과학 포털 iKAOS

5 Contents

[NEXT Level 2] 해마다 반복되고 있는 도시홍수! 막을 수 있는 대응책은?

도시홍수 실증 연구팀은 도시에서 발생하는 침수 피해를 저감하기 위해 신뢰성 높은 방어 기술을 개발하고 있습니다. 과거에는 실제 지형을 축소한 모형으로 실험을 진행했으나, 데이터의 정밀도 측면에서 한계가 분명했습니다. 복잡한 도시 환경에서는 모형의 축소 비율에 따른 오차가 발생하기 때문입니다. 이에 따라 연구팀은 실제 크기와 동일한 실규모 실험을 통해 분석의 정확도를 높이고 신뢰할 수 있는 데이터를 확보하는 데 집중하고 있습니다. 서울의 왕복 2차선 도로를 재현한 이곳은 대규모 침수 상황을 실규모로 구현할 수 있는 최적의 환경을 제공합니다. 국가 홍수 방어 인프라의 효율적인 관리를 위해 개별 시설물 단위의 분석을 넘어 통합 연계 운영 시스템에 대한 실증 연구가 이곳에서 이루어집니다. 복잡한 도심 속에 건설된 다양한 시설들이 홍수 시 유기적으로 대응하며 피해를 최소화할 수 있도록 최적의 운영 관리 가이드를 제시하는 것이 이 실험장의 주요한 역할 중 하나입니다. 도시 내 합류식 우수관 시설에는 실시간으로 상황을 파악할 수 있는 정밀 측정 장비와 시스템이 적용되어 있습니다. 홍수 상황에서는 정확한 모니터링이 방어의 핵심이기 때문에, 연구팀은 최적화된 계측 방법론을 개발하여 현장에 도입하고 있습니다. 특히 맨홀 내부의 압력이 상승하여 뚜껑이 이탈하는 위험한 순간들을 포착하고 이를 정량화합니다. 이러한 실측 데이터는 실제 도심 내 배수 체계의 취약점을 파악하고 보완하는 데 중요한 기초 자료가 됩니다. 맨홀 뚜껑 이탈 조건에 대한 심도 있는 분석은 시민들의 안전을 직접적으로 보호하는 연구로 이어집니다. 실험을 통해 확인된 데이터를 바탕으로 맨홀 뚜껑이나 내부 안전 구조물의 설계 및 설치 기준을 새롭게 정립하고 있습니다. 어떠한 압력과 유량 조건에서 시설물이 견디지 못하는지 정밀하게 파악함으로써 사고를 미연에 방지할 수 있는 기술적 토대를 마련하는 것입니다. 이는 단순한 이론적 예측을 넘어 실규모 실험을 통해서만 얻을 수 있는 귀중한 연구 성과입니다. 최근에는 디지털 트윈 기술을 도입하여 실험의 영역을 가상 세계로 확장하고 있습니다. 제어실에 구축된 디지털 트윈 시스템은 실제 실험장에서 수행하기 어려운 극한 시나리오나 위험한 환경 조건들을 컴퓨터로 시뮬레이션할 수 있게 해줍니다. 실규모 실험에서 얻은 정밀한 데이터를 기반으로 모델의 변수들을 검증하고 보완함으로써 시뮬레이션의 정확도를 획기적으로 향상시킵니다. 이러한 온·오프라인 통합 연구는 미래의 예측 불가능한 홍수 재난에 대응하는 핵심 역량이 될 것입니다.

