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드론 탑재형 장심도 GPR 기술로, 시설물 안전 점검 혁신 이룬다

• 전찬민 기자

• 승인 2025.10.17 09:33

[공학저널 전찬민 기자]

우리가 일상에서 사용하는 전기, 수도, 가스, 통신선 등은 대부분 지하에 묻혀 있다. 하지만, 땅속에 있기 때문에 정확히 어디에 있는지 눈으로 확인하기가 어렵고, 특히 오래된 도면과 실제 매설 위치가 다를 때도 많아 점검이나 공사 과정에서 예기치 못한 인적·물적 중대재해 사고가 일어날 수 있는 위험성도 뒤따르고 있다.

이러한 문제를 해결하기 위한 조사 기법 중 하나가 바로 지표투과레이더(GPR, Ground Penetrating Radar)다. 지표투과레이더는 쉽게 말해서 땅속에 전자기파를 보내고 돌아오는 신호를 분석해 땅속을 들여다 볼 수 있는 마술과 같은 기법으로, 굴착을 하지 않더라도 지하 시설물의 위치를 확인하다는 점에서 매우 유용한 기술이다.

전 세계적으로 널리 활용되고 있는 지장물 GPR 탐사기법은 2차원, 3차원 방식이 있는데, 각각의 장단점이 있다. 하지만, 지하투과심도가 보통 2m심도 내외, 혹은 수 미터에 불과해 이보다 깊은 매설물 탐지에는 어려움이 있다.

이에 따라 보다 깊은 심도의 지장물을 확인하기 위해 장심도 투과형 GPR이 대안으로 떠오르고 있다. 특히, 2025년 명일동 땅꺼짐사고나 경기 광명 신안산선 공사 터널 붕괴로 인한 대규모 땅꺼짐은 지하 공간 개발 및 굴착공사시 발생한 것으로, 조사 심도가 깊어 일반적인 GPR로 사전 조사가 어려운 실정이기 때문에 이러한 현장에서 더욱 필요한 기술이다.

보다 깊은 장심도 투과형 GPR 탐사의 기술은 크게 세 가지로 구분할 수 있으며, 그 중 일반적인 저주파를 사용해 투과심도를 늘리는 방법이 고전적인 방법 중 하나다. 또한, 최근 전자기술의 발달로 고속실시간 중합(Real-time sampling)을 통해 신호를 초당 32,000번 중합할 수 있어 S/N비(시그널/노이즈)를 약 180배 신호 향상 시켜 약한 신호를 강하게 할 수 있다.

강한 신호를 사용하면 깊게 투과 되지만 링잉노이즈도 커지는데 반대로 좀더 약한 신호를 투과하는 대신 고속실시간 중합을 통해 결과단면을 보다 깨끗하게 얻을 수 있다. 이러한 기술들이 모두 사용됐으며 최근 전 세계 GPR 전문기업들도 개발 중이다.

특히, 최근에는 장심도 투과형 GPR을 드론에 장착해 운용할 수 있도록 긴 기록시간, Air-coupled 방식이 도입되고 있다. 이는 기존의 드론 장착 GPR의 한계, 즉 지표에 붙이면서 측정해야하는 한계에서 벗어나 높게 공기 중에 띄워서 운용이 가능한 대체불가 기술이기 때문이다.

국토안전관리원은 시설물 관리 사각지대를 해소하고, 재해 예방과 피해 최소화를 위해 드론을 활용한 안전 점검을 확대하고 있으며, 국내에서 독보적인 드론 탑재형 장심도 GPR 기술을 보유하고 있는 코탐㈜은 국토안전관리원과 함께 여러 비파괴탐사와 조사를 수행하고 있다.

코탐은 기존 주력분야인 토목, 지질, 지하수분야에서 국내 시설물 안전진단분야 중 비파괴 탐사분야로 더욱 확장시켜 국토안전관리원의 경험과 기술을 지원받아 다양한 사업을 수행하고 있다. 특히, 기존 깊은 심도(5~10m)에 존재하는 광역상수도 탐지에 적극적으로 확장하고 있으며, 이러한 장심도 GPR 기술의 지적재산권 보호를 위한 중소기업 기술자료 임치 제도도 국토안전관리원의 지원으로 등록하고 보호받고 있다.

