과학기술정보통신부와 한국연구재단이 사회기반시설의 손상이 어디에서 시작해 어떤 경로로 번지는지 예측하는 디지털트윈 연구를 수행한 이종한 인하대학교 사회인프라공학과 교수를 8월 대한민국 과학기술인상 수상자로 선정했다.
이 교수의 연구는 재료가 서서히 약해지는 현상과 부재의 손상, 구조물 전체의 거동을 하나의 해석 체계로 연결한 것이 핵심이다. 동결과 융해, 탄산화, 염해가 함께 작용하는 조건에 중차량 하중 변수까지 반영해 복합 손상의 위치와 진행 경로를 예측할 기반을 마련했다.
재료 변화부터 구조 거동까지 연결
교량이나 터널 같은 시설물은 한 가지 원인만으로 성능이 떨어지지 않는다. 온도 변화와 수분, 염분에 따른 재료 열화가 누적되는 동안 반복 하중이 더해지고, 국부적인 균열이나 부식이 구조물 전체의 안전성에 영향을 줄 수 있다. 서로 다른 시간과 공간에서 일어나는 변화를 함께 계산해야 손상이 번지는 방향을 더 구체적으로 살필 수 있다.
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이번 연구는 재료 수준의 변화와 부재 수준의 손상, 구조 수준의 반응을 연계해 여러 손상이 확산하는 과정을 규명했다. 단일 균열을 찾아내는 데서 그치지 않고 손상 위치와 경로를 예측하려는 접근이라는 점에서 유지관리 의사결정에 활용할 연구 기반을 넓혔다.
BIM과 구조해석을 오가는 가상 환경
연구진은 건설정보모델인 BIM에서 유한요소해석 모델로 전환하는 과정을 자동화하고, 해석 결과를 다시 가상 환경에 반영하는 체계를 구축했다. 현실 시설물의 상태를 가상 모델에 옮긴 뒤 분석 결과를 되돌려 주는 흐름을 만든 것이다.
과기정통부는 이 체계를 생애 상태를 식별하는 Life Identification과 가상 환경에서 미래를 예측하는 Virtual Expectation을 공간·시간 축으로 결합한 LIVE 디지털트윈으로 설명했다. 연구는 과기정통부 집단연구지원사업인 기초연구실 지원을 받아 수행됐다.
연구 성과와 현장 보급은 구분해야
관련 성과는 2025년 국제 학술지 발표와 특허 출원, 소프트웨어 등록으로 이어졌다. 연구진은 앞으로 적용 범위를 터널과 항만 등으로 넓힐 계획이다. 이는 확장 계획을 제시한 것이며, 전국 시설물에 이미 배치된 안전관리 시스템이라는 뜻은 아니다.
공식 발표에는 현장별 예측 정확도나 상용 서비스 도입 기관 수가 제시되지 않았다. 따라서 이번 수상은 복합 손상 예측 방법과 디지털트윈 체계를 구축한 연구 성과에 대한 평가로 읽어야 한다. 실제 시설물의 안전 판단에는 현장 조사와 계측, 법정 점검, 구조 전문가의 검토가 함께 필요하다.
