일본산업뉴스요약

노후 인프라 지키는 신기술
점검∙수명연장에 드는 비용 절감

토요(東洋)대학의 네모토(根本) 교수의 계산으로는, 현재 규모의 사회 인프라 시설을 유지하기 위해서는 연 8조 9,000억 엔의 투자가 필요하다고 한다. 일본은 국내총생산(GDP)의 약 2배의 공적 채무를 안고 있으며, 인프라 유지 비용을 절감하는 것은 중요 과제다. 그러나 과제는 요구의 어머니. 거기에는 사업 기회가 있다.

「물 속에서의 자세 제어가 뛰어나고, 화상 해석도 선명합니다」. 1월, 아이치현과 기후현의 경계에 있는 야하기댐의 관리사무소에서 건설회사 오바야시(大林組)의 담당자는 설명하였다. 개발 중인 수중 점검 로봇「DIAG」다. 이름은 영어로 진단을 의미하는「diagnosis」에서 땄다.

댐 저수지는 평온하게 보이지만, 수중에서는 물의 흐름이 다양한 방향에서 몰려들거나 빠지거나 한다. 그러한 환경에서 로봇을 정지시키는 비결이 자이로 효과다.

DIAG에는「Adjuster」라는 시스템이 있으며, 안에서 원반이 고속 회전하고 있다. 한쪽에서 원반에 힘을 가하면, 원래의 자세로 돌아가고자 하는 힘이 움직인다. 이 구조는 강풍이 부는 가운데서도 크레인으로 짐을 흔들리지 않고 들어올리는데 사용한다. 오바야시는 도쿄 스카이 트리 공사에서의 경험을 살려, DIAG를 드론처럼 정지시켜, 댐의 둑을 수중에서 선명하게 촬영할 수 있도록 하였다.

-- 인원 감축에 도움 --
고도경제성장기에 전국 각지에서 많은 댐이 건설되었다. 그 수는 약 2,600곳에 달한다. 경년열화(経年劣化)의 영향 없이 댐의 기능을 유지하기 위해서는, 점검을 반드시 실시해야 한다. 잠수사가 정기적으로 잠수하여 촬영하거나 눈으로 관찰하거나 한다. 그러나 중노동 작업이기 때문에 이 일을 하고자 하는 사람이 점점 감소하고 있다.

DIAG는 물 위에서 원격 조작이 가능하다. 잠수사가 조사하기 어려운 탐색 장소에서도 활약할 수 있다. 잠수사는 점검 중간에 휴식이 필요하지만, DIAG는 연속적인 점검이 가능하다.

오바야시는 잠수사가 점검하는 경우와 비교하여 필요한 인원을 2~3명 감소한 4명 전후로 점검이 가능하다고 판단하고 있으며, 비용 삭감으로 이어질 가능성도 있다. 이르면 올해 안에 개발을 마치고, 댐 점검을 실시하고 있는 회사에 로봇을 판매할 생각이다.

일본의 사회 인프라 시설의 대부분은 경신 기간인「건설 후 50년」을 맞이하고 있다. 국토교통성에 따르면, 2033년 3월까지 주요 사회 인프라 시설의 50% 이상이 건설 후 50년이 된다. 점검 비용 감축과 함께 기존의 시설을 길게 사용하기 위한 연구도 필요하다.

2015년 11월, JR홋카이도에 좋은 소식이 들렸다. 무로란혼센(室蘭本線) 터널에서 벽 시험 시공을 시행하였다. 특수한 수지 재료를 포도한 부분만, 준공에서 2년이 지난 지금도 콘크리트가 벗겨지지 않았다.

기후 환경이 혹독한 홋카이도를 영업 지반으로 하는 JR홋카이도는, 다른 JR사보다 철도의 유지 비용이 많이 든다. 그 부담이 가벼워지면 그만큼 안전에 대한 투자도 늘어날 것이다.

수지를 개발한 것은 미쓰이화학산자(三井化学産資, 도쿄)와 기요미즈(清水)건설이다. 시험 시공은 기요미즈건설이 담당하였다.

이 수지는「폴리우레아(Polyurea) 수지」라고 불리며, 도포한 순간에 굳어진다. 30분이 지나면 1㎟ 당 5뉴턴의 장력강도를 가지며, 24시간 후에는 24뉴턴까지 견딜 수 있다. 이것은 강화수지로서 자주 사용되는 폴리우레탄의 3배의 강도다. 충격에도 강하다. 2011년의 동일본대지진 때에 그것이 증명되었다.

장소는 이와테현의 연어송어 양식장. 높이 3미터의 쓰나미가 덮쳐, 바위나 경차 등이 양식장에 충돌하였다. 그럼에도 불구하고, 양식장의 일부에 상처가 나는 정도에 그쳤다. 지진 전에 폴리우레아 수지를 도포하는 보강 공사가 시행되었다.

시공도 간단하여 하루에 300㎡를 도포할 수 있다. 시공비는 경쟁하는 다른 보수공사와 같거나 그 이하로, 시공 기간도 40~70% 단축 가능하다. 자외선에 노출되는 환경이 아니라면 20~30년 동안 성능을 유지할 수 있다. 그만큼 기존의 시설을 오랫동안 사용할 수 있다.

-- 소립자로 투시 --
물질을 구성하는 기본적인 입자인 소립자를 활용하는 시도도 있다. 도쿄대학은 NEC 등과 공동으로 고속도로의 거더교(Bridge Girder) 등의 내부를 투시하여, 노후화의 진행 정도를 인공지능(AI)으로 진단하는 연구를 시작하였다. 그 때 사용하는 것이「뮤온(Muon)」라고 불리는 소립자다.

뮤온은 우주에서 지구로 떨어지는 것으로, 두께가 수km의 콘크리트나 바위를 통과한다. 통과한 뮤온을 감지기로 감지하면 내부 구조의 투시 화상을 얻을 수 있다. 육안검사나 타음(打音) 검사가 불필요하기 때문에, 점검 비용을 줄일 수 있을 거라 기대할 수 있다.

투시화상을 조사하면 보수나 재건 시기를 알 수 있기 때문에 쓸데없는 공사를 줄일 수 있을 것으로 보인다. NEC의 타쿠마(田熊) TCI사업부장은「이르면 3년 후에 사업화할 수 있기를 바란다」라고 말한다.

현재, 개발도상국에서 건설이 추진되고 있는 사회 인프라 시설도 언젠가는 노후화될 것이다. 일본 기업이 인프라의 점검이나 유지를 저가에 실시할 수 있는 노하우를 축적해 둔다면, 중장기적으로도 이점이 있다.

  -- 끝 --