< Previous터널 신기술 소개 128 자연,터널 그리고 지하공간 (5) 카메라와 팬틸트 모듈의 제어를 위한 카메라 및 팬틸트 컨트롤러; (6) 터널 스캐닝 본체의 진동 및 충격을 제어하기 위한 커쉬풋(cushyfoot) 마운트 타입의 방진 모듈; (7) 알루미늄(AL) 프로파일을 이용한 지그 및 프레임; (8) 전원공급을 위한 무진동 바런기로 구성된다. 개발된 주행형 터널 스캐닝 장치는 10~20km/hr의 속도로 조사대상 구간의 터널 라이 닝 전단면을 동시 촬영하며 0.1mm 균열폭의 식별이 가능한 고품질 영상 데이터를 획득한다. 2.2 터널 스캐닝 영상처리 및 분석 주행형 터널 스캐너를 이용하여 촬영된 영상 데이터는 영상처리 및 분석을 통해 대상구간의 평면전개 이미지를 생성 하고, 분석을 통해 결함손상 정보를 포함하는 외관조사망도와 물량산출표를 작성하게 된다. 영상편집 소프트웨어를 이용 <그림 1> 다중카메라 촬영 방식의 주행형 터널 스캐닝 시스템 <그림 2> 터널 스캐닝 영상처리 및 조사결과 분석 절차Vol. 23, No. 2 129 라인레이저와 동영상 디지털 카메라로 구성된 터널 스캐닝 시스템을 이용한 도로터널 및 철도터널 라이닝의 외관조사 기술 하여 다중 카메라 영상의 동기화와 횡방향 접합이 이루어지면, 접합된 동영상으로부터 저왜곡 이미지를 추출하여, 순차 접합함으로써 분석대상 구간의 고정밀 평면전개 이미지를 생성하고, 히스토그램 분석 기반의 균열추출 소프트웨어를 이 용하여 균열등 다양한 결함손상의 추출 및 분석이 수행된다. 최종적으로 분석된 결함손상의 도면화 및 자동화된 물량산 출 소프트웨어를 이용하여 외간사망도와 물량산출표를 작성한다. 그림 2에서는 터널 스캐닝 영상처리 및 조사결과 분석 절차를 요약해서 보여주고 있다. 3. 기술의 특징 3.1 기존기술과의 비교 터널스캐닝 기술은 다수의 디지털 비디오 카메라가 탑재된 주행형 터널 스캐닝 장치(터널 스캐너)를 이용하여 최대 10km/hr 속도로 주행하면서 최소 균열폭 0.1mm 정밀도의 균열 등 터널 라이닝의 균열 손상을 검출할 수 있는 터널 라 이닝 영상획득 기술을 기반으로 한다. 본 신청기술의 터널 스캐닝 영상획득 단계의 기계화 및 자동화를 통해 기존 육안 조사 기술과 대비하여 다음 표 1에서 보여주는 바와 같은 기술적 효과를 가진다. <표 1> 신청기술의 육안조사 기술 대비 효과 구분[기존기술] 육안조사 기술[개발기술] 영상기반 터널 스캐닝 기술 현장 조사 (외업) 사진 조사속도0.1~0.2km/hr10~20km/hr 작업시간50일 (연장 10km 기준)1일 (연장 10km 기준) 특징 ∙ 조사자 도보이동, 사다리, 고소차 장비를 이용한 터널 라이닝 표면 근접 조사, 균열자 등 측정기구 이용 ∙ 인력조사로 조사환경이 열악함 ∙ 다수 디지털 카메라와 조명이 설치된 주행형 터널 스캐닝 장비 ∙ 단기간 터널 전단면 정밀영상획득 분석 작업 (내업) 작업시간15일 (연장 10km 기준)7일 (연장 10km 기준) 특징 ∙ 현장에서 작성된 야장을 토대로 외관망도 작성 ∙ 작성된 외관망도를 기반으로 결함 및 손상 물량 산출 ∙ 촬영된 영상을 기반으로 객관적인 결함 및 손상 분석 ∙ 디지털화된 외관망도를 이용한 결함 및 손상의 데이터화와 정량화 최종 결과물 ∙ 외관망도, 물량집계표 ∙ 결함부위 근접 사진 ∙ 외관망도, 물량집계표 ∙ 터널 라이닝 평면전개 이미지터널 신기술 소개 130 자연,터널 그리고 지하공간 3.2 기술적 성능 및 효과 (1) 균열검출 정밀도 향상 주행형 터널 스캐닝 장치를 이용한 터널 라이닝 영상획득 기술은 기존 터널 스캐닝 기술인 레이저 스캐닝, 라인센서 카메라 및 동영상 기반 디지털 카메라 스캐닝 기술의 검출 가능 최소 균열폭 수준인 0.2~1.0mm 대비 향상된 최소 균열 폭 0.1mm의 검출이 가능하며, 안전한 영상획득을 위한 5~10km/hr 주행속도로 운용가능한 주행형 동영상 기반 터널 스캐닝 기술이다. (2) 조사결과 품질향상 주행형 터널 스캐닝 장치를 이용한 영상획득 기술은 화각정렬과 왜곡식별을 위한 라인레이저를 이용함으로써 다수의 획득영상의 화각정렬, 동기화 및 왜곡보정 등 기존 기술 대비 영상처리 속도와 추출된 균열 등 결함손상 정보의 정확도 를 대폭 향상하였다. (3) 인력절감 효과 본 신청기술의 주행형 터널 스캐닝 기술은 터널 시설물 외관조사 자동화 기술로써 정밀점검 및 정밀안전진단시 기존 육안조사 대비 조사인력을 최소화함으로써 점검 및 진단 기간을 단축하고 경제성을 확보하여 터널 시설물 유지관리 효 율성이 향상되는 장점이 있다. 실제 현장 투입인력을 근거로 산정한 항목별 외관조사 외업 및 내업 기준 인원수는 총 46.41인· 일로서, 터널 라이닝 외관조사시 기존 육안조사에 의한 외관조사 대비 56.45인· 일의 인력절감 효과가 있는 것 으로 분석되었다. (4) 기간단축 효과 터널 스캐닝 기술은 장기간 육안조사를 필요로 하는 기존 외관조사 방법을 대체하여 주행형 터널 스캐닝 장치를 이용 함과 동시에, 터널 전단면의 영상을 획득하게 되므로 기존 육안조사에 의한 현장점검에 소요되는 기간의 1/4 이하로 획 기적으로 단축할 수 있다. <표 2> 터널 스캐닝 기술의 기존 육안조사 대비 기술적 파급효과 [기존기술] 육안조사 ➪ [신기술] 영상기반 터널 스캐닝 ∙ 조사기간 제약 및 장기간 교통통제 ∙ 유해환경 노출 및 조사인력 안전문제 ∙ 대단면 터널 라이닝의 밀착 접근 및 정밀 조사 제약 ∙ 조사결과 정밀도, 정확도 및 객관성 저하 ∙ 손상 데이터 기록, 저장 및 활용성 저하 ∙ 조사결과 데이터베이스 구축 및 성능중심 유지관리 활용 제약 ∙ 위험 및 유해 조사환경 개선 ∙ 조사기간 단축조사 및 교통통제 최소화 ∙ 접근이 어려운 대단면 터널 라이닝 정밀조사 가능 ∙ 데이터 정밀도 및 정확도 향상 ∙ 조사결과 개관성 및 신뢰성 확보 ∙ 상태변화의 진행성 확인으로 성능중심의 선제적 유지관리 활용Vol. 23, No. 2 131 라인레이저와 동영상 디지털 카메라로 구성된 터널 스캐닝 시스템을 이용한 도로터널 및 철도터널 라이닝의 외관조사 기술 4. 향후 활용가능분야 및 활용전망 터널 스캐닝 기술은 유해 위험환경 하의 조사작업 안전성을 확보하고, 교통통제를 최소화하여 단기간 조사가 가능한 스마트 진단기술로서, 정밀도 및 정확도 등 조사품질 향상과 동시에 조사결과의 객관성과 신뢰성을 확보함으로써 터널 시설물의 선제적 유지관리에 필수적인 기술로 인식되고 있다. (주)케이엠티엘의 터널 스캐닝 기술은 2003년, 국내 터널 정밀안전진단 현장에 최초로 도입한 이후, 2019년 현재, 총 연장 1,951km의 도로터널 및 철도터널 외관좌 현장에 적용되어 왔다. 2018년 기준으로 터널 스캐닝 기술은 전체 정밀안 전진단 대상터널의 약 8%가 적용되었으며, 스마트 유지관리 기술의지속적인 시장확대로 2026년에는 전체 대상 터널의 30% 수준인 연간 440km 이상의 터널 스캐닝이 수행될 것으로 기대된다. 