한국건설기술연구원미래를 바꾸는 신기술 NEXT Level

지구환경과학
융합
공학·기술

[건설inside] 도시를 삼킨 불, 대형화재

화재는 우리 일상과 가장 밀접한 건축물과 시설물에서 빈번하게 발생하는 재난 중 하나입니다. 매년 4만 건에 달하는 화재가 반복적으로 발생하며 국민의 생명과 재산을 위협하고 있습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 한국건설기술연구원 화재안전연구본부는 실질적인 연구와 기술 개발에 매진하고 있습니다. 특히 경기도 화성시에 위치한 화재안전연구센터는 국내 최초의 종합 실증 연구 시설로, 세계적인 규모를 자랑하며 실제 화재 상황을 재현해 열방출률과 유독가스 발생량을 정밀하게 측정하고 있습니다. 숭례문 화재나 서해대교 사고와 같은 대형 참사는 우리 사회에 큰 충격을 안겨주었습니다. 연구진은 이러한 실제 사고 사례들을 공학적으로 증명하고 제도적 개선을 이끌어내기 위해 실규모 실험을 지속해 왔습니다. 이를 가능하게 하는 핵심 장비가 바로 '10MW급 칼로리미터'입니다. 이 장비는 대형 화재의 열방출을 그대로 재현할 수 있어, 터널이나 초고층 빌딩과 같은 거대 구조물의 화재 안전성을 검증하는 데 필수적입니다. 실물 크기의 실험을 통해 화재 강도를 파악하는 과정은 실효성 있는 대응책 마련의 기초가 됩니다. 최근 화재 발생 건수는 줄어드는 추세지만, 인명 및 재산 피해 규모는 오히려 증가하는 경향을 보입니다. 필로티 구조 건축물의 가연성 외벽 마감재나 스프링클러 미설치와 같은 구조적 결함은 대형 화재의 주요 원인으로 지적됩니다. 또한 리튬 배터리 열폭주와 같이 기존의 소화 방식으로는 대응하기 어려운 새로운 유형의 위험도 급증하고 있습니다. 특히 전기차 지하 주차장 화재나 배터리 제조 공장 사고는 순식간에 확산되는 불길로 인해 초기 진압이 불가능한 경우가 많아, 보다 진보된 화재 안전 기술의 필요성이 그 어느 때보다 강조되고 있습니다. 건설연은 화재 확산을 막기 위한 세 가지 핵심 비책을 제시하고 있습니다. 첫째는 '화재 확산 차단 공법'으로, 난연성 외벽 시스템을 통해 불길이 수직이나 수평으로 번지는 것을 방지합니다. 둘째는 '스마트 대피 시스템'인데, 단순 경보를 넘어 최적의 피난 경로를 스마트폰 등으로 실시간 안내하여 골든타임을 확보합니다. 마지막으로 '원격 자동 소화 시스템'은 소방대원의 접근이 어려운 터널이나 지하 공간에서 카메라와 센서로 화재를 감지하고 자동으로 방수포를 가동해 초기 진압을 수행합니다. 다가올 미래 에너지 사회를 대비한 연구도 활발히 진행 중입니다. 대표적으로 개발된 '수소 라이다(LiDAR) 센서'는 30m 거리에서도 미세한 수소가스 누출을 99%의 정확도로 감지할 수 있어 차세대 에너지 안전을 담보합니다. 화재 재난은 발생 시 사회적 약자에게 더 큰 고통을 안겨주는 만큼, 안전을 단순한 비용이 아닌 지켜야 할 가치로 바라보는 인식의 전환이 필요합니다. 연구진은 앞으로도 국민의 안전한 삶을 최우선으로 생각하며, 첨단 기술을 통해 화재로부터 자유로운 대한민국을 만들기 위한 노력을 멈추지 않을 것입니다.

