부산대학교 김창석 교수 (사진=부산대학교 제공)

인체의 신경망과 같은 광섬유센서 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 기술이전에 따른 사업화가 기대되고 있다.

부산대학교는 광메카트로닉스공학과 김창석 교수 연구팀이 스마트 건축물에 활용 가능한 실시간 준분포형 광섬유센서의 원천기술을 확보했다고 13일 밝혔다.

김창석 교수팀의 연구는 사람의 몸에 신경망이 분포돼 접촉 시 아픔을 느낄 수 있듯 지진이나 산사태, 태풍과 같은 자연재해 및 노후화 붕괴 등에 대응할 센서 네트워크가 필요하다는 인식에서 시작됐다.

기존의 전기센서나 광섬유센서는 측정 개수와 속도 성능의 한계로 스스로 안전을 진단하는 스마트 건축 구조물에 아직 보편적으로 쓰이지 못하고 있는 실정이다.

분포형 광센서 기술로 동시 측정 지점을 수백개 이상 늘이면 속도가 수 ㎐대로 느려지고 반대로 FBG(광섬유 브래그 격자배열형 센서) 기술로 속도를 ㎑급으로 높이면 동시 측정 지점이 10여개를 넘지 못하는 기술적 교착상태가 계속되고 있었다.

김창석 교수팀은 기타에 광섬유센서를 부착해 줄을 튕겨 측정된 초고속 미세진동을 수치화해 기술을 증명했다. (사진=부산대학교 제공)

이에 대해 부산대 연구팀은 안과 진료와 뇌인지 이미징 등 의료용 광영상 컬러변조 레이저를 위해 개발했던 ‘무한반사 공명 기술’을 산업용 광섬유센서에 새로이 융합하는 방식을 도입했다.

해당 기술은 동일한 반서 컬러의 FBG를 수백개 이상 연결해도 각각의 미세진동을 분리해 변조 센싱할 수 있으며 동시에 ㎑이상 초고속 실시간 계측도 가능하다는 결론을 냈다. 이번 광섬유센서 시연은 세계 최초로 성공한 사례로 전해졌다.

연구팀은 극한 상황의 광섬유센서 성능을 증명하기 위해 일반 건축물보다 훨씬 빠르고 미세하게 떨리는 악기 기타 줄까지 시연에 사용했다. 기타의 3, 4, 5, 6번 줄에 접착시킨 광섬유센서로부터 측정된 각각의 초고속 미세진동이 빠짐없이 센싱 데이터로 수집, 분석돼 이 ㎑급 진동 신호로부터 원래 기타 소리를 완벽히 복원하는 과정을 통해 증명을 이뤄낸 것이다.

김창석 교수는 “건축 구조물을 지을 때 곳곳에 수㎞ 광섬유센서를 설치하면 어디서 어떤 진동이나 변형이 일어나는지 실시간으로 즉각 알 수 있는 스마트한 방식”이라며 “이번 신개념 광섬유센서 기술은 매일 접하는 다양한 건축물의 안전사고에 대한 국민 불안을 줄일 수 있을 것”이라고 기대감을 전했다.

그러면서 김 교수는 “기존 방식은 진동을 감지하는데 반사 컬러가 사용돼 색의 제한에 따라 동시 측정지점이 10여개를 넘지 못하는 한계가 있었다”며 “이번 연구에서는 ‘무한반사 공명 기술’을 이용해 반사 컬러에 관계없이 광경로로서 수백개 지점별 미세진동을 1000㎐급 초고속으로 파악할 수 있도록 했다”고 설명했다.