국제 특허를 신청했다. 빛으로 신호를 전달하는 광섬유로는 수십km에 이르는 구간에서 시설물의 변형 정도를 측정할 수 있다. 이 센서는 온도변화나 외부진동을 잘 견디기 때문에 수명도 5년 이상으로 길다. 실제로 신길역과 여의도역을 잇는 지하철 5호선 터널에 광섬유 센서를 설치해 실시간으로 안전 여부를 살피고 있다.

최근 10년 동안 사람들에게 불편을 주는 보수공사가 부쩍 많아졌다. 동시에 도로, 교량, 터널 같은 공공시설물 붕괴에 따른 대형 인명사고는 발생하지 않았다. 어쩌면 우리는 이미 ‘안전’그룹이 높인 ‘삶의 질’을 누리고 있는지도 모른다.