국내 GPR 탐사기술 현황

GPR 탐사와 관련하여 국내에서는 2000년대 중반에 들어와서야 도심에서 발생하는 도로 함몰의 심각성을 인식하기 시작하여 멀티채널 GPR 탐사장비가 연구용으로 도입되기 시작하 였고, 현재에는 도심지 동공탐사를 위한 장비를 외국에서 구입하여 이용하고 있는 상황이다.

포장하부 또는 지반조사의 경우 일반적으로 50~500MHz의 주파수의 안테나가 사용되는 데, 주파수가 낮을수록 조사심도는 깊어지는 반면 깊이별 해상도는 더 낮아지게 된다. 예를 들어, 200MHz 안테나의 경우 조사심도가 약 5~10m 이고, 깊이별 해상도는 약 20~40cm 이며, 아스팔트 층 또는 콘크리트 슬래브를 조사하기 위해서는 1.0GHz 이상의 고해상도의 안테나가 사용된다(백종은 외, 2014).

국내에서 활용되고 있는 GPR 장비 중 대표적인 것으로는 한국건설기술연구원의 차량부 착식 1.0GHz 에어커플형 안테나, 1.6GHz 및 500MHz 그라운드 커플형 안테나로서 일반 국도 포장관리시스템 조사용으로 사용하고 있다(박정준 외, 2015).

서울시도 한국건설기술연구원과 유사한 그라운드 커플형 안테나를 이용하여 서울시 도로 를 조사하고 있다. 또한, 도로교통연구원은 1.0GHz, 2.0GHz 에어 커플형 4채널 안테나를 이용하여, 고속도로 포장상태, 콘크리트 바닥판 조사용으로 사용되고 있다. 그림 6.3은 국 내에서 사용되고 있는 차량부착식 에어 커플형 GPR 탐사장비를 나타낸 것이다.

(a) 한국건설기술원 GPR 탐사장비 (b) 도로교통연구원 GPR 탐사장비(4채널) 그림 6.3 차량부착식 에어 커플형 GPR 탐사장비(국내)

국내 업체에서는 stream X, 일본에서 개발한 차량탐재 다채널탐사장비 등이 최근 도입되 었으며(류기정 외, 2015), 20개 이상의 채널까지 확장할 수 있는 3차원 GPR 장비가 국내

3차원 차량부착식 GPR 장비를 이용하여 국내 처음으로 서울시에서는 탐사길이 1,500km 에 대하여 노면하부 탐사 용역을 발주하였는데, 서울시에서는 지정하는 도로에 대해 주행하는 차량의 속도와 동일한 속도(교통흐름을 방해하지 않는 속도)로 노면하부 공 동을 탐지하고, 내시경 등을 사용하여 공동을 정확하게 발견하는 것을 목적으로 하였다. 또 한, 도시 노후화 등에 따라 빈번하게 발생되고 있는 도로함몰 사고를 사전에 방지하기 위해 국내탐지기술에 대한 다양한 개발전략을 추진하고 있고, 선진기술의 조기 확보도 병행으로 추진하고 있다. 다음은 국내에서 활용되고 있는 멀티채널 GPR 탐사장비에 대해 정리한 것 이다.

가. MIRA System 400-확장형

그림 6.4 및 표 6.2는 1차 탐사장비인 RCSV(Road Cavity Survey Vehicle)의 주요 구성과 사양을 나타낸 것이다. RCSV는 동공탐사에 최적인 주파수 대역을 가지고 있으며, 측선 수 확보 및 확장형 안테나로 이동시 안전확보에 유리한 장점이 있다. 또한, 최고 기술 의 노면영상, 거리계를 적용하여 오류 없는 포지셔닝 시스템이 가능하다.

그림 6.4 RCSV 장비 주요 개요

항목 특성

중심주파수 400 MHz

탐사 폭 2.4 m

탐사측선 수 25 ch

탐사속도 도심지 최대 80 km/h

데이터 취득 MIRA soft

거리계(DMI) 전파식 도플러

노면영상 Line Scan Camera

주변영상 4방향 카메라

개별 안테나 스웨덴 MALA 사

표 6.2 RCSV 장비 사양

그림 6.5는 2차 탐사장비인 Single GPR(MALA 사 GX Shield Antena)의 주요 구성 을 나타낸 것이다. 본 장비는 심도별 동공의 파형을 정확하게 확인하기 위하여 160MHz, 450MHz 의 최신 싱글 GPR을 병행으로 사용하고 있으며, 2차 조사시 도로노면으로 배출 되는 이수를 제거하여 2차 사고 예방이 우수하다.

그림 6.5 Single GPR(MALA 사 GX Shield Antena) 주요 구성

나. NM-GPR

그림 6.6 및 표 6.3은 NM-GPR 장비의 주요 구성 및 사양을 나타낸 것이다.

그림 6.6 NM-GPR 주요 구성

항목 특성

안테나 주파수 100 ~ 4,000 MHz

채널 30 ch

탐사심도 2.0 m

노면영상 Line Scan Camera

주변영상 3방향 카메라

위치정보 듀얼 GPS, 관성센서(IMU), 거리측정기(DMI)

충격방지 서스펜션 에어펌프

제작사 Radar Portal System, 호주 표 6.3 NM-GPR 장비 사양