표 3에서는 최근 5년간 수행된 터널 스캐닝 적 용실적을 요약하여 보여주고 있다. 터널 스캐닝 기술은 도로터널, 철도 터널, 지하철, 댐여수로 등 다양한 용도와 형태 의 터널 시설물의 외관조사 현장에 적용되어 왔으며, 핵심기술인 영상기반 스캐닝 기술을 확대 적용하여, 인력의 근접조 사가 불가한 고교각, LNG탱크, 수직 환기구, 모노레일 등 그 적용분야의 확장성이 우수한 기술로 평가된다. 그림 3에서 는 영상 기반 스캐닝 기술의 대표적인 적용 예를 보여주고 있다. <표 3> 터널 스캐닝 적용실적(2016~2020) 연도건명연장(km) 2016민락역-센텀시티 구간 터널스캐너 비파괴검사 조사 용역 외 11건31.6 2017대전 도시철도 토목시설물 터널스캐너 비파괴검사 조사 용역 외 14건129.2 20182018년 일직개착터널 등 4개소 터널스캐닝 외관조사 용역 외 10건64.8 2019원효터널외 1개 구조물 비파괴검사(터널스캐너) 조사 외 8건85.8 2020복안터널 비파괴검사 조사 외 9건64.0 <그림 3> 영상기반 스캐닝 기술의 대표적인 적용 예터널 신기술 소개 132 자연,터널 그리고 지하공간 5. 지식(산업) 재산권 현황 구분등록번호등록권리자등록일명칭내용 요약 특허 등록 제10- 0549169호 (주)케이엠티엘, 케이에스엠기술(주), 백양엔지니어링(주) 2006. 01.26 라인레이저를 이용한 다중 카메라 촬영 및 왜곡 식별방법 라인레이저를 이용한 다중 카메라 촬영 및 왜곡식별 방법에 관한 것으로, 특히 터널이나 대형구조물의 스캐닝시 다수의 라인 레이저 및 카메라를 이용하여 원하는 부위를 촬영하여 사각라인내에 촬영부분이 디스플레이 되게 하므로 카메라 각 도를 재조정하여 왜곡방지 및 보정을 수행할 수 있도록 함. 특허 등록 제10- 0845022호 (주)케이엠티엘, 케이에스엠기술(주), 백양엔지니어링(주) 2008. 07.02. 시설물 균열 상태 측정 시스템 및 방법 시설물 균열 상태 측정 시스템 및 방법에 관한 것으로, 건축 물의 외벽 표면을 촬영하여 구조적 결함이나 균열 상태를 확 인하는데 있어 촬영 대상 표면을 종횡으로 분할하는 수직 및 수평 라인 레이져를 해당 촬영 대상 표면에 방사하여 다수의 촬영 영역으로 분할하고 각 촬영 영역을 순차적으로 촬영하 는 시설물 균열 상태 측정 시스템 및 방법에 관한 것임. [본 기사는 저자 개인의 의견이며 한국터널지하공간학회의 공식입장과는 무관합니다.]Vol. 23, No. 2 133 工人의 탄생, 호메로스의 새로운 영웅 무기가 아니라 지혜를 사용하는 자, 도시를 파괴하는 자가 아니라 일으키는 자, 필요한 것을 약 탈이 아니라 자기 손으로 만드는 자...... 호메로스가 생각한 인간의 전범은 바로 工人, 엔지니 어가 아니었을까. 