박정희 조교수

해상풍력과 해저터널 등 해상 인프라 구축을 위해서는 비용 효율적이고 정밀한 해저 지층 분석 기술이 요구됩니다. 이러한 문제를 해결하기 위해 자중 관입식 다중물리 콘관입시험기(Self-weight Multi-physics CPT)를 개발했으며, 수중에서 장비 자체 무게를 활용해 지층의 물리적·전기적 특성을 동시에 정밀 측정하는 압력 균형 팁(Pressure-balanced tip) 기술을 핵심 요소로 적용했습니다. 이 기술은 관입 저항과 전기적 특성을 동시에 계측함으로써 기존 해상 시추 조사 방식 대비 비용과 시간을 절감할 수 있는 정밀 지반 조사 방법론을 제시합니다. 해당 기술은 해상풍력 기초 설계, 해저터널 지반조사, 해양 연약지반 탐사 분야에 적용되고 있습니다. 해양 엔지니어링 기업을 대상으로 기술이전을 추진하고 있으며, 및 인천대 인디고플랫폼을 통해 SMK(기술이전 패키지)로 등록되었습니다. 본 기술은 미국 특허(US Patent 17/604,853)로 등록되었고, 국내에서도 특허 출원(10-2025-0073729)을 완료했습니다. 현재 기술성숙도는 TRL 6 수준에 도달해 있습니다.

전통적인 토양 분류 방식은 입자 크기만을 기준으로 삼아 교통 하중이나 파랑과 같은 반복 하중이 작용하는 환경에서 지반의 장기 변형을 예측하는 데 한계가 있습니다. 이를 극복하기 위해 개정 토양 분류 체계(Revised Soil Classification System, RSCS)를 정립했으며, 미세 입자 함량과 물리적 거동을 재해석하여 반복하중 하에서의 장기 변형을 예측할 수 있는 분류 체계를 제시했습니다. 특히 미세 입자가 조립토의 역학적 거동에 미치는 영향을 정량화함으로써, 기존 통일분류법(USCS)으로는 설명하기 어려웠던 입자성 물질의 장기 소성변형 특성을 체계적으로 규명했습니다. 이 체계는 교통 인프라 노반 설계, 장기 반복하중 하 지반 거동 예측, 입자성 물질의 공학적 물성치 예측에 활용되고 있습니다. 본 연구는 2019년 Tarek Al-Kassabi Award를 수상했으며, 관련 논문은 ASCE 학술지에서 최다 다운로드를 기록한 바 있습니다.

지속 가능한 에너지 인프라 구축을 위해서는 해저 지반 조건을 정밀하게 파악하고 예측할 수 있는 지반공학적 해법이 필요합니다. 특히 해상풍력과 같은 해양 에너지 구조물은 육상 대비 지반 조사 비용이 높고 불확실성이 크기 때문에, 제한된 데이터로도 정확한 물성 예측이 가능한 모델링 기법의 중요성이 커지고 있습니다. 이를 위해 물리 기반 데이터 기반(Physics-inspired Data-driven) 접근법을 활용해 해저 퇴적물을 분류하고 물성을 예측하는 모델을 개발하고 있습니다. 이 접근법은 물리적 원리에 기반한 모델 구조에 실측 데이터를 결합함으로써, 제한된 현장 시험 데이터만으로도 해저 지층의 물성치를 신뢰성 있게 추정할 수 있도록 설계되었습니다. 해당 모델은 해상풍력 기초 설계와 에너지 지반 구조물의 효율성 최적화에 적용되고 있습니다. 사우디 아람코(Saudi Aramco) 및 KAUST와 공동연구를 통해 데이터 기반 지반 물성 예측 모델을 개발하고 있으며, 본 협력은 해양 에너지 지반 분야의 국제적 데이터 기반 예측 기술 고도화에 기여하고 있습니다.