"미끄러지기 전 안다"…블랙아이스 감지 센서 개발

美 미시건대학 연구진, 도로 위·공기 중 블랙아이스 감지 센서 개발

겨울철 도로 위에 형성되는 얇은 빙판인 ‘블랙아이스(Black ice)’를 미리 감지할 수 있는 센서 시스템이 개발돼 주목받고 있다.

IT매체 디지털트렌드는 27일(현지시간) 미국 미시간대학교 연구진이 블랙아이스를 효과적으로 감지할 수 있는 이중 센서 시스템을 개발했다고 보도했다. 해당 논문은 최근 국제 학술지 ‘네이처 사이언티픽 리포트’에 게재됐다.

미시간 대학 연구진이 블랙아이스를 미리 감지할 수 있는 센서 시스템을 개발했다. (사진=클립아트코리아)

이 기술은 차량 운전자뿐 아니라 항공기 조종사에게도 위험 요소로 작용하는 결빙 현상을 조기에 탐지하도록 설계됐으며, 항공 분야에서 이미 검증을 거쳐 도로 환경으로의 적용이 기대되고 있다.

미시간대 기후·우주과학공학과 닐턴 레노 교수가 이끄는 연구팀은 두 가지 서로 다른 센서를 결합해 해당 시스템을 완성했다.

첫 번째는 마이크로파 기반 센서로, 항공기나 차량 차체 표면에 밀착돼 마치 전자 피부처럼 표면 상태를 지속적으로 모니터링한다. 이 센서는 마이크로파 신호의 미세한 변화를 감지해 물이 얼음으로 변하기 시작하는 순간이나 결빙이 형성되는 시점을 포착하며, 이를 통해 운전자나 조종사에게 위험 상황을 사전에 알릴 수 있다.

이 센서는 구름에 세 개의 적외선 레이저를 발사해 구름 속 입자를 분석한다. (제공=브렌다 아헌, 미시간 공과대학)

두 번째는 서로 다른 파장의 적외선 레이저 3개를 사용하는 광학 센서다. 이 센서는 레이저의 반사와 흡수 패턴을 분석해 구름 속에 단단한 얼음 결정이 있는지, 또는 즉시 얼어붙을 수 있는 과냉각 액체 방울이 존재하는지를 구별한다. 이를 통해 항공기 조종사는 결빙 위험이 높은 구름을 사전에 식별해 안전한 비행 결정을 내릴 수 있다.

해당 센서는 도로 환경에서도 활용될 수 있다. 차량이 블랙아이스 위로 진입하기 전 운전자에게 경고를 보내거나, 자동 안전 시스템을 작동시키는 데 사용될 수 있다. 연구진에 따르면 주행 속도를 시속 6~14km가량 낮추는 것만으로도 교통사고 발생 시 중상 위험을 절반 수준으로 줄일 수 있다.

도로 결빙은 매년 기상 관련 교통사고의 약 20%를 차지하며, 항공기 결빙은 전체 항공기 추락 사고의 약 10%의 원인으로 지목되고 있다.

닐턴 레노 교수는 “항공 여행 수요가 증가하면서 모든 기상 조건에서 비행해야 한다는 압박도 커지고 있다”며 “이번 기술은 항공기와 드론, 자동차, 트럭이 보다 안전하고 효율적으로 운용되는 데 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.

연구진은 이미 항공기에 해당 센서를 탑재해 유망한 결과를 얻었으며, 현재는 시스템을 소형화해 자동차와 항공기에 적용하는 연구에 집중하고 있다. 이 과정이 성공할 경우, 해당 기술은 겨울철 주행과 비행 안전을 높이는 차세대 교통 시스템의 핵심 기능으로 자리 잡을 것으로 기대된다.