工人의 탄생, 호메로스의 새로운 영웅 김재성 (주)동명기술공단 부사장인문학 산책 134 자연,터널 그리고 지하공간 대장장이 땜장이 토기장이, 이전에는 손재주가 있어서 뭐든 잘 만드는 사람을 그렇게 불렀다. 공인 또는 장인이라 는 고상한 이름으로 불리기도 했는데 지금으로 치자면 엔지니어나 공학자 정도가 아닐까 싶다. 웬만한 건 스스로 만 들어 쓰던 시절 사람들은 손재주가 제법이었다. 나무나 돌을 다듬고 뜨개질을 하거나 음식을 만드는 일은 물론이고 그림을 그리고 글씨를 쓰는 소소한 일상이 모두 손에서 비롯되었으니 말이다. 그런데 이렇게 물건을 만드는 사람들, 공인工人이 인류사에 처음으로 모습을 드러낸 건 언제부터였을까. 이 물음은 맹수가 우글거리는 숲에서 인간이 어떻게 살아남았을까 바꾸어 물어도 좋을 듯하다. 다른 동물과 견주어 보면 사람은 참 보잘 것 없다. 맹수처럼 강한 이빨이나 발톱이 있는 것도 아니고 말처럼 빨리 달릴 수도 없으니 말이 다. 아마도 그 때문에 맹수에 맞서 돌이나 나뭇가지를 주워들지 않았을까 싶다. 어차피 잘 도망칠 수도 없으니 맞붙어 싸울 수밖에 없지 않았겠는가. 그렇게 주워든 돌이나 나뭇가지가 정교하게 다듬어지면서 창이나 도끼가 되고 점차 쫓 기던 자에서 쫓는 자로 입장이 바뀌었을 듯하다. 손으로 도구를 만드는 능력, 인류에게 호모 파베르Homo faber라1)라는 이름이 붙게 된 것은 이 때문이다. 인류가 동물의 세계에서 벗어나 지금처럼 진화한 것이 바로 손을 쓰는 덕분이었다는 것이다. 구석기 신석기 청동기 철기라는 시대 구분 역시 재료를 다루는 손놀림 능력으로 바꾸어 말할 수 있다. 호모 파베르가 손 또는 도구적 관점이라면 호 머 사피엔스Homo sapiens는 생각하는 능력 즉 이성이 인류의 진보를 이끌었다는 관점이다. 서로 대비되기는 하지만 나는 그 두 개의 개념이 서로 보완적인 관계에 있다고 생각한다. 공학자가 설계한 거대한 교량이나 건축물을 보면 손 과 이성의 합작품이 분명해 보이니 말이다. 수수한 손도구를 만들던 장인에서부터 현대 도시문명을 이끌어가는 공학 자에 이르기까지 우리는 어떤 길을 걸어왔을까. 호메로스의 서사시 오디세우스에서 공학자의 탄생을 미루어볼 수 있 는 장면을 몇 살펴볼 수 있다. 트로이 전쟁, 그리고 세 편의 서사시 트로이 전쟁은 기원전 1170년경 그리스와 트로이가 벌인 싸움이다. 고대문명이 싹트던 시절 에게해의 패권을 차지 하려는 다툼이었다. 말이 전쟁이지 규모로 보면 그렇게 대단해 보이지는 않는다. 트로이 정벌을 위해 항구를 떠난 그 리스 병사가 불과 700명 정도였으니 말이다2). 그러나 이 싸움은 인류문명에 획을 긋는 눈부신 명작을 탄생시켰다. 승 자인 그리스 입장에서 쓰인 일리아스와 오디세이아 그리고 패자인 트로이 입장에서 쓰인 아이네이스 이렇게 세 편의 서사시다. 일리아스는 그리스군이 트로이 침공을 위해 출항해서 전쟁을 치루는 과정을, 오디세이아는 전쟁이 끝난 뒤 귀향하며 겪는 이야기를 그린다. 패자인 트로이 입장에서 쓰인 아이네이스는 오디세이아보다 700년쯤 뒤 로마의 시 1) 호머 파베르(Homo faber). 인간의 본질이 도구를 만들고 사용하는데 있다고 본 앙리 베르그송이 제시한 말. 인간은 유 형, 무형의 도구뿐 아니라 도구를 통해 자기 스스로를 변화시켜 간다고 보았다. 2) 호메로스는 그리스군의 병사가 천 여척의 배를 타고 출정하였다고 말한다(제2장 함선목록). 