이러한 기술력을 바탕으로 코탐은 시화호방조제에 안전진단을 위한 물리탐사(드론탑재형 장심도 GPR, 전기비저항탐사 등)와 보령댐 및 대청댐 안전진단 물리탐사(장심도 GPR, 전기비저항탐사, 표면파탐사 등)를 수행한 바 있다. 특히, 국토안전관리원의 K-TESTBED 지원사업으로 실시한 보령도수관로 탐지 시범사업과 충주댐계통광역상수도 하천횡단구간 드론탑재형 장심도GPR탐사 용역은 코탐의 대표적인 수행실적이라고 볼 수 있다.

코탐 유영철 대표이사(사진)은 “드론기술의 비약적인 발전은 여러 산업분야에 적용되고 있으며 기존 GPR조사에서 현장 운용이 어려운 지역의 조사에도 활약이 가능하다”며 “특히, 지형기복이 심한 산악지대, 조사자의 접근이 어려운 대규모 싱크홀 주변, 하천과 강바닥 하부의 지장물 또는 지반구조를 확인할 수 있다는 장점을 가지고 있다”고 말했다.

그는 이어 “이런 장점은 최근 중대재해의 위험에서 벗어날 수 있는 무인탐사 및 조사의 개념으로 더욱 각광받고 있으며 현장을 직접 무거운 장비를 들고 도보로 조사하는 조사자의 노고를 줄여 직원들에게도 만족도 높은 조사 기법”이라며 “또한, 기존 GPR방식에 조사가 어려운 깊은 심도까지 장심도 GPR방식으로 조사가 가능해 발주처의 어려운 부분을 해결해 줄 수 있는 대안이 되고 있다”고 덧붙였다.

코탐은 지난 2014년 유 대표가 미국 미시건공대에서 5년간의 연구원 생활을 마치고 귀국해 창업했으며, 국내에서는 시장이 토목과 지하수분야에 국한돼 있어 이들 분야에 맞춰 물리탐사 및 검층 등 비파괴 조사기법영역으로 사업을 시작했다. 특히, 국내 지반조사분야에서 최초로 산업용 센서 드론을 도입하고 라이다 지형측량, 드론 자력탐사, 드론 비자성메탈 탐사, 수중 무인드론(ROV) 등의 분야로 사업을 영위했다.

이 과정 속에서 국내에 대심도 투과형 GPR탐사기술의 필요성을 절감하게 돼 관련 기술을 찾던 중 스웨덴의 GPR 제조기업과 인연이 닿아 현재의 장심도 GPR 장비의 국내 독점판매와 A/S, 용역을 실시하게 됐다. 이는 코탐이 드론을 활용해 다양한 조사를 하고 있기 때문에 자연스럽게 드론 탑재형 GPR 기술로 발전하게 된 것이다.

코탐은 드론 탑재형 GPR 기술 외에도 국내 국책연구소급 검층장비를 모두 구비하고 있다. 또한, 한국지질자원연구원 검층팀에서 실시하는 연 2회의 기술교육도 지반조사 기업 중 가장 많은 직원들이 수료하고 있는 기업이기 때문에 물리검층분야에서도 두각을 나타내고 있다.

최근에는 아시아 최초로 자기공명검층 기술을 도입해 지반의 공극율, 포화도, 투수계수(K)등을 파악할수 있는 비파괴 기술도 확보했다. 이러한 기술은 현재 방폐장 처분장 부지, 삼다수 등 먹는 샘물, 지하수 모델링 및 오염방재 분야에 선두적인 역할을 하고 있다.

유 대표는 “시설물 안전점검 시장은 과거 개발주도 산업에서 유지관리 산업으로 재편됨에 따라 시장이 급격히 확대되고 있지만, 경쟁심화 문제가 대두되고 있어 코탐은 한발 빠른 신기술 비파괴탐사와 최신 시설점검분야 기술을 확보하고자 노력하고 있다”며 “또한, 이러한 기술확보를 위해 R&D뿐만 아니라 지적재산권 보호와 직원 기술교육, 학회활동도 동일 기업규모군과 비교할 때 활발히 진행하고 있다”고 말했다.

그는 이어 “특히, 좋은 기술자가 많이 모이는 기업이 발전한다는 믿음으로 현재 야근 금지, 주 4.5일 근무 시행, 매 근속 3년마다 리프레쉬 휴가 및 포상, 매년 해외 워크샵 진행 등 직원 복지를 최우선으로 하고 있다”며 “2026년에는 주 4일 근무를 통해 기술자가 오래 남는 기업, 직원과 함께 성장하는 기업이 될 수 있도록 노력할 예정이다”고 덧붙였다.

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