밀폐공간 질식 사고 방지 위한 혁신 기술
맨홀이나 오폐수 처리시설, 정화조, 집수정 및 각종 저장 탱크와 같이 환기가 원활하지 않은 밀폐된 지하 공간에서는 산소 결핍이나 황화수소 같은 유해가스 노출로 인해 순식간에 의식을 잃고 사망하는 사고가 빈번하게 발생하고 있다.
이러한 위험을 방지하기 위해 한국건설기술연구원 지반연구본부 연구팀은 인공지능(AI)과 사물인터넷(IoT) 기술을 접목하여 지하 공사 현장의 유해가스 및 산소 농도 등을 실시간으로 파악하고, 위험 요소의 변화를 미리 예측할 수 있는 ‘지하 환경위험관리시스템’을 구축했다고 2일 발표했다.
실시간 데이터 분석과 선제적 대응 체계
굴착이나 발파 작업, 디젤 장비의 가동, 용접 및 방수·도장 공정 등이 진행되는 지하 공사 현장에서는 일산화탄소와 황화수소, 휘발성유기화합물(VOCs) 및 분진 등이 끊임없이 발생한다. 특히 공기 순환이 어려운 지하 특성상 유해가스가 급격히 퍼지거나 산소 수치가 낮아질 위험이 크므로, 작업 환경을 상시 모니터링하며 선제적으로 대응하는 것이 필수적이다.
연구팀이 개발한 시스템은 IoT 센서와 AI 예측 모델을 통합하여 실시간 정보의 수집과 분석, 위험 예측, 가스 발생 위치 추정 및 알림 기능을 단일 체계로 구현했다. 이 시스템은 온도와 습도, 공기 흐름 및 유해가스 농도 데이터를 실시간으로 받아 AI로 분석하며, 이를 통해 가스의 이동 경로와 농도 추이를 예측함으로써 기존의 단순 측정 및 경보 중심이었던 안전관리 수준을 예측 기반의 능동적 대응 체계로 격상시켰다.
센서 없는 구간까지 찾아내는 정밀 추정 기술
이번에 개발된 기술은 센서가 설치되지 않은 구역의 가스 농도까지 계산해낼 수 있으며, 유해가스가 어디서 발생하고 어느 방향으로 확산되는지도 예측이 가능하다. 연구팀은 실내 실험을 통해 다양한 환경을 재현해 검증했을 뿐만 아니라, 실제 대형 관로나 지하 통로형 터널에서도 시스템의 성능을 확인하는 과정을 거쳤다.
검증 결과, 단 2개의 센서에서 얻은 측정 데이터만으로도 14개 지점의 가스 농도 분포를 추정할 수 있었으며, 가스 발생 후 약 30초간의 데이터를 바탕으로 발생 구간을 특정할 수 있음이 증명되었다. 또한 서로 다른 유형의 센서 데이터들을 통합 활용할 수 있도록 설계되어, 기존에 현장에서 사용되던 계측 장비들과의 연계성까지 확보한 상태다.