매일안전신문 - 건설연, AI 기반 지하공간 유해가스 위험 예측 시스템 개발

▲ 한국건설기술연구원이 AI 기반 지하 환경위험관리시스템을 개발했다.(사진: 한국건설기술연구원 제공)

[매일안전신문=이종삼 기자] 지하 건설현장에서 발생하는 유해가스의 농도와 확산 경로를 사전에 파악할 수 있는 인공지능(AI) 기반 안전관리 기술이 개발됐다. 제한된 센서 정보만으로도 가스 발생 위치와 주변 환경 변화를 예측할 수 있어 지하공간의 안전관리 체계를 개선하는 데 활용될 것으로 기대된다.

한국건설기술연구원(이하 건설연)은 지하공사 현장의 유해가스와 산소 농도 등 작업환경 정보를 실시간으로 분석하고 위험 상황을 예측하는 '지하 환경위험관리시스템'을 개발했다고 2일 밝혔다.

이번 기술은 사물인터넷(IoT) 기반 환경 센서와 AI 분석 기술을 연계해 지하공간의 위험요인을 조기에 파악하고 대응할 수 있도록 설계됐다.

터널이나 지하관로 등 밀폐·반밀폐 공간에서는 굴착과 발파, 용접, 도장 작업 및 디젤 장비 가동 과정에서 다양한 유해물질이 발생할 수 있다.

대표적으로 일산화탄소와 황화수소, 휘발성유기화합물(VOCs), 분진 등이 있으며, 환기가 원활하지 않을 경우 유해물질이 축적되거나 산소 농도가 감소해 작업자의 안전을 위협할 수 있다.

이에 건설연 지반연구본부 김영석 팀장 연구팀은 현장 계측정보를 실시간으로 수집하고 유해가스의 농도 변화와 이동 방향을 분석하는 통합 관리기술을 개발했다.

해당 시스템은 유해가스 농도를 비롯해 온도, 습도, 공기 흐름 등 다양한 환경정보를 수집한 뒤 AI를 통해 위험 변화를 예측하는 방식으로 작동한다.

기존의 계측장비가 특정 지점의 가스 농도를 측정하고 기준치 초과 시 경보를 제공하는 데 중점을 뒀다면, 이번 기술은 측정정보를 바탕으로 향후 가스 확산 양상까지 분석할 수 있도록 한 것이 특징이다.

특히 센서가 직접 설치되지 않은 구역의 가스 농도를 추정할 수 있어 제한된 계측장비로도 보다 넓은 공간의 환경 변화를 파악할 수 있다. 가스가 발생한 위치와 이동 방향을 예측하는 기능도 포함됐다.

연구팀은 개발 기술의 성능을 확인하기 위해 다양한 지하 환경을 모사한 실내 실험과 실제 대구경 관로 및 암거형 터널에서 검증을 진행했다.

실험 결과, 센서 2개에서 확보한 측정정보를 이용해 총 14개 지점의 가스 농도 분포를 추정할 수 있는 것으로 나타났다. 또한 가스 발생 이후 약 30초 동안 수집한 데이터를 분석해 발생 구간을 찾아내는 성능도 확인했다.

서로 다른 종류의 센서에서 측정한 정보를 통합적으로 활용할 수 있도록 구성해 기존 건설현장에 설치된 계측장비와의 연계 가능성도 확보했다.

건설연은 이번 기술을 통해 지하공간의 위험 상황을 조기에 인지하고 작업자가 대응할 수 있는 시간을 확보하는 데 도움이 될 것으로 보고 있다.

박선규 건설연 원장은 “이번 기술은 눈에 보이지 않는 지하작업환경 위험을 미리 파악해 작업자가 대응할 시간을 확보한느데 의미가 있다”며 “터널을 시작으로 다양한 지하공간에 적용해 건설현장의 중대재해 예방에 기여하겠다”고 말했다.

한편 이번 시스템은 과학기술정보통신부의 지원을 받아 추진 중인 건설연 중소·중견기업 지원사업 '지하공간 환경위험 대응을 위한 디지털트윈 기반 관리시스템(U-TEMS) 개발(2025-2026)' 과제를 통해 개발됐다.

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