과학기술정보통신부(부총리 겸 과기정통부 장관 배경훈, 이하 과기정통부)와 한국연구재단(이사장 홍원화, 이하 연구재단)은 대한민국 과학기술인상 8월 수상자로 인하대학교 사회인프라공학과 이종한 교수를 선정했다고 밝혔다.
대한민국 과학기술인상은 최근 3년 동안 독창적인 연구 성과를 통해 과학기술 발전에 크게 기여한 연구자를 매월 한 명씩 선정해 과기정통부 부총리상과 상금을 수여하는 제도다. 과기정통부는 우수과학자 포상의 영예성을 높이기 위해 2026년부터 기존 ‘이달의 과학기술인상’을 ‘대한민국 과학기술인상’으로 격상하고, 시상 명칭에 대한민국 브랜드를 반영해 운영하고 있다.
과기정통부와 연구재단은 태풍과 집중호우 등으로 재난 대응의 중요성이 커지는 8월을 맞아, 노후화된 사회기반시설의 손상을 정량적으로 예측하는 디지털 트윈 기술을 개발해 국가 인프라 안전성 강화에 기여한 점을 높이 평가해 이 교수를 수상자로 선정했다. 디지털 트윈 기술은 실제 구조물을 가상 세계에 구현해 상태를 분석하고 미래를 예측하는 기술로, 재난과 노후화 위험 관리에 필수적인 도구로 주목받고 있다.
최근 기후변화가 심화되고 사회기반시설의 노후화가 진행되면서 유지관리 비용과 안전사고 위험이 증가하고 있다. 기존 관리 체계는 단일 열화(Single degradation)에 대한 분석과 사후 점검·대응에 의존해 왔으며, 실제 환경에서 발생하는 복합 열화 현상을 충분히 반영하거나 미래 성능 저하까지 예측하는 데에는 한계가 있었다.
이종한 교수는 이러한 한계를 극복하기 위해 재료 열화(재료 고유 성질의 저하), 부재 손상(부재의 물리적 손상 또는 기능 저하), 구조 거동(구조물의 물리적 반응)을 통합적으로 연계하고, 다종손상 확산 메커니즘을 규명하는 ‘LIVE 디지털트윈’ 기술을 개발했다. 이를 통해 서로 다른 손상 요인이 복합적으로 작용하는 실제 구조물 환경을 정밀하게 분석하고, 구조 성능 변화까지 연속적으로 파악할 수 있는 기반을 마련했다.
이 교수 연구팀은 동결융해, 탄산화, 염해 등 복합 열화 조건에서 콘크리트가 보이는 비선형 열화 거동을 정량적으로 규명했다. 아울러, 무거운 차량 통행 시 구조물에 가해지는 하중 등 다양한 변수를 연계해 해석하는 기법을 도입해 손상 발생 위치와 확산 경로를 정밀하게 예측할 수 있는 기술적 토대를 구축했다. 콘크리트는 얼고 녹는 반복 과정(동결융해), 알칼리성 환경의 탄산화로 인한 철근 보호막 파괴, 중차량 하중 등 요인에 의해 특정 시점에 급격한 손상(비선형 열화 거동)이 일어날 수 있다. 구조물 안전을 확보하기 위해서는 이러한 요인들을 종합적으로 고려한 구조 해석이 중요하며, LIVE 디지털트윈 기술은 이 과정을 체계적으로 구현했다.
또한 이 교수 연구팀은 BIM-to-FEM 자동화 프레임워크를 구축해 해석 결과를 다시 가상 환경으로 피드백하는 양방향 연계 체계를 구현했다. 이는 설계 도면 등 3차원 정보 모델링인 BIM(Building Information Modeling)을 구조 안전성 검토를 위한 해석용 모델 FEM(Finite Element Method)으로 자동 변환해, 단순 시각화를 넘어 실질적인 구조 해석이 가능하도록 하는 기술이다. 이 프레임워크를 통해 과거부터 현재 상태(Life Identification)와 미래 예측(Virtual Expectation)을 공간·시간 축, 즉 4차원에서 통합 관리할 수 있는 LIVE 디지털트윈 기술을 새롭게 제시하고 완성했다.
이종한 교수는 교량을 비롯한 사회기반시설 안전 및 유지관리 분야의 연구자로, 과기정통부 집단연구사업인 기초연구실(BRL) 지원을 바탕으로 LIVE 디지털트윈 기술을 구축해 왔다. 이번 연구성과는 2025년 릴라이어빌리티 엔지니어링 앤 시스템(Reliability Engineering and System) 저널을 포함한 다수의 국제학술지에 게재됐으며, 관련 특허 출원과 소프트웨어 등록도 완료해 학술적·기술적 성과를 동시에 확보했다.
이 교수는 “LIVE 디지털트윈 기술은 사후 점검에 의존하던 기존의 유지관리를 예측 기반의 선제적 체계로 전환한다는 점에서 의미가 깊다”라며 “본 기술을 교량뿐만 아니라 터널, 항만 등 다양한 기반 시설로 확장하여 국민이 안심할 수 있는 국가 인프라 구축에 최선을 다하겠다”라고 말했다.
과기정통부는 앞으로도 과학기술인들이 창의적인 사고와 미래지향적인 도전을 통해 인류 삶을 혁신할 원천기술 연구에 전념할 수 있도록 연구 생태계를 조성하고, 우수 연구자에 대한 보상과 예우를 더욱 강화해 나갈 계획이라고 설명했다.
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