지진계 1대로도 원전 내부 흔들림 예측·위험 가능성 정량화
대형 모델의 200분의 1 규모로 높은 정확도 구현
한국표준과학연구원(KRISS)은 지진계 1대만으로 측정한 지진파 신호를 인공지능(AI)이 분석해 센서가 없는 원전 내부 여러 위치의 진동응답을 예측하는 '가상센싱(Virtual Sensing)' 기술을 개발했다고 26일 밝혔다.
지진이 발생하면 원전의 안전성을 확인키 위해 주요 설비와 구조물에 대한 점검이 필요하지만 모든 위치에 센서를 설치하는 것은 사실상 불가능하다. 전산해석을 활용해 센서가 없는 위치의 흔들림을 계산할 수도 있지만 수시간에서 수일이 걸려 지진 직후 신속한 대응에는 한계가 있다.
연구진은 기존 문제 해결을 위해 지진계 한 대의 신호를 AI가 분석해 센서가 설치되지 않은 원전 내부 139개 지점의 진동응답을 실시간 추론가능토록 했다.
특히 단순히 흔들림의 크기를 예측하는 데 그치지 않고 각 위치가 위험기준을 넘어설 가능성도 0~100%로 정량화했다. 구조물의 특성과 AI 예측 과정에서 발생할 수 있는 불확실성까지 반영, 위험 가능성이 높은 위치부터 순서를 매길 수 있어 전문가가 지진 직후 우선적으로 점검할 대상을 판단하는 데 도움을 준다.
또 구조물마다 가진 고유한 진동 특성인 고유진동수(Natural Frequency)를 바탕으로 구조물에 적합한 AI 구조를 설계하는 방법도 개발했다.
이를 통해 반복적인 AI 모델 설계과정을 줄였으며 개발된 초경량 AI는 최신 대형 딥러닝 모델보다 파라미터 수가 200분의 1 수준이면서도 동등한 수준의 정확도를 확보했다.
모든 위치에 센서를 설치하지 않고도 AI로 진동을 예측할 수 있는 이 기술은 원전뿐 아니라 지진 발생 시 신속한 안전점검이 필요한 반도체 공장과 데이터센터, 플랜트 등 주요 산업시설에도 적용할 수 있을 것으로 기대된다.
KRISS 이재범 선임연구원과 UNIST 이영주 교수 연구팀이 공동 수행한 이번 연구 결과는 토목공학 분야 국제학술지 'Reliability Engineering & System Safety' 등 3편의 저널에 발표됐다.
이재범 선임연구원은 "지진응답 예측 결과의 불확실성까지 정량화해 전문가가 우선 점검 대상을 판단할 수 있도록 한 것이 핵심"이라며 "불확실한 상황을 알려 사람의 정확한 판단을 돕는 신뢰할 수 있는 AI 기술을 지속 개발하겠다"고 말했다.
◎공감언론 뉴시스 kys0505@newsis.com