[논문]드론을 활용한 지반시설물의 관리

김승현

드론을 활용한 지반시설물의 관리 원문보기

김승현 (한국건설기술연구원 지반연구소)

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문제 정의

본 고에서는 드론을 활용한 지반시설물의 관리에 초점을 두고, 자연재해 재난 관리에 있어 드론을 어떻게 활용해 오고 있는지를 소개하고, 앞으로 지반, 토목, 건축 등의 분야에서 드론이 어떻게 활용될 수 있는가에 대한 고찰을 하고자 한다. 드론의 미래 응용 분야를 다양하게 제시함으로서 시설물 관리에 있어 드론의 활용 가능성과 미래 기술의 확장 방향을 함께 고민해 보고자 한다.
본 고에서는 드론을 활용한 지반시설물의 관리에 초점을 두고, 자연재해 재난 관리에 있어 드론을 어떻게 활용해 오고 있는지를 소개하고, 앞으로 지반, 토목, 건축 등의 분야에서 드론이 어떻게 활용될 수 있는가에 대한 고찰을 하고자 한다. 드론의 미래 응용 분야를 다양하게 제시함으로서 시설물 관리에 있어 드론의 활용 가능성과 미래 기술의 확장 방향을 함께 고민해 보고자 한다.

대상 데이터

2014년 8월 전라남도 광양의 한 도로공사 현장에서 총연장 320m, 최대높이 65m의 거대 깎기비탈면에서 이상(異常)현상이 인지되었다. 본 현장은 퇴적암으로 구성된 지반으로 층리가 도로방향으로 발달하고 있어 평면파괴에 취약한 상황이었다.

성능/효과

그림 9와 같이 깎기부로부터 약 200m 후방에 대규모 균열이 발생하였음을 인지할 수있었다. 당일 이 지역에 상당한 비가 추가적으로 내렸고, 다음날 실시된 2차 촬영에서는 기존에 드론으로 인지된 인장균열 등이 보다 확장하고 새로운 인장균열이 후방 400m 지점에 발생한 것을 확인할 수 있었다.
이를 통해 광양 지구의 산사태는 우리나라에서는 보기 드문 “병진산사태(translational landslide)”임을 확인할 수 있었고 이에 대한 대책을 준비하고 있는 상황이다. 본 사례는 드론을 이용해 접근이 어려운 상부사면 비탈면의 상태를 파악함으로서 대책공법의 선정 과정에 있어 과학적인 근거 자료를 파악한 좋은 사례라고 할 수 있다.
본 현장은 퇴적암으로 구성된 지반으로 층리가 도로방향으로 발달하고 있어 평면파괴에 취약한 상황이었다. 쏘일네일링, 식생공, 콘크리트배수구, 산마루측구 등이 적용된 상태에서 산마루측구 변형 및 파손, 소단배수구의 파손, 깎기부 내 붕괴 현상 등이 발생하였으며, 도로하단부가 3~5m 가량 넓은 범위로 융기되는 현상이 확인되었다. 붕괴 발생 형태와 규모를 확인하고 상부자연비탈면의 특이점을 찾기 위하여야 드론 촬영이 2014년 8월 21일 실시되었다.
드론과 관련된 시장은 현재 취미, 레저용 및 상업용 시장 등으로 지속적으로 성장 중이며, 앞으로 세계 시장의 규모는 향후 10년간 2016년 26억$에서 2025년에는 109억$로 4배 이상의 급속한 성장을 보일 것으로 기대되고 있다(미 Teal Group, 2016년 7월 언론보도 자료). 취미용 드론은 22억$에서 39억$ 수준으로 현재 대비 약 1.7배로 성장할 것이며, 초기 시장 규모는 작지만 2019년 이후로는 보합세를 보일 전망이고, 공공용 드론은 현재의 0.3억$ 수준에서 12.9배 증가한 4.6억$로 전망하고 있으며, 특히 상업용 시장의 경우, 현재 3.9억$ 수준에서 2025년에는 65억$로 급증할 것으로 전망하고 있다(그림 3).

후속연구

드론 활용시 인력 투입을 최소화할 수 있으며 안전 문제를 극복할 수 있고 비용 절감도 가능해 진다. 드론으로 취득한 정보를 각종 지상의 데이터베이스와 연계함으로서 정확도 향상이 가능할 뿐만 아니라 다양한 분야와 연계한 콘텐츠 개발이 가능해 질 것으로 기대된다.
앞서 설명한 바와 같이 드론은 지반시설물 관리에 있어 다양한 분야에 응용이 가능할 것으로 기대된다. 지반시설물 관리를 위한 드론의 적극적인 활용도가 현재 시점에서 크게 높지는 않으며, 아직은 드론에 대한 인식이 레저용 중심의 취미생활로 국한되어 있는 것이 사실이다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

산사태를 조사하기 위해 상단부의 경우 무엇을 확인해야 하는가?

중간부(깎기부)에서는 불연속면의 발달 방향에 따른 암반파괴의 가능성, 낙석의 발생 유무, 배부름 현상 등을 확인하게 되고, 하단부에서는 지반의 융기나 누수 등을 중점적으로 체크하게 된다. 상단부(흔히, 상부자연비탈면이라고 표현하는)의 경우에는 상단부 내 인장균열이나 단차, 침하 등을 확인하여 산사태의 규모를 확인하여야 한다(김승현, 2016). 상단부 지반에 대한 접근은 때로는 쉽지 않을 경우가 많다.

제4차 산업혁명이 추구하는 것은 무엇인가?

제4차 산업혁명은 우리가 기본적으로 살아가는 방식, 일하는 방식, 그리고 서로 관련된 것을 연관시켜 진일보시키고자 하는 기술혁명의 미래상을 보여주는 것으로서, 그 변화 자체는 과거 인류가 경험해 왔던 산업혁명과 비교하여 그 변화속도와 규모면에서 비교가 되지 않을 정도로 크다(World Economic Forum, 2016). 제4차 산업혁명은 디지털 혁명으로 일컬어지는 “3차 산업혁명”의 토대로 디지털 세계, 생물학적 세계의 경계를 허물며 기술의 퓨전을 추구하는 것이다. 현재 기술의 전례 없는 처리 능력, 저장 능력, 지식에 대한 접근성을 가진 모바일 장비로 연결되는 이 새로운 개념은 신혁명에 관한 사람들의 무궁한 가능성을 끌어내게 될 것이다.

드론이란 무엇인가?

“드론”은 보통 조종사가 탑승하지 않은 무인/원격조종 비행장치를 의미하며, 무인기를 통칭하는 단어이다. 일반적으로 무인기는 이동 형태나 주요 타킷의 특성에 따라 UAV(Unmanned Aerial Vehicle, 무인항공기), UGV(Unmanned Ground Vehicle, 무인지상 차량), UUG(Unmanned Underwater Vehicle, 해저 작업용 무인기)로 구분되며, 특히 드론은 UAV를 지칭 하는 것이다.

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