로고 메뉴

연구실 탐방

236th - DEC 2021
마니토바 주립 대학교
Laboratory for Infrastructure Science and Technology
마니토바 주립 대학교 (U of M)는 캐나다 마니토바주 (Manitoba)의 도시 위니펙 (Winnipeg)에 있는 연구중심대학교입니다. 2020년도 기준 31,020의 학생들이 재학 중이며 이 중 20%의 학생이 110여개의 나라에서 참여한 국제 학생으로 이루어진 국제적인 학교 중 하나입니다. LIST 연구실은 엔지니어링 학부 (Engineering Faculty)에서 토목 공학과 (Civil Engineering department)에 속해 있습니다. 2014년에 설립된 LIST 연구실은 로보틱스(Robotics)와 기계학습(machine learning) 및 딥러닝(Deep learning)을 이용한 구조 검사 자동화에 초점을 맞추고 있으며, 그 외에도 다양한 산업환경에 인공지능 적용을 위한 연구를 수행하고 있습니다.

Fig 1. LIST 랩이 위치한 스탠리 빌딩의 전경 (좌), 포트 개리 캠퍼스의 전경 (우)

지속적인 설비 진단 및 관리 (Structural health monitoring)는 노후화된 인프라가 증가함에 따라 중요해지고 있습니다. 최근 미국 정부가 엄청난 규모의 인프라 법안을 통과시킬 정도로 인프라 관리에 대한 관심은 증가하고 있습니다. 하지만 전통적인 방법론은 이를 관리하는데 전문적인 훈련을 통과한 인력이 고가의 산업용 기계를 활용하여 검사하였습니다. 이는 점점 늘어나는 노후화 시설물을 감시하기에는 많은 시간과 비용이 들어가는 작업입니다. 기존의 연구에서 다양한 센서를 구조물에 장착하여 확인하는 방법을 활용하기도 합니다. 하지만 수많은 센서 들로부터 데이터에서 구조적 손상을 일일 히 찾는 것은 많은 시간이 필요한 일입니다. 때문에 저희 연구실에서는 크게 2가지 트랙으로 연구를 진행합니다.

첫번째로 로봇을 활용한 자동 검사 방법 론입니다. 최근에 효율적인 검사를 위하여, 사람이 직접 접근하는 것이 아닌 드론 (drone)을 활용한 검사가 활성화되고 있습니다. 드론을 활용한 구조물 검사는 현재 훈련된 파일럿을 활용하거나 위성기반 항법장치 (GPS)를 활용하여 자율 비행을 시도합니다. 하지만 많은 구조물들이 GPS 신호를 막는 환경을 제공하기에 자율 비행에 제한이 발생합니다. 그렇기 때문에 다양한 방법으로 자율 비행을 할 수 있는 연구를 수행합니다. 연구 초기에는 저가형 초음파 비콘 (Beacon)을 활용하여 인공위성을 대신하여 드론의 위치 계산을 활용하는 방법을 수행하였습니다. 해당 연구는 토목공학과 탑 저널인 Computer aided civil and infrastructure engineering 저널에 2018년도에 실렸습니다. 하지만 비콘의 관리 및 장애물 회피 등의 한계가 있었고 현재는 비전 기반의 위치 계산 및 장애물 회피를 적용한 자율 비행 방법론을 연구하고 있습니다. 특히 동시적 위치추정 및 지도작성 (simultaneously localization and mapping)을 활용한 자율 비행 기법에 대한 연구를 하고 있으며 이 방법론에 재능 있는 학생들을 활발히 모집하고 있습니다.

두번째는 자동화된 센서 정보 처리입니다. 드론을 활용한 방법은 또한 대량의 이미지 데이터를 생성해 내게 합니다. 이러한 이미지를 활용하여 현재 디지털 복제(Digital twin)를 통한 가상 환경내에서의 구조물 상태 해석 및 인공지능을 활용한 구조물 손상 해석에 대한 연구를 수행하고 있습니다. 이 분야는 현재 딥 러닝을 활용한 방법론이 대세가 되고 있으며 딥 러닝을 활용한 이미지 내에서 구조 손상 해석에 대해서는 저희 연구소에서 전 세계 최초로 개척을 하였으며, 해당 논문은 토목공학과 탑 저널인 Computer aided civil and infrastructure engineering 저널에 2017년 게재가 됐습니다. 해당 논문은 그해 가장 많이 인용된 논문 중 하나로 선정되었습니다. 현재 랩에서 자체적으로 특허로 출현 및 출원 예정 중에 있으며 많은 산업계 분들과 협력을 준비중에 있습니다.

Fig 2. 자율 드론과 인공지능을 활용한 자동 검사 시스템

현재 2015년부터 2021년까지 14명의 학생들이 LIST 연구실에서 학위를 취득하였습니다. 14명의 졸업생 중 박사가 3명, 석사가 5명입니다. 그리고 현재 박사 졸업 예정 1명 박사 연구원 1명 3명의 석사 과정 학생들이 있습니다. 졸업한 학생들은 캐나다 공무원 1명, 나머지 학생들은 산업계 연구소 및 회사에 취업을 하였습니다. 캐나다의 특성상, 학생들의 배우자가 공식 워크 퍼밋을 제공받기도 하고, LIST 연구실 학생들은 연구를 하는 학생들에 대해서는 석사를 포함하여 일정 금액의 펀딩을 제공하고 조교 자리도 제공이 가능합니다. 그리고 엔지니어링 학부내에서 가장 최신형 연구용 컴퓨터를 제공하는 연구실이기 때문에 학생들이 연구에 집중할 수 있는 환경입니다. 연구의 특성상 코딩에 재능 있는 학생들을 우선적으로 선발하며 특히 박사생의 경우 로봇 혹은 그래픽 프로세서 유닛(GPU) 가속화 프로그래밍을 잘 이해하고 있는 학생들을 선호합니다.

Fig 3. 위니펙 시 외곽에 있는 마니토바 주립대 포트게리 캠퍼스

U of M 은 크게 다운타운에 위치한 의대와 위니펙 시 남쪽에 있는 포트게리 캠퍼스로 나뉩니다. 이 중 Fort Garry campus에 LIST 랩이 있습니다. 위니펙 다운타운에서는 평일에10~20분 마다 학교를 직행하는 익스프레스 라인(Blue Line) 버스가 존재하기에 이를 이용하시면 됩니다. 하지만 공항에서는 대중교통을 활용하기 어렵기에 택시를 타고 오시면 됩니다.

연구실 홈페이지  : https://www.youngjincha.com/
주소 : Department of Civil Engineering, University of Manitoba SP-427 EITC, 15 Gillson Street Winnipeg, MB R3T 5V6
이메일  : young.cha@umanitoba.ca

댓글 1

손지훈(htlaz) 2021-12-08

코로나에 고생 많으시죠? 조심하시고 목적 하신 바 모두 성취하시길 기원 드립니다.

게시

답글달기
비공개 댓글