‘광섬유 감지 신경망’ 국내 개발… “인체 통증 느끼듯 파손 알아내”

우주선-선박 내부손상 콕 집어내

국내 연구진이 항공기나 우주선, 선박 등 이동수단 내부의 눈에 보이지 않는 손상을 정확하게 감지해내는 기술을 개발했다. 대형 이동 수단뿐 아니라 각종 산업 시설의 안전 관리 효율도 크게 높일 것으로 기대된다.

권일범 한국표준과학연구원 안전측정센터 책임연구원 연구팀은 구조물의 내부 손상을 쉽게 파악할 수 있는 ‘광(光)섬유 감지 신경망 시스템’을 세계 최초로 개발했다고 7일 밝혔다. 이 시스템은 선체 등 이동 수단에 매설된 광섬유를 통과하는 빛의 변화를 토대로 손상 부위와 부위별 충격 강도를 예측한다. 권 연구원은 “사람이 피부 안쪽의 신경망을 통해 통증, 온도, 압력 등을 느끼는 것처럼 구조물도 인공 신경망으로 손상을 감지하도록 만든 것”이라고 설명했다.

두 재료 이상을 조합한 복합재료는 가벼우면서도 강도가 높아 항공기나 발사체, 자동차, 선박 등의 재료로 각광받고 있다. 하지만 탄성이 있어 충격을 받아도 대부분 내부에만 손상이 생겨 손상 부위를 정밀하게 찾기 어려운 문제가 있었다. 이는 자칫 폭발사고로도 이어질 수 있다. 복합재료가 제한적으로 쓰일 수밖에 없는 이유다.

광섬유 감지 신경망 시스템을 활용하면 오차범위 3cm 이내로 복합재료 구조물 내부의 손상 부위를 정확하게 찾아낼 수 있고, 충격 강도도 4등급으로 나눠 파악할 수 있다. 복합재료로 만든 원통의 표면 밑에 알루미늄이 코팅된 광섬유를 일정한 간격으로 감아 넣은 뒤 망치 등으로 외부 충격을 가하면서 시스템 성능을 시험한 결과다.

서대철 표준연 안전측정센터 책임연구원은 “광섬유 신경망은 군용 항공기와 선박, 다양한 산업 설비의 저장용 압력 탱크처럼 지속적으로 보수해 사용하는 중대형 구조물의 안전성 검사에 유용할 것”이라고 말했다. 연구 결과는 국제학술지 ‘컴포지트 사이언스 앤드 테크놀로지’ 2월 28일자 온라인판에 실렸다.

송경은 동아사이언스 기자 kyungeun@donga.com