키포인트 산사태, 싱크홀 등 자연재난뿐만 아니라 도심지 개발에 따른 지하공간개발, 지하시설물 노후화 등의 사회재난으로 지반침하사고가 발생하고 있으며, 그에 따른 인명·재산피해가 발생함에 따라 지하안전에 대한 국민의 불안감이 증가하고 있다. 또한 정부에서는 지하안전관리에 관한 특별법, 지속가능한 기반시설관리기본법 등과 같이 관련 법규가 제정됨에 따라 지반침하에 따른 사고를 예방하기 위해 시설관리주체의 체계적인 안전관리 책임과 의무가 강화되고 있다. 최근 전력구 공사 중 약 20㎝ 이상의 지반 침하가 발생하여 #주변 지반 침하에 따른 건물 붕괴 위험에 따른 안전 및 피해 보상에 대한 민원을 제기한 사례가 있다. 이처럼 전력설비 관리주체인 우리 회사는 건설 또는 운영 중인 전력설비에 대해 안전관리 강화와 효율적인 관리체계가 필요하며, 전력설비 주변 지반의 침하, 붕괴 등 자연·사회재난에 대한 신속한 대응 및 복구 사후관리뿐만 아니라 사전예방 가능한 위험예측시스템이 필요하다. 현재 사용되고 있는 기존 지반변위 측정 기술은 작업자가 현장에서 #레벨기, #광파기(TotalStation), #NSS(Global Navigation Satellite System) 등의 계측기를 사용하여 직접 측정하는 방식으로 넓은 지역의 변위를 측정할 경우 비용과 시간이 많이 소요된다. 또한 개인 사유지나 위험 지역 등 작업자의 접근이 어려운 장소는 측정이 불가능하다. 이에 반해 인공위성을 활용한 지반변위 측정기술은 기존 측정기술과 비교해 시·공간적 한계를 극복하고 광역지역에 대해 일정한 주기로 동시에 측정 가능한 기술로 다양한 분야에서 활용되고 있다. 정부는 시설관리주체의 안전관리 책임 및 의무를 강화하고 있으며, 이에 전력구, 철탑, 변전소 등 전력설비 건설 및 운영 시 발생하는 지반침하로 인한 안전사고와 경제적 피해를 예방하기 위해 지반변위를 모니터링하고 사전에 위험을 예방하는 기술이 필요하다.
기술소개 인공위성을 활용한 전력설비 위험예측 기술은 인공위성의 고해상도 레이더 관측 데이터를 활용해 지반변위를 주기적으로 모니터링하고 전력설비와 주변 인접건물에 위험할 수 있는 이상변위가 발생할 경우 현장작업자 또는 시설관리자에게 사전위험정보를 통보함으로써 지반침하에서 발생할 수 있는 대형사고를 예방할 수 있는 기술이다. 인공위성레이더 또는 #합성개구레이더(SAR:Synthetic Aperture Radar)는 인공위성에 설치된 센서로 마이크로파 대역의 전파를 송신하고 지표면에서 반사되는 신호를 수신해 영상화하기 때문에 날씨, 기상, 주·야간 등 시간 및 공간에 구애받지 않고 주기적으로 대상지역 관측이 가능해 지반변위 모니터링에 적합하다. 인공위성레이더는 광학위성과 달리 지표면 반사 특성과 위성과 지표면 사이의 거리에 대한 정보를 갖는 위상정보를 제공하며, 이러한 특징을 이용한 #레이더 간섭(#InSAR: Interferometric SAR) 기술은 서로 다른 시점에서 동일한 지표면 위치를 관측한 2매 이상의 위상레이더 데이터로부터 위상차를 계산해 1㎢ 이상의 넓은 지역에서 수 mm 이하의 정밀도로 지표변위를 관측할 수 있다. 인서 기술은 지진, 화산, 빙하, 산사태, 매립지 및 폐광산 침하 분석 등에 활용되고 있으며 재난·재난을 모니터링하고 위험을 예측할 수 있는 최신 기술이다.
연구원 기술현황 우리 연구원은 인공위성 InSAR 기술의 전력설비에 대한 적용성 검증 및 지반변위 모니터링 시스템 개발에 대한 기본계획 수립을 위한 사전연구를 2020년 완료하고 이를 바탕으로 ‘인공위성 활용 전력설비 위험예측 시스템 개발’ 과제를 2021년 착수했다. 본 연구에서는 유·무료 인공위성 레이더 관측 데이터를 활용하여 전력설비에 최적화된 지반변위 측정기술을 개발하고, 그 기술을 바탕으로 지반변위 모니터링 및 위험예측시스템을 구축할 예정이다. 전력설비 위험예측시스템은 사용자 편의를 고려한 웹 기반 시스템으로 인공위성 레이더 데이터 자동저장 및 분석, GIS(Geographic Information System) 기반 InSAR 분석 결과, 시각화, 위험정보 자동알림 및 보고서 등을 서비스할 예정이다. 또 이 시스템을 전력구 건설현장에 시험 적용해 지반변위 측정결과의 정확성과 전력설비 위험예측시스템의 신속성 및 신뢰성을 확보해 나갈 계획이다.
기대효과 및 향후 계획 인공위성 활용 지반변위 측정기술 고도화 및 정확도 향상기술을 개발하고 ‘인공위성 활용 전력설비 위험예측시스템’을 2023년까지 구축할 예정이며, 이 시스템을 통해 전력설비의 설계부터 시공, 운영단계 건설 전주기에 대해 효율적이고 자동화된 안전관리를 수행함으로써 지반침하로 인한 안전사고와 경제적 피해를 예방할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 철탑 부지 및 변전소 급경사지와 지중관로 등으로 확대 적용이 가능해 소형위성, 라이다 등 다양한 기술과 융복합 시 실시간으로 전력설비 안전재난 대응이 가능할 것으로 전망된다.
※ 출처 : #한국전력 #전력연구원 분기 소식지 ‘KEPRINews Vol.301’
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