독일의 많은 건물들은 재개조가 필요하다. 그 이유는 종종 노후화된 건물 구조체와 환경적 영향 때문이다. 미래에는, 검사용 비행 로봇이 검사를 신속하고 단순히 시행하여, 안전 리스크를 줄이게 될 것이다.
조용한 소리를 내면서, 비행 로봇은 고층건물 사이를 날아오른다. 8개의 로우터(rotor)를 장착한 소형 비행기는 11층을 향해 천천히 선회한다. 이 로봇은 균열, 불량 조인트 또는 쪼개지거나 잘게 부서진 콘크리트 같은 파셰이드의 손상을 조사한다. 건물에서 2m 떨어진 거리에서, 이 옥토콥터(octocopter)는 석조공사부를 스캐닝한다. 또한, 온보드 상에는 고해상도 디지털 카메라가 탑재되어 있어서, 건물 각 요소의 상세 사진을 촬영한다. 추가로, 재료 테스터기는 돌풍을 적응할 수 있는 센서를 장착함으로써, 안정적인 자세를 유지하고 다른 건물과의 충돌을 피한다. 원격제어 로봇이 미터 단위로 작업을 진행함에 따라, 크리스찬 에쉬만(Christian Eschmann)씨는 주의깊게 모니터링을 진행한다. 그는 독일 자르브뤼켄의 프라운호퍼 연구소 비파괴 시험 IZFP(Fraunhofer Institute for Non-Destructive Testing IZFP) 연구원인데, 그는 이곳에서 건물 검사를 위한 마이크로-비행기 개발과 적용을 담당하고 있다.
건물, 산업용 발전소 그리고 교량은 큰 부하를 감당해야 하고 바람과 기후에 노출되어 있다. 독일의 많은 건물은 전쟁 이후에 건설되어, 이제는 노후화 때문에 손상이 보이고 있다. “그 상황을 검사하고 사람들에게 주는 피해를 막기 위해, 여전히 많은 노력이 평가하기 어려운 건물에 투여되어야 한다”고 그는 말했다,. 지금까지, 시험 엔지니어들은 육안으로만 필요한 시험절차에 따라 검사했고 2D 지도에 수동으로 균열을 마킹할 뿐이었다. 이것은 에러에 노출된 작업공정이다. 무엇보다, 접근 또는 보기가 어려운 장소에는, 종종 접근가능한 헬리콥터, 크레인, 플랫폼 자동차, 산업용 등반가 그리고 비계에 의해서만 접근되었다.
3D 모델 이미지는 건물 구조체 상태에 대한 정보를 제공한다.
많은 기존 방식과 비교해 보면, 이 검사는 비행 로봇의 지원 덕분에 매우 효율적이고 짧은 주기로 가능하다. 추가로, 검사 시간은 상당히 단축되어 건물 사용을 중지시키는 것도 불필요하다. “20~80미터 길이의 파셰이드의 경우, 시험 엔지니어는 2~3일 정도가 필요하다. 우리가 개발한 옥토콥터는 3~4시간 정도면 충분하다”고 연구진들은 말했다. 균열과 다른 결함은 이제 고해상도로 디지털 사진화된다. 이것은 건물 구조체의 상태에 대한 신속한 결론을 가능케 한다. 필요하다면, 옥토콥터는 열화상 카메라를 장착하여 건물 절연상태와 같은 것도 검사가 가능하다.
이미지 산출량도 많다. 단 15분간의 비행으로 1,200장의 사진 촬영이 가능하다. 컴퓨터를 통해, 각 사진은 전체적인 그림을 만들기 위해 결합되고 최종적인 2D 및 3D 데이터 모델이 건물 구조체의 시각적 이미지를 표현해 준다. 미래에는, 불필요한 사진을 제거하는 소프트웨어도 개발할 것이다. 완벽한 소프트웨어 솔루션은 미래를 위해 계획되어 있는데, 그것에는 손상 인식, 이미지 프로세싱, 데이터베이스와 서류화 그리고 개별 이미지 사진의 통합 그리고 균열 패턴의 식별 등과 같은 모든 작동의 자동화도 포함된다. 옵토콥터는 이미 2011년에 시험 조사를 시행했다. 그 이후로, 이 로봇은 수많은 시험 측정 비행을 시행했다. 지금까지는 수동으로 제어될 필요가 있었다. 에쉬만(Eschmann)씨와 그의 동료들은 현재 앞으로 비행 로봇을 제어하게 될 내비게이션 센서를 연구 중이다. 사전 결정된 패턴을 따라, 이 센서들은 층별로 그리고 한쪽에서 다른 쪽으로 파셰이드를 따라 옵토콥터를 작동시키게 될 것이다. “이것은 레일 위를 달리는 비행기와 비슷하다”고 엔지니어들은 말했다. 이 자동화 프로세스는 분명히 개발을 위한 추가 시간이 필요할 것이라고 그들은 밝혔다. 비행 로봇의 사용은 옆에 서 있는 사람이나 지나가는 사람들에게 위험을 제공하지 않는다. 이 장치는 8개의 전기 모터를 장착하고 있다. 만약 하나가 고장나면, 항상 안전하게 착륙하게 된다.
“우리가 개발한 마이크로-비행기는 전문가가 투입되거나 클로즈업 검사가 전혀 필요하지 않다. 그런데, 옵토콥터는 시험 진행과정을 가속화하고 시작부터 영구적인 모니터링과 서류화 작업이 가능하다. 설계 결함과 하자 클레임은 초기에 식별이 가능하여, 적절한 수리 방법이 시간에 맞게 준비될 수 있다. 이것은 건물과 사람에 대한 보호가 가능함을 의미한다”고 에쉬만(Eschmann)씨는 말했다.
* 자료 - KISTI 미리안 『글로벌동향브리핑』