한국건설기술연구원건설 Inside

지구환경과학
융합
공학·기술

[KICT LAB 시즌3] ⚠️극한호우 주의⚠️ 도시 홍수, 대비하는 방법은?!🚧

매년 여름이면 찾아오는 장마는 단순한 폭우를 넘어 도시 전체를 위협하는 재난으로 다가오고 있습니다. 최근에는 기록적인 폭우로 인해 도시의 저지대가 침수되거나 차량이 물에 잠기는 사고가 빈번하게 발생하며 많은 인명과 재산 피해를 낳았습니다. 특히 도시 내에서 예상치 못한 맨홀 사고 등으로 소중한 생명을 잃는 사례는 사회적으로 큰 충격을 주기도 했습니다. 이러한 현상은 도시의 배수 용량이 한계에 다다랐음을 보여주며, 급격한 기후 변화 속에서 기존의 홍수 방어 인프라만으로는 안전을 담보하기 어렵다는 사실을 시사합니다. 따라서 도시 홍수를 예방하기 위한 체계적이고 과학적인 접근이 그 어느 때보다 절실한 시점입니다. 도시 홍수의 주된 원인 중 하나는 홍수 방어 인프라의 관리 및 실시간 모니터링 기술의 부재에 있습니다. 현재 운영되는 많은 홍수 방어 인프라들은 실시간으로 그 성능을 평가하거나 유입되는 수량을 정확히 파악하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 홍수 방어 인프라가 홍수를 얼마나 효과적으로 방어할 수 있는지, 그리고 사고 후 얼마나 빠르게 회복 탄력성을 확보할 수 있는지를 평가하기 위해서는 실제 상황과 유사한 정밀한 데이터가 필요합니다. 하지만 기존의 측정 방식으로는 도시의 복잡한 물길과 구조물의 상호작용을 완벽히 재현하기에 한계가 있었습니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 실제 도시 환경을 정밀하게 모사하고 실시간으로 인프라의 상태를 점검할 수 있는 새로운 기술적 토대가 마련되어야 합니다. 한국건설기술연구원 안동하천실험센터에서는 이러한 한계를 극복하고자 도시홍수 파일럿 실험장을 구축하여 운영하고 있습니다. 이곳은 실규모로 홍수 방어 인프라를 설치하여 실규모 실험을 진행하는 국내 유일의 시설입니다. 도로 측구의 막힘 현상이 유량에 미치는 영향부터 지하 저류지의 침수 방지 효과까지, 현실에서 발생할 수 있는 다양한 시나리오를 정밀하게 검증합니다. 특히 맨홀 내부의 수압 변화나 인명 사고 상황을 마네킹으로 재현하는 고도의 실험을 통해 실질적인 안전 지침을 마련하고 있습니다. 실규모 환경에서의 반복 실험은 이론적 계산만으로는 얻을 수 없는 신뢰성 높은 데이터를 제공하며 홍수 대비 기술의 완성도를 높입니다. 도시 홍수 방어 시스템은 개별적인 시설의 성능보다 여러 홍수 방어 인프라가 유기적으로 연결되어 작동할 때 비로소 제 성능을 발휘합니다. 실규모 실험이 중요한 이유는 축소 모형에서는 관찰하기 어려운 물리적 현상들을 정확히 포착할 수 있기 때문입니다. 예를 들어, 빗물받이가 오물로 막히거나 관로 내부에 과압이 발생하는 상황은 실규모에서만 그 특성이 온전하게 나타납니다. 도시홍수 파일럿 실험장에서는 이러한 개별 홍수 방어 인프라들의 실시간 모니터링 기술을 통합하여 전체적인 방어 능력을 평가하는 기법을 개발하고 있습니다. 이를 통해 복잡한 도시 네트워크 안에서 각 시설이 어떻게 협력하여 침수를 막을 수 있는지에 대한 최적의 운영 방안을 제시할 수 있습니다. 궁극적으로 연구의 목표는 홍수 전후를 모두 아우르는 체계적인 재난 대응 매뉴얼을 완성하는 데 있습니다. 실시간 모니터링 기술을 활용해 홍수 발생 전 위험을 감지하고, 발생 중에는 최적의 시설 운영으로 피해를 최소화하며, 발생 후에는 빠른 회복을 돕는 유기적인 시스템을 구축하고자 합니다. 이는 단순히 시설을 늘리는 것을 넘어 물에 대한 걱정 없는 안전한 도시를 만드는 핵심 동력이 될 것입니다. 한국건설기술연구원의 지속적인 노력은 밤낮없는 연구와 실험을 통해 더 나은 내일을 준비하고 있습니다. 인력으로 제어할 수 없는 자연재해 앞에서 물을 안전하게 이용하고 시민의 생명을 보호하는 기술은 앞으로도 끊임없이 진화하며 안전한 도시의 밑거름이 될 것입니다.

