두오모 대성당의 주 첨탑에 대한 복원작업을 위해서는 무엇보다도 까다로운 환경에서 대형 구조물의 변형 측정을 매우 세심하고 안정적으로 측정하고 지속적인 모니터링이 가능한 시스템 개발이 필요했다.
조명과 기타 다른 환경적 영향을 받지 않는 FBG(Fiber Bragg Grating) 스트레인 게이지가 장착된 PXI 및 NI PXIe-4844 광센서 인테로게이터 기반의 시스템을 개발한다.
이탈리아 밀라노에 위치한 밀라노 두오모 대성당(Duomo di Milano)은 세계에서 가장 인상적이고 웅장한 고딕 건축물 중 하나이다. 이 건물은 1386년 건축되어 현재까지 약 5세기가 지났습니다. 1762년에는 108.5m 높이로 두오모 성당의 첨탑(Guglia Maggiore)을 세웠고 금으로 된 성모마리아 조각상을 올렸다.
기후와 환경오염으로 인해 훼손된 두오모 성당 주 첨탑의 대리석을 복원하려는 몇 년간에 걸친 프로젝트가 2010년 시작되었다. 이 복원 작업에는 비계 설치로 첨탑을 완전히 감싸는 작업이 필요했다.
성당 지붕(cupula)의 베이스에 놓이는 비계의 무게는 90톤이고, 지지대 없이 단독으로 세워야 하므로 첨탑 벽과 어떤 접합 부분도 만들 수 없었다. 지붕의 베이스에 비계의 무게가 가중되고, 더 높은 풍하중의 위험이 커질 것을 염려해 복원 팀은 지붕의 매우 작은 변형도 탐지할 수 있는 안정적인 모니터링 시스템을 주문했다.
기술자들은 첨탑, 지붕, 비계에 FBG 광학 스트레인 게이지를 포함해 다양한 센서를 장착시켰다. 주 첨탑을 지지하는 팔각 지붕의 8개 갈빗살에 이러한 변형 센서를 장착하여 갈빗살의 세로 변형을 지속적으로 모니터링하기로 했다.
FBG 센서는 표준 광섬유 기반이므로, 전자 센서를 사용할 경우 나타날 수 있는 몇 가지 중요한 문제점들을 방지할 수 있다. Alfredo Cigad 박사(밀라노 폴리테크니코 교수)는 “FBG 광센서를 사용하게 된 두 가지 주된 이유는 조명 없는 환경 그리고 오랜 기간 동안 매우 안정적인 측정을 원하는 고객의 요건을 충족하기 위해서이다.”고 말했다.
또 PXI 플랫폼과 NI PXIe-4844 광센서 인테로게이터를 채택한 이유는 광 센서와 기존의 전자 센서를 하나의 통합 시스템으로 결합할 수 있는 기능 때문이다.
NI PXIe-4844 광센서 인테로게이터는 광섬유 스트레인 게이지로부터 얻은 데이터를 바탕으로 정확하고 세심하며 안정적인 측정 결과를 제공한다. 또한 NI LabVIEW Real-Time 모듈로 PXI 시스템을 작동함으로써 구조물을 보호하고, 안전한 복원 작업과 높은 신뢰성 및 지속적인 운영을 보장한다.
이 복원 프로젝트에 대한 사례 연구 동영상을 확인하려면 ni.com/info에서 duomo를 검색하십시오.
아이씨엔 매거진 2012년 07월호
