■ 우리 학교 박승희(사회시스템) 교수

기자명 차윤선 기자 (yoonsun@skkuw.com)

오늘 서울에 지진이 일어났다고 가정해 보자. 여전히 63빌딩은 오뚝이 서 있지만 왠지 꺼림칙하다. 이 건물이 언제 무너질지 몰라 불안하기만 하다. 이때 건물의 어느 부분이 손상됐는지, 들어가도 안전한지 알 수만 있다면 얼마나 좋을까? 그 답은 박승희 교수의 ‘스마트 센서’에서 찾을 수 있다.


최근 들어 구조물이 △고층화 △대형화 △복잡화되면서 지진과 같은 자연재해에 취약해질 뿐만 아니라 유지관리도 힘들어졌다. 더불어 구조물의 노후화는 안전성에 큰 문제를 일으킬 수 있다. 박 교수는 이러한 문제점을 해결하기 위해 사회 환경 구조물의 안전성과 수명을 측정할 수 있는 스마트 센서에 관한 연구 결과를 내놓았다. 박 교수의 논문은 구조물 손상 검색 및 센서 자가진단이 가능한 센서에 관한 것으로 스마트 재료와 구조(Smart Materials and Structures) 국제 학술지의 ‘2009년 우수논문 23선’중 하나로 선정돼 그 우수성을 인정받았다. 박 교수는 “사람의 몸이 정기 검진을 받는 것처럼 건물이나 교량 같은 구조물도 지속적인 진단이 필요하다”며 “이러한 지속적 진단 역할을 바로 스마트 센서가 해줄 수 있다”고 설명했다. 

스마트 센서를 구성하는 주된 재료의 종류에 따라 △압전 센서 △광섬유 센서 △MEMS(Microelectromechani cal Systems) 센서 등으로 나뉜다. 이들은 서로 다른 신호로 데이터를 생성하는데, △진동 △초음파 △환경정보(온ㆍ습도, 풍향ㆍ풍속) 등을 측정한다.
이렇게 모인 데이터는 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network, USN)에 무선으로 연결돼 합쳐진다. 합쳐진 정보는 중계기를 거쳐 통합 관리 서버로 들어가 최종적으로 들어온 정보를 분석하고 결과를 도출한다. 이 결과로 구조물이 얼마나 안전한지, 수명은 어느 정도 남았는지를 파악할 수 있게 된다.

여기서 주목할 점은 스마트 센서의 무선화와 자가진단이다. 한 구조물에 여러 개의 센서가 장착되는데, 만약 선으로 연결하면 통신의 효율이 떨어질 뿐만 아니라 모든 센서의 연결이 불가능하다. 따라서 센서는 모두 무선으로 연결돼야 한다. 하지만 무선 시스템은 배터리를 사용하기 때문에 지속적인 에너지 공급의 문제점을 가지고 있다. 이에 대해 박 교수는 “태양력이나 풍력 등의 신재생 에너지를 이용해 공급 문제를 해소하고자 한다”며 해결책을 제시했다. 또 스마트 센서는 ‘스마트’하다는 이름에 걸맞게 자가진단도 가능하다. 센서 자체에 오류가 생길 경우 이를 스스로 인지해 데이터의 오차를 줄인다.

현재 스마트 센서기술은 이론적 검증은 됐지만 실제 현장에서 사용하기 위해 보완단계를 거치고 있다. 박 교수는 “스마트 센서기술이 실용화될 경우 사회 기반 시설물의 안전성이나 신뢰성이 획기적으로 높아질 것으로 기대한다”고 밝혔다. 향후 박 교수의 목표는 스마트한 도시 공간 구현이다. 즉, 자가진단뿐만 아니라 스스로 제어 가능하도록 스마트 센서를 도시 시설물이나 공간에 설치하고자 한다. 꾸준한 연구를 통해 세계를 선도할 수 있는 차세대 공학 기술의 성과를 이뤄내길 기대해 본다.

●MEMS：미세 기술로서 △기계 부품 △센서 △액츄에이터 △전자 회로를 하나의 실리콘 기판 위에 집적화 한 장치
●유비쿼터스 센서 네트워크：각종 센서에서 감지한 정보를 무선으로 수집할 수 있도록 구성한 네트워크