한국건설기술연구원KICTLAB

지구환경과학
공학·기술

건기왕3 | 위험과 거리두기 OK!👌 '안전이격거리' 정의하고 가실게요~ (ENG)

수소 경제의 실현을 위해서는 수소 도시의 설계부터 시공, 운영 관리까지 전 주기에 걸친 인프라 구축이 체계적으로 이루어져야 합니다. 한국건설기술연구원의 수소인프라클러스터는 이러한 인프라의 전 과정을 연구하며 신재생 에너지 연계와 관련된 다양한 국가적 현안을 해결하는 데 앞장서고 있습니다. 최근 수소 생산 시설과 저장 시설이 급격히 늘어남에 따라 기술적인 효율성뿐만 아니라 시설 전반의 안전성을 확보하여 국민적 신뢰를 얻는 것이 무엇보다 중요한 과제로 대두되고 있습니다. 수소 인프라 확충에 있어 가장 시급한 과제는 잠재적인 폭발 위험을 관리할 수 있는 법적 안전 기준을 구체적으로 수립하는 일입니다. 기존의 가스안전 관련 규정은 주로 가스 누출이나 단순 화재 발생 시의 대처에 초점이 맞춰져 있어, 강력한 폭발 압력과 충격파를 고려한 실질적인 이격 거리 기준이 부족한 실정입니다. 연구팀은 실제 폭발 시뮬레이션과 실험 데이터를 바탕으로 기존 보호 시설과의 거리보다 더욱 강화된 안전 기준을 제시하고, 이를 실제 법제화로 연결하여 도심 속 수소 시설의 신뢰도를 높이는 데 주력하고 있습니다. 안전 기준 정립을 위해서는 정확한 근거가 필요하며, 연구팀은 이를 위해 수치 해석을 넘어선 다양한 실규모 폭발 실험을 진행해 왔습니다. 대표적으로 수소 자동차 폭발 실험과 수소 주택, 충전소와 같은 밀폐 공간에서의 폭발 실험이 주를 이루었습니다. 특히 2003년 미국 연구 이후 고용량 및 고압 환경에서의 수소 자동차 폭발 실험을 세계 최초 수준으로 시행함으로써, 실제 사고 발생 시의 물리적 충격을 정밀하게 분석하고 신뢰도 높은 데이터를 확보하는 쾌거를 이루어 안전 규제의 과학적 기반을 마련했습니다. 수소 인프라의 도심 진입을 원활하게 하기 위해 최근에는 관련 설비를 지하화하는 혁신적인 방안이 심도 있게 검토되고 있습니다. 이에 따라 연구팀은 콘크리트 구조물 내부에서 수소 폭발이 일어날 경우의 물리적 파급 효과를 분석하는 실험을 계획하고 있습니다. 대표적인 구조물을 제작하고 내부 점화를 통해 발생하는 폭발의 반경 범위와 주변 시설에 미치는 영향을 데이터화함으로써, 지하 공간에서도 수소 시설을 안전하게 운영할 수 있는 최적의 방호 설계 기준과 사고 대응 가이드라인을 구축할 예정입니다. 수소 에너지의 대중화를 위해서는 생산과 저장, 운송, 그리고 최종 활용에 이르는 수소 전 주기에 걸쳐 국민들이 일상에서 안심하고 사용할 수 있는 사회적 수용성을 확보하는 것이 필수적입니다. 수소 인프라의 모든 과정을 아우르는 연구와 실증 실험을 통해 안전한 미래 에너지 생태계를 구축하는 것이 연구원의 궁극적인 지향점입니다. 앞으로도 지속적인 기술 개발과 제도적 보완을 통해 대한민국이 수소 경제를 선도하고, 누구나 안전을 체감할 수 있는 효율적인 수소 사회로 나아가는 데 든든한 기술적 버팀목이 될 것으로 기대됩니다.

