1. 수행배경

  최근 10년간 우리나라에서 지반침하 사고는 2천 건 이상 발생하였으며 이로 인해 수십 명의 부상자와 사망자가 보고되었다. 주요 원인은 상수도 및 하수도관의 손상과 노후화로 인한 누수로 나타났으며 전국적으로 20년 이상 된 노후 관이 다수 존재한다. 기존의 지표투과레이더(GPR) 장비를 활용한 탐사는 장비와 운용 비용이 매우 높고 특정 시간과 인력에 의존해야 한다는 한계가 있다. 따라서 상시적인 모니터링이 어렵고 사후 대응적 성격이 강하다.

 이러한 한계를 극복하기 위해 저희는 저비용 센서와 인공지능 기반 이상 탐지 모델을 융합하여 도로의 온도와 변형 데이터를 실시간으로 수집하고 싱크홀의 전조증상을 조기에 탐지할 수 있는 차량 부착형 모듈 개발을 수행하였다

2. 수행기간

3. 개발작품 설명

-모듈 제작: 수조에 흙을 채우고 공극을 형성한 뒤 시멘트를 도포하여 도로를 재현하고, 공극 부분에는 균열을 크게 만들어 실제 싱크홀과 유사한 조건을 구현하였다. 온열등을 설치해 주간 환경을 모사하여 공극 유무에 따른 열 데이터 차이를 확인하였다.

-센서 융합: 열화상 카메라로 온도 편차를 감지하고, 초음파 센서 GPS와 같이 위치를 파악하고, ToF 센서로 균열을 정밀 파악하였다.

-데이터 처리: ESP-32를 통해 데이터를 전송 및 정제하였으며, LSTM-Autoencoder 모델을 이용해 정상 도로 패턴과 비교하여 이상 구간을 탐지하고, 해당 위치를 기록 및 시각화하여 위험 구간을 시각화하였다.

4. 활용방안

• 도로 유지보수: 축적된 데이터를 이용하여 위험 구역을 사전에 관리할 수 있으며, 이를 통해 유지보수 예산을 효율적으로 사용할 수 있다.

• 공공 인프라 연계: 버스, 순찰차 등 공공 차량에 모듈을 탑재하여 도로 전역을 주행하면서 데이터를 수집하고, 이를 기반으로 실시간 모니터링 체계를 구축할 수 있다.

• 실시간 지도 생성: 감지된 이상 신호는 위치 정보와 함께 기록되어, 실시간 싱크홀 의심구역 지도로 변환된다. 이를 통해 관리 기관은 위험 지역을 직관적으로 파악하고 신속한 대응이 가능하다.

• 안전 확보: 상시적인 위험 탐지를 통해 도로 붕괴로 인한 2차 피해를 예방하고, 시민의 생명과 재산을 보호하는 효과를 기대할 수 있다.