한국표준과학연구원(KRISS)이 지하 매설 배관 파손 예방 및 조기 탐지 시스템을 개발했다고 22일 밝혔다. 무단 굴착 등으로 발생하는 배관 누출 사고를 사전에 예방할 수 있는 기술이다. 연구 성과는 올해 8월 스트럭처럴 헬스 모니터링(Structural Health Monitoring) 게재를 포함해 4건의 국제학술지에 게재됐다.

무단 굴착공사는 지하에 매설된 배관 설비가 파손되는 주요 원인 중 하나다. 파손으로 누출사고가 발생하면 환경오염은 물론 폭발, 화재, 싱크홀 등의 위험이 따른다. 하지만 배관 관리자가 사전에 예상하기 어려워 예방적 관리가 힘들다. 

KRISS 구조안전모니터링팀은 배관의 외부 손상 요인을 실시간으로 탐지해 사고를 방지한다. 배관이 충격을 받으면 파손 위험 징후로 판단해 조기에 경보를 울릴 수 있다.

연구원들은 정밀 측정 센서와 분석 알고리즘으로 기술을 구현했다. 두 기술로 배관에서 전파되는 탄성파를 정밀하게 분석해 충격이 발생한 시간과 위치를 즉각 산출할 수 있다. 지진 관측센터에서 진동을 감지한 후 지진파의 도달 속도를 이용해 지진의 발생 시각과 위치를 계산하는 것과 같은 원리다. 센서는 별도의 굴착공사 없이 밸브실이나 맨홀 등 외부 노출 부분에 간단히 부착해 설치할 수 있다. 

성능 실험을 위해 연구진은 청주, 전주, 오송 세 곳을 방문했다. 수 km에 이르는 실사용 매설 배관에서 현장 적용성을 검증하기 위해서였다. 실험 결과 해당 시스템은 배관에 가해지는 약 20 kN(킬로뉴턴) 이상의 충격을 95% 이상의 정확도로 감지했다. 배관 파손을 일으키는 충격 강도는 일반적으로 약 수백 kN 이상으로, 배관 파손사고 예방 및 조기 경보에 적합하다고 결론짓기 충분한 성능이다.

KRISS는 장거리 배관의 파손 위험을 사전 감지하는 시스템은 세계 최초라고 설명했다. 기존 매설 배관 건전성 관측 기술은 대부분 배관 파손으로 인한 누출 탐지에 초점을 맞췄다는 것이다. KRISS는 올해 국내 기업으로 기술이전을 마쳤으며 미국, 유럽에도 특허를 출원한 상태다.

윤동진 KRISS 구조안전모니터링팀 책임연구원은 "배관 파손으로 인한 대형사고와 인명 피해 위험이 심각함에도 불구하고 그간 제보자의 누출 신고에 의존해야 했다"며 "이번 기술의 보급은 국민 안전과 사회적 비용 절감에 기여할 것이다"고 말했다.