Key – Point 산사태, 싱크홀 등 자연재해는 물론 도심부 개발에 따른 지하공간 개발, 지하시설물 노후화 등 사회재해로 지반침하사고가 발생하고 있어 이에 따른 인명 및 재산피해 발생으로 지하안전에 대한 국민의 불안감이 높아지고 있다. 또한 정부에서는 지하안전관리에 관한 특별법, 지속가능한 기반시설관리기본법 등 관련 법규를 제정함으로써 지반침하에 따른 사고를 예방하기 위해 시설관리 주체의 체계적인 안전관리 책임과 의무가 강화되고 있다. 최근 전력구 공사 중에 약 20cm 이상의 지반침하가 발생하고, # 주변지반침하에 따른 건물 붕괴위험에 따른 안전 및 피해보상에 대한 민원을 제기한 사례가 있다. 이와 같이 전력설비 관리주체인 당사는 건설 또는 운영중인 전력설비에 대해 안전관리 강화와 효율적인 관리체계가 필요하며 전력설비 주변의 지반침하, 붕괴 등 자연, 사회재해에 대한 신속한 대응 및 복구의 사후관리뿐만 아니라 사전예방 가능한 위험예측시스템이 필요하다. 현재 사용되고 있는 기존의 지반변위 측정기술은 작업자가 현장에서 #레벨기, #광파기(Total Station), #NSS(Global Navigation Satellite System) 등의 계측기를 이용해 직접 측정하는 방식으로 넓은 지역의 변위를 측정할 경우 비용과 시간이 소요된다. 또 개인의 사유지나 위험지역 등 작업자의 접근이 어려운 장소는 측정할 수 없다. 반면 인공위성을 활용한 지반변위측정기술은 기존 측정기술에 비해 시공간적 한계를 극복하고 광역지역에 대해 일정한 주기로 동시에 측정 가능한 기술로서 다양한 분야에서 활용되고 있다. 정부는 시설관리 주체의 안전관리 책임 및 의무를 강화하고 있으며, 이에 전력구, 철탑, 변전소 등의 전력설비 건설 및 운영 시 발생하는 지반침하로 인한 안전사고와 경제적 피해를 예방하기 위해 지반변위를 모니터링하여 사전에 위험을 예방하는 기술이 필요하다.
기술소개 인공위성을 활용한 전력설비 위험예측기술은 인공위성의 고해상도 레이더 관측 데이터를 활용해 지반변위를 주기적으로 모니터링하고, 전력설비와 주변 건물에 위험이 될 수 있는 이상변위가 발생할 경우 현장작업자 또는 시설관리자에게 사전 위험정보를 통보해 지반침하로 발생할 수 있는 대형사고를 예방할 수 있는 기술이다. 인공위성레이더 또는 #합성개구레이더(SAR:Synthetic Aperture Radar)는 인공위성에 설치된 센서로부터 마이크로파 대역의 전파를 송신하여 지표면에서 반사하는 신호를 수신하여 영상화하기 때문에 날씨, 기상, 밤낮 등 시간과 공간에 구애받지 않고 주기적으로 대상지역의 관측이 가능하며 지반변위 모니터링에 적합하다. 인공위성레이더는 광학위성과 달리 지표면 반사특성과 위성과 지표면의 거리에 관한 정보를 갖는 위상정보를 제공하며, 이러한 특징을 이용한 #레이더 간섭(#InSAR:Interferometric SAR)기술은 다른 시점에서 동일한 지표면 위치를 관측한 2장 이상의 위상레이더 데이터에서 위상차를 계산하여 1㎢ 이상의 넓은 지역에서 수mm 이하의 정밀도로 지표변위치를 측정할 수 있다. InSAR 기술은 지진, 화산, 빙하, 산사태, 매립지 및 폐광산 침하 분석 등에 활용되고 있으며, 재난을 모니터링하고 위험을 예측할 수 있는 최신 기술이다.
연구원 기술현황 우리 연구원은 인공위성 InSAR 기술 전력설비에 대한 적용성 검증 및 지반변위 모니터링 시스템 개발에 대한 기본계획 수립을 위한 사전연구를 2020년에 완료하고, 이를 바탕으로 ‘인공위성활용전력설비 위험예측시스템 개발’ 과제를 2021년 착수하였다. 본연구에서는유료인공위성레이더관측데이터를활용하여전력설비에최적화된지반변위측정기술을개발하고,이를바탕으로지반변위모니터링및위험예측시스템을구축할예정이다. 전력설비 위험예측시스템은 사용자의 편의성을 고려한 웹 기반시스템으로 인공위성레이더 데이터의 자동저장 및 분석, GIS(Geographic Information System) 기반의 InSAR 분석결과, 시각화, 위험정보 자동알림 및 보고서 등을 서비스할 예정이다. 또한, 이 시스템을 전력구 건설현장에 시범 적용하여 지반변위 측정결과의 정확성과 전력설비 위험예측시스템의 신속성 및 신뢰성을 확보해 나갈 계획이다.
기대효과 및 향후 계획 인공위성 활용 지반변위 측정기술의 고도화 및 정밀도 향상기술을 개발하고 ‘인공위성 활용 전력설비 위험예측시스템’을 2023년까지 구축할 예정이며, 이 시스템을 통해 전력설비 설계부터 시공, 운영단계 건설 전 주기에 대해 효율적이고 자동화된 안전관리를 통해 지반침하로 인한 안전사고와 경제적 피해를 예방할 수 있을 것으로 기대된다. 또 철탑 용지와 변전소 급경사지와 지하관로 등으로 확대 적용이 가능해 소형위성, LiDAR 등 다양한 기술과 융복합 시 실시간 전력설비 안전재난 대응이 가능할 것으로 보인다.
※ 출처 : #한국전력 #전력연구원 분기 뉴스레터 KEPRINewsVol.301
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