지반침하 예방 및 실시간 모니터링시스템 적용
‘싱크트리시스템’ 적용으로 배관사고 원천 차단

[에너지신문] 4차 산업혁명 시대다. 모든 사물이 연결돼 상호작용하며 실시간 통신을 통해 시설물을 관리할 수 있는 시대가 눈앞에 성큼 와 있다. 그러나 여전히 눈에 보이지 않는 지하 매설 시설물은 관리에 어려움을 겪고 있다. 가스배관, 지역난방배관, 상하수도배관 등 지하시설물은 누출이나 누설, 타공사 사고, 지반침하에 따른 안전사고 등에 항상 노출돼 있다.

▲ 지하 배관 파손 예방 및 실시간 누출(누수)감지 시스템.
▲ 지하 배관 파손 예방 및 실시간 누출(누수)감지 시스템.

정부는 각종 관련법령을 통해 지하시설물에 대한 관리를 철저히 하도록 명시하고 있다. 특히 ‘지하안전관리에 관한 특별법’에서 지반침하에 따른 안전사고가 발생되지 않도록 정기적인 조사를 의무화하고, ‘스마트도시 조성 및 산업진흥 등에 관한 법률’에서는 경쟁력 향상과 지속 가능한 발전을 위해 건설공사시 정보통신기술을 융합할 것을 주문하고 있다.

지난해 시행된 ‘지속가능한 기반시설관리기본법’에서는 체계적인 유지관리와 성능개선을 통해 편리하게 기반시설을 활용토록 하고 있다. 관리 주체가 기반시설의 안전성, 사용성, 내구성을 고려해 선제적으로 관리해 노후화에 따른 생애주기 비용을 최소화토록 하고 있다. 그러나 여전히 가스, 지역난방, 상수도 등 지하 매설 배관사고는 끊임없이 이어지고 있는 게 현실이다.

특히 아직은 미흡한 지하시설물 안전관리 기술, 초기 투자비용, 관리주체의 안전관리 의식 부족 등으로 지하시설물 설치와 동시에 적절한 유지관리시스템을 구축하는데에는 분명 한계가 있다.

▶▶▶안전관리 혁신 ‘싱크트리 시스템’
이러한 가운데 2011년 창업해 지하시설물 안전관리 기술을 개발해 온 (주)코위드원(대표 윤상조)이 ‘싱크트리 시스템’을 개발해 보급하고 있어 주목받고 있다.

이 기업은 가스관이나 상하수도관을 실시간 모니터링해 누출(누설) 또는 파손사고가 발생할 경우 정확한 사고 발생 위치를 관리자 휴대전화로 알려 신속하게 복구함으로써 시설물 및 시민의 안전을 확보할 수 있도록 ‘싱크트리 시스템’을 개발했다.

이 기술은 가스관, 지역난방관, 상하수도관, 통신관, 전력선관 등 지하 10m에 매설된 시설물 위치까지도 정확하게 확인할 수 있어 지하시설물 관리를 효율적으로 할 수 있다. 최근 문제가 되고 있는 싱크홀에 의한 안전사고도 원천적으로 막을 수 있다.

기존 ‘누수감지시스템’은 관 이음부마다 센서와 보호커버를 설치했지만  최근 개발한 ‘싱크트리 시스템’은 관 이음부 상단에 설치해 약 30cm 이상의 동공이 발생하면 실시간으로 감지할 수 있다.

이 시스템은 지반침하로 인한 안전사고를 예방하기 위해 개발됐지만 10cm 이하 지반침하에 작동하면 초기 누출 또는 누수를 감지할 수 있어 적은 비용으로 누출감지시스템을 구축하는 효과가 있다. 기존 시설물에도 시스템을 적용할 수 있다는 게 장점이다.

이 시스템은 스마트예방시트를 통해 감지장치에서 보낸 신호를 싱크볼에 전달하는 방식이다.
스마트예방시트 폭이 시설물 폭보다 크기 때문에 굴착공사 중 본관 파손을 막는 장점까지 있어 시설물 수명을 연장할 수 있다.

기존 개발된 타사의 기술은 누출(누수)이나 파손이 발생한 이후에 대처하는 방식이 대부분이다.

이에 비해 코위드원 기술은 지하시설물이 파손되는 것을 사전에 막을 수 있고 배관에서 누출이 발생하면 1분 이내에 감지할 수 있다. 누출 위치도 3% 오차범위로 확인할 수 있는 장점이 있다. 특히 원인제공자를 실시간 확인할 수 있어 향후 복구비용 논쟁을 근절할 수 있다.

▲ 싱크트리 시스템.
▲ 싱크트리 시스템.

코위드원이 개발한 기술은 개별 자재별로 전자지도에서 관리할 수 있고, 시공단계부터 이력 및 자산관리를 할 수 있어 효율적이다.

코위드원은 이로 인해 수명을 최소 20년이상 연장할 수 있고, 시스템에 의한 관리로 기존 대비 유지관리비용을 최대 73% 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

(주)코위드원에 따르면 6년 전부터 스마트 예방시트 및 보호커버, 누수감지센서 등의 하드웨어를 개발하고, 지속적인 기술 역량을 키워왔지만 실 적용까지 많은 어려움을 겪었다.