하지만 실제 출정한 것은 50여 명이 탈 수 있는 배 12척이었으며 이를 토대로 추정할 때 600~700명 정도 되지 않았을까 생각된다.Vol. 23, No. 2 135 工人의 탄생, 호메로스의 새로운 영웅 인 베르길리우스에 의해 쓰여졌다. 불타는 트로이 성에서 겨우 빠져나온 아이네아스 왕자가 갖은 모험을 하며 지중해 를 떠돌다 마침내 로마를 건국한다는 이야기다. 고대의 전함, 갤리선 아이네이스도 명작임이 틀림없지만 사람들은 흔히 일리아스와 오딧세이를 고대문학의 전범으로 부른다. 진정한 의 미의 고대문학이 이때부터 시작되었다고 보는 것이다. 문학의 유구한 역사로 보자면 기원전 7세기의 작품이 그리 오 래된 것은 아니다. 문자의 역사는 이미 기원전 4000년경부터 시작되었고 일리아스나 오디세이아보다 앞선 문학작품 도 적지 않다. 이집트 ‘사자의 서 3) ’는 기원전 2700년경에 그리고 수메르 ‘길가메시 서사시4)’는 기원전 2000년경에 쓰여졌다. 그럼에도 왜 일리아스와 호메로스를 고대문학의 시작으로 보는 것일까. 아마도 그것은 인간의 생각과 감정 그리고 갈등을 깊이 다루고 있기 때문일 듯하다. 일리아스 오디세이아도 물론 영웅들의 무용담이다. 낯선 곳으로의 여행이나 결투 우정이 중요한 얘깃거리니 말이다. 그런데 여기에 나오는 영웅을 보면 이전에 쓰여진 서사시와는 좀 다르다. 이전의 영웅은 신을 상대로 싸우거나 괴수를 물리치기도 하는 반신半神과 같은 존재였다. 하지만 일리아스의 영웅들은 여느 사람들처럼 친구를 그리워하거나 이별의 상처 외로움 때문에 힘들 어한다. 심지어는 전투 중에 겁에 질려 도망치기도 한다. 사람이기 때문이다. 영웅 모델이 신이 아니라 인간이라는 것 은 아주 중요한 의미를 가진다. 인간이 스스로를 들여다보고 자신의 문제를 성찰하기 시작했음을 의미하니 말이다. 3) 이집트 사자(死者)의 서. 죽은 자를 사후의 세계로 인도하는 책이다. 고왕국 초기인 B.C 27세기경에 처음 쓰였으며 파 라오나 이집트 고관의 분묘에서 발견된다. 이외에 티베트 사자의 서도 유명하다. 4) 길가메시(Gilgamesh) 서사시.B.C 20세기경 쓰여진 수메르의 서사시. 우루크 제1왕조 제5대왕인 길가메시의 모험을 그 린 서사시로 수많은 고전의 원형이다. BC 7세기 아슈르바니팔왕의 서고에서 출토된 점토서판이 남아 있다. 인문학 산책 136 자연,터널 그리고 지하공간 그리스 문명은 트로이 전쟁 이후 근 5백년간 긴 암흑기를 가졌다. 미케네의 거대한 궁전이 파 괴되고 찬란했던 도시문명이 들풀에 묻히는 동 안 에개해 주변은 해적의 소굴로 변해버렸다. 뚜 렷한 강자가 없었으니 바람 잘 날이 없었을 것 이다. 이렇게 어수선하고 불안한 곳에서 농경이 나 목축 등 안정적인 삶을 위한 노동은 의미와 가치를 잃었을 것이다. 기원전 730년 그러니까 긴 암흑기의 끝 무렵 호메로스가 서사시를 쓴 것은 이에 대한 반발 때문이 아니었을까 싶다. 서로 죽이고 빼앗는 약탈문명이 아니라 항구적 인 도시문명에 어울릴 무언가 새로운 가치관이 필요하다고 생각하지 않았을까. 싸움꾼의 노래, 일리아스 일리아스5)에서는 타고난 싸움꾼이 대접을 받는다. 그것도 일대일로 싸워서 이겨야 한다. 