한국건설기술연구원건기왕

지구환경과학
융합
공학·기술

역대급 실규모로 🌊하천 연구를 하는 이유 궁금하다👀 궁금해!!(ft. 제방실험,식생연구,외래어종퇴치]🐟

경상북도 안동에 자리한 한국건설기술연구원 하천연구센터는 우리 주변의 하천과 동일한 환경을 구축하여 정밀한 연구를 수행하는 세계적인 시설입니다. 30CMS의 유량을 조절할 수 있는 수로 체계와 순환 수로, 저류지 등 압도적인 규모를 자랑하는 이곳은 하천 환경과 재난 안전 관리 서비스를 제공하는 데 앞장서고 있습니다. 단순히 이론에 그치지 않고 실규모 실험을 진행함으로써 하천 현안을 해결하고 미래 성장을 위한 인프라 개발에 기여하며 대내외적으로 강력한 리더십을 발휘하고 있습니다. 우리나라 전역의 수천 개 하천에는 다양한 식생들이 존재하며, 이는 생태계 유지와 환경 보호에 핵심적인 역할을 담당합니다. 하천 식생은 홍수 시 유속을 늦춰 토사 유출을 방지하는 파수꾼 역할을 할 뿐만 아니라, 수질 오염의 주범인 질소와 인을 흡착하여 물을 깨끗하게 정화하는 자연 여과기 역할도 수행합니다. 연구진은 드론과 정밀 장비를 활용해 실제 하천의 특징을 반영한 인공 식생 실험을 진행하며, 식생의 밀도가 유속과 수위 변화에 미치는 영향을 과학적으로 분석하여 자연과 인간이 조화롭게 공존할 수 있는 길을 모색하고 있습니다. 안동 하천연구센터는 독보적인 실규모 실험 환경을 기반으로 네덜란드 최고의 물 연구 기관인 델타레스와 2015년부터 국제 공동 연구를 이어오고 있습니다. 국토가 해수면보다 낮은 네덜란드의 풍부한 하천 관리 경험과 센터의 실규모 환경 인프라가 만나면서 세계적인 수준의 학술적 성과를 거두고 있습니다. 이러한 긴밀한 협력은 2020년 국제 학술지 논문 게재라는 결실로 이어졌으며, 비대면 시대에도 끊임없는 기술 교류를 통해 하천 연구의 글로벌 허브로서 명성을 높이고 있습니다. 최근 급격한 기후 변화로 인해 빈번해진 집중호우와 제방 붕괴 사고에 대응하기 위한 실증실험도 이곳의 주요 임무 중 하나입니다. 친환경 신소재를 활용하여 제작된 제방이 인공 홍수 상황에서 어떻게 반응하는지, 어떤 재료가 가장 뛰어난 강도를 유지하는지를 면밀히 파악하고 있습니다. 흙부터 바이오폴리머까지 다양한 재료의 특성을 이해하고 모니터링하는 과정은 홍수와 같은 자연재해 앞에서도 흔들림 없는 안전한 국토를 건설하는 밑바탕이 됩니다. 이는 국내 최초로 시도되는 대규모 실험으로 국가적 치수 능력 향상에 크게 기여하고 있습니다. 하천의 생태적 가치를 지키기 위한 노력은 어류의 행동 특성을 이용한 첨단 기술 개발로도 이어집니다. 연구진은 물고기가 특정 주파수의 소리에 민감하게 반응한다는 사실에 주목하여, 외래 어종의 침입을 차단하고 토종 생태계를 보호하는 음향 어류 제어 기술을 개발했습니다. 이 기술은 실제 저수지 수문에 설치되어 실질적인 생태계 관리 효과를 입증하고 있으며, 빛이나 공기 방울을 이용한 유도 기법과 함께 하천 생태계의 건강성을 회복하는 데 중요한 역할을 합니다. 앞으로도 센터는 국민의 안전과 생태계 보존을 위한 정책 수립의 중추가 될 것입니다.

한국건설기술연구원친절한 건기횽

생명과학
지구환경과학
융합
공학·기술