하천 범람과 홍수 위험, 실시간으로 스마트폰 전송한다

[아이뉴스24 정종오 기자] 하천의 범람과 홍수 등을 감시할 수 있는 엣지 컴퓨팅 기술이 나왔다. 24시간 하천 등에 대한 모니터링이 가능하다.

한국건설기술연구원(원장 한승헌)은 첨단 센싱과 사물인터넷(IoT) 기술을 이용해 하천을 24시간 능동적으로 감시하고 대응할 수 있는 ‘모바일 엣지 컴퓨팅(MEC, Mobile Edge Computing) 기반 첨단 하천감시와 경보 시스템’원천기술을 개발했다.

모바일 엣지 컴퓨팅은 사용자 위치 근처(엣지)에서 컴퓨팅을 통해 서버와 응답시간을 줄임으로써 문제가 발생했을 때 신속하게 대응할 수 있다. 장봉주 건설연 연구팀은 홍수로 인해 피해는 중소형 하천과 계곡에 인접한 마을에서 자주 발생한다는 점에 착안했다. 마을 단위 하천감시, 경보 시스템을 제안하고 그 핵심 요소 기술인 초소형 첨단 하천감시 단말장치 RF-WAVE(RainFall, Water-level And VElocity)의 원천기술을 개발했다.

RF-WAVE는 전파(RF Wave) 센서를 포함한 다중센서를 이용해 하천의 강우, 수위, 유속을 측정하고 모니터링한다. 무선망을 통해 실시간으로 데이터를 주고받을 수 있는 장치이다.

이 기술을 활용하면 중소 하천과 계곡에 설치된 교각, 전신주 등의 구조물에 RF-WAVE를 설치, 하천 상황을 언제든 감시할 수 있다. 상대적으로 하천 폭이 좁은 지방 중‧소하천이나 계곡의 경우, 나뭇가지를 포함한 하천 식생들과 새, 고라니와 같은 야생동물들이 센서 관측을 방해해 하천감시 정확도가 낮아질 수 있다.

RF-WAVE에는 하천의 순수한 수세(水勢, pure water energy)를 그 이외의 대상과 외부 잡음들과 분류할 수 있는 자체 개발된 신호처리 기술이 탑재돼 있다. 하천 수위와 유속 관측의 정확도를 높였다.

연구팀은 RF-WAVE의 정확성 검증을 위해 각기 다른 유속을 갖는 지점과 수위에서 관측 실험을 수행했다. 그 결과 복잡한 하천환경에서도 거리와 표면 유속이 안정적으로 감지됐다.

일반 모드 기준 감시 거리 20m 이하에서 수위 정밀도 5cm, 유속 정밀도 0.3m/s로 감시할 수 있다. RF-WAVE를 마을 주변 하천 또는 계곡의 교량에 설치하면 24시간 하천을 감시하고, 마을 주민들에게 직접 스마트폰 등으로 위험을 알리는 것이 가능하다.

폭우로 하천과 계곡 인근 지역의 피해는 해마다 발생해 왔다. 특히 2020년 여름에는 기상청 공식기록 54일로 역대 가장 긴 장마를 기록했다. 장마 기간의 전국 평균 누적 강수량이 687mm으로 평년의 두 배에 달했다. 전국에서 발생한 수재해로 최소 50명 이상이 사망 또는 실종됐다. 한탄강 지류, 섬진강, 합천 황강 등을 포함한 많은 지방 중소 하천과 계곡의 교각 또는 제방이 유실되거나 범람했다.

오랜 장마에 따른 지반 약화와 함께 국지성 집중 호우로 인해 하천 구조물의 파손 및 붕괴가 빈번히 발생하고 있다. 특히 대규모 인명 피해까지 이어질 수 있어 실시간 하천 모니터링이 더욱 중요하다. RF-WAVE는 다중센서는 하천 유속과 수위뿐 아니라 교량, 제방 등과 같은 하천 구조물의 변형, 흔들림과 진동까지 감지할 수 있도록 설계됐다.

장봉주 박사는 “하천변 마을 또는 작은 유역 단위로 RF-WAVE 네트워크를 구축해 상시로 운영한다면 하천 범람, 제방 붕괴 등과 같은 사고 위험에 능동적으로 대응해 재난대피 골든타임을 확보할 수 있다”며 “앞으로 RF-WAVE 장치에 다중센서 신호처리를 통해 강우 강도까지 측정하는 연구로 확장할 계획”이라고 말했다.

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