실제 운용할 때 기존에는 원격장비 1대가 신호를 받아 되돌아오는 것을 받아 처리하는 방식으로 여러 대를 설치해야 하는 문제가 있었는데, 이 경우 한 곳이 파손되면 모니터링에 어려움이 있었다.

이에 코위드원은 장비당 데이터 통신거리가 1000m에 이르며, 장비 8대가 릴레이 방식으로 신호를 보내는 방식을 채택함으로써 기존에 파손 구간 발생시 모니터링이 어려웠던 부분을 해결했다.

이 뿐만 아니라 배관 이음부에 누출이 발생했을 경우 1분 이내에 누출을 감지해 담당자의 모바일로 3분 이내 송신이 가능하며, 이음부 누출 발생과 파손시 3% 오차 범위 내에서 모니터링이 가능한 기술력을 갖췄다. 이밖에 지하 매설 예방시트, 스마트시트를 기준으로 해 매설선로도 찾을 수 있게 됐다.

특히 코위드원의 실시간 모니터링시스템 적용시 이력관리와 자산관리를 동시에 수행할 수 있어 설계문제, 시공문제 및 운영 중 발생하는 배관 연결문제와 타공사에 의한 배관 파손문제 등을 원천적으로 해결할 수 있게 됐다.

유지관리비를 줄이기 위해 배터리에 태양광을 장착시켰고, 배터리 잔량 확인은 물론 앱을 통한 중장비 위치 확인도 가능하다.

GIS기반 관리로 빈번한 관리자 교체에도 효율적인 배관망 관리가 가능하며, 배관의 수명 연장과 유지관리비용 절감으로 예산절감에 기대할 수 있게 됐다.

최근 3년간 기술 개발을 통해 유지관리시스템을 업그레이드하고, 시범적용을 거쳐 실시간 모니터링 방식을 차별화하는 등 진일보한 자체 기술력을 갖춘 덕분이다.

2016년부터 2017년까지 중소벤처기업부의 연구자금으로 개발된 이 기술은 2020년 7월 중소벤처기업부로부터 우수연구개발 혁신제품으로 지정됐다. 중소벤처기업부는 우수연구개발 혁신제품에 대해 금액과 무관하게 수의계약할 수 있고, 5억원 범위내에서 조달청 예산으로 시범사업을 할 수 있도록 혜택도 주고 있다.

이에 힘입어 코위드원은 현재 안산 석수골 대우아파트 상수도, 인천 검단지구 농업기반시설, 송산 스마트시티, 성남 고등지구 하수관, 송산그린시티에 이 시스템을 적용했다. 특히 향후 조성되는 국가 스마트시티 시범지구인 부산델타시티와 세종시 5-1 생활권 조성 공사시에도 적용이 확정된 상태다.

▲ 윤상조 (주)코위드원 대표이사.
▲ 윤상조 (주)코위드원 대표이사.

▶▶▶ 가스배관 적용도 모색
최근 코위드원은 도시가스관과 지역난방관에 적용되도록 홍보를 집중하고 있다. 특히 최근 소규모 도시가스 미공급지역을 대상으로 확산되고 있는 LPG배관망사업에 이 기술을 적용하면 효율적으로 배관망을 관리할 수 있을 것으로 보인다.

타 지하시설물보다 더욱 철저한 안전관리가 요구되는 가스 및 지역난방 배관 적용시 보다 효율적인 배관망 관리와 안전사고 예방에 큰 도움이 될 것으로 기대되기 때문이다.

가스배관은 내부 부식과 외부 파손으로 문제가 발생한다. 이중 대부분 외부 파손이 주를 이룬다. 금속관으로 이뤄진 가스배관의 경우 피복이 손상됐을 때 부식되는 부분, 또는 외압 등 다양한 조건이 성립돼 부식이 진행도거나 공동화 현상으로 배관에 문제가 발생하기도 한다.

특히 타공사 굴착공사 중 피복이 손상되거나 배관 파손으로 누출이 발생해 사고로 이어지거나 미세한 누출이 장기화되어도 확인되지 않아 지속되다가 대형 사고로 이어지는 경우도 있다.

코위드원의 ICT를 이용한 ‘싱크트리 시스템’을 적용할 경우 가스관과 약 30cm 이격시켜 설치하는 스마트예방시트가 타공사로 파손될 경우 관리자 뿐만 아니라 해당 중장비기사에게 실시간으로 알람을 줘서 배관이 파손되는 것을 예방할 수 있다.

가스배관의 내부 부식은 주로 재질, 설계 또는 시공기술 문제로 발생한다. 잘못된 매뉴얼 또는 자재 불량, 시공 불량 등에 의해 배관 사용연한을 다하지 못하고 배관수명이 단축될 뿐만 아니라 장기화시 큰 사고로 이어질 수 있다.

윤성조 (주)코위드원 대표는 “배관 파손이나 누출의 원인은 교통하중, 지반이동, 공동화, 설계와 현실적인 조건의 차이, 외부 응력의 과소평가, 부식 등 매설환경에 기인하는 외적 요인이지만 65%는 타공사로 인한 재해가 대부분이고, 4% 정도가 이음부 결함으로 나타난다”라며 “약 70% 정도가 시스템으로 충분한 관리가 가능한 문제들이며, 나머지 30%도 새로 개발한 시스템을 적용하면 문제해결이 가능하다”고 강조했다.

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