영웅의 반열에 오르려면 헤라클래스나 테세우스처럼 적어도 괴물 몇 정도는 맨손으로 때려잡아야 했다. 군사를 이끄는 능력이나 지형을 살피 는 지혜, 병법 같은 건 필요 없었다. 그저 덩치가 크고 창칼을 잘 다루면 되는 싸움이다. 일리아스가 트로이와 그리스 각 진영에서 가장 잘나가는 싸움꾼의 일대일 대결에 초점이 맞추어져 있는 것도 이 때문이다. 호메로스는 헥토르와 아이아스, 파트로클로스와 헥토르 그리고 아킬레우스의 무용담을 통해서 일리아스를 흥미롭게 이끌어 간다. 첫 대결은 파리스와 메넬라오스의 싸움이다. 파리스는 메넬라오스의 아내를 유혹해 전쟁을 일으킨 장본인이다. 그 의 이름 앞에는 알렉산드로스 앞에서 적을 막는 자라는 멋진 별명이 붙어 있지만 정작 싸움은 신통치 않았던 모양이 다. 파리스는 나로 인해 빚어진 싸움이니 내가 막겠다고 성문을 나서 누구든 한 판 붙자고 큰소리친다. 그러나 그리스 진영에서 메넬라오스가 앞으로 나서자 그만 겁에 질려버린다. 메넬라오스는 보통 사람보다 머리 하나가 더 큰 거구인 데다가 자신이 유혹해서 데려온 헬레나의 전 남편이었다. 매넬라오스가 눈을 부릅뜨자 파리스는 그만 꼬리를 감추고 도망친다. 헥토르와 아이아스의 결투는 일리아스 최고의 명승부로 꼽힌다. 둘은 아침부터 저녁까지 혈투를 벌인다. 그러나 승 부에 이르지 못하자 서로를 최고의 전사라고 추켜세우며 돌아선다. 서사시를 이끌어가는 중심적인 사건은 아킬레스와 5) 일리아스. 호메로스가 쓴 트로이와 그리스의 전쟁 서사시. 일리아스는 트로이의 그리스 식 이름이다. 트로이의 목마Vol. 23, No. 2 137 工人의 탄생, 호메로스의 새로운 영웅 헥토르의 싸움이다. 객관적인 실력만 보면 아킬레스는 헥토르의 상대가 되지 않는다. 헥토르는 당시 최고의 장군이었 던 반면 아킬레스는 자랄 때부터 싸움이나 모험에는 별 관심이 없는 미소년에 불과했다. 자랄 때도 소녀처럼 옷을 입 고 베틀을 짜거나 하프를 치면서 놀았다. 트로이 침공을 위해 모병을 할 때도 전쟁터에 나가기 싫어 여자 흉내를 내 며 숨는다. 아킬레스의 승리 막상 전쟁터에 나가서도 아킬레스는 싸움에 관심을 보이지 않는다. 전리품으로 끌고 온 미네스의 왕비 브리세스6) 와 사랑에 빠져 지내다 사령관에게 욕을 먹기도 한다. 그러나 아킬레스는 여신 테티스의 아들이었고 그가 입은 갑옷 은 대장장이 헤파이스토스의 작품이었다. 인간의 창은 갑옷을 뚫을 수 없었고 반면에 그의 물푸레나무 창은 무엇이든 뚫을 수 있었다. 신의 갑옷과 창을 가진 덕에 아킬레스는 헥토르를 제압할 수 있었다. 일리아스는 전 25장에 이르는 서사시지만 결국은 이렇게 세 개의 싸움으로 압축된다. 일대일로 맞붙어 상대를 제압할 수 있는가. 그렇다면 그는 영 웅이고 일리아스는 바로 그런 싸움꾼 이야기인 것이다. 머리 하나가 작은 남자 인류역사상 최고의 미녀라고 하는 헬레나는 성곽에서 전쟁터를 내려다본다. 그리고 시아버지 프리아모스 왕에게 적군의 장수를 하나하나 설명해 준다. 창던지기의 고수 아가멤논, 그리스 최고의 거인 아이아스, 신의 사랑을 받는 메 넬라오스, 맨주먹 싸움을 잘하는 폴리데우케스...... 하지만 오디세우스에 대해서는 별로 탐탁치 않게 얘기한다. 저기 6) 아킬레우스가 트로이 인근의 리르네소스를 약탈하고 빼앗은 미네스왕의 아내Next >