구조 건강 모니터링 시장 – 글로벌 산업 규모, 점유율, 추세, 기회 및 예측, 제공(하드웨어, 소프트웨어 및 서비스), 기술(유선, 무선), 최종 사용(토목 인프라, 항공우주 및 방위, 에너지, 광업), 지역 및 경쟁별, 2019-2029F

시장 개요

글로벌 구조 건강 모니터링 시장은 2023년에 20억 달러의 가치를 기록했으며, 2029년까지 연평균 성장률(CAGR) 14.6%로 강력한 성장을 예상하고 있습니다. 구조 건강 모니터링(SHM) 시장은 토목 공학 및 인프라 관리의 광범위한 분야 내에서 전문화된 세그먼트를 포괄하며, 시간 경과에 따른 구조적 무결성과 성능의 지속적인 평가 및 모니터링에 중점을 둡니다. SHM 시스템은 다양한 센서, 데이터 수집 기술 및 분석 도구를 활용하여 건물, 교량, 댐, 터널 및 기타 중요한 인프라 자산의 구조적 건강을 감지, 평가 및 예측합니다. SHM 시스템의 핵심 구성 요소에는 변형률, 변위, 온도, 진동 및 부식과 같은 매개변수를 측정할 수 있는 센서가 포함됩니다. 이러한 센서는 구조물 내부 또는 구조물에 전략적으로 설치되어 구조적 거동 및 환경 조건에 대한 실시간 데이터를 수집합니다. 데이터 수집 장치는 센서 데이터를 수집하여 중앙 처리 시스템으로 전송하고, 여기서 고급 알고리즘과 분석 도구가 정보를 분석하여 구조적 건강 상태를 평가하고 잠재적인 문제 또는 이상을 식별합니다.

주요 시장 동인

인프라 안전 및 복원력에 대한 강조 증가

글로벌 구조 건강 모니터링(SHM) 시장을 추진하는 주요 동인 중 하나는 전 세계적으로 인프라 안전 및 복원력 향상에 대한 강조가 높아지고 있다는 것입니다. 교량, 댐, 고속도로 및 건물과 같은 노후된 토목 구조물은 구조적 무결성을 평가하고 잠재적 고장과 관련된 위험을 완화하기 위해 지속적인 모니터링이 필요합니다. 정부, 엔지니어링 회사 및 인프라 운영자는 중요한 자산을 실시간으로 모니터링하기 위해 고급 SHM 시스템에 점점 더 많이 투자하고 있습니다. 이러한 시스템은 구조적 상태에 대한 귀중한 데이터를 제공하여 사전 유지 관리 및 적시 개입을 통해 재앙적 사건을 예방할 수 있습니다.

인프라 안전에 대한 강조는 도시화 증가, 도시 중심의 인구 밀도, 공공 안전을 보호해야 할 필요성에 의해 주도됩니다. 교량 붕괴 및 인프라 고장과 같은 주요 사고는 견고한 SHM 솔루션을 구현하는 것의 중요성을 강조합니다. 이해 관계자는 고급 센서, 모니터링 기술 및 데이터 분석을 배포하여 구조적 문제를 조기에 감지하고 유지 관리 일정을 최적화하며 인프라 자산의 수명을 연장할 수 있습니다.

규제 프레임워크 및 표준은 안전 규정을 준수하기 위해 인프라 자산에 대한 주기적 검사 및 평가를 의무화합니다. SHM 기술은 정보에 입각한 의사 결정을 위한 정확하고 신뢰할 수 있는 데이터를 제공하여 이러한 요구 사항을 충족하는 데 중요한 역할을 합니다. 전 세계 정부가 자연 재해, 기후 변화 영향, 노후화된 인프라에 대한 인프라 회복성을 우선시함에 따라 포괄적인 SHM 솔루션에 대한 수요가 계속 증가하여 시장 확장을 촉진하고 있습니다.

센서 기술과 IoT 통합의 발전

센서 기술의 발전과 사물 인터넷(IoT) 기능의 통합은 글로벌 SHM 시장을 형성하는 중요한 원동력입니다. 센서는 변형, 온도, 진동, 부식과 같은 매개변수에 대한 실시간 데이터를 수집하여 구조적 거동을 모니터링하는 데 중요한 역할을 합니다. 센서 소형화, 무선 통신, 에너지 효율성의 최근 발전으로 까다로운 환경과 원격 위치에 센서를 배치하여 SHM 애플리케이션의 범위를 확장할 수 있었습니다.

IoT 통합은 센서, 클라우드 플랫폼, 의사 결정 도구 간의 원활한 연결 및 데이터 교환을 지원하여 SHM 시스템을 강화합니다. IoT 지원 SHM 솔루션은 지속적인 모니터링, 예측 분석, 중요한 인프라 데이터에 대한 원격 액세스를 용이하게 합니다. 이 기능을 통해 이해 관계자는 이상을 감지하고 잠재적인 실패를 예측하며 유지 관리 전략을 사전에 최적화할 수 있습니다.

건설 및 운송과 같은 산업에서 스마트 인프라 이니셔티브, 스마트 시티, 디지털 변환이 확산되면서 IoT 지원 SHM 솔루션 도입이 촉진되었습니다. 이러한 솔루션을 통해 인프라 상태를 실시간으로 모니터링하고 운영 효율성을 개선하며 자산 관리 및 수명 주기 계획을 위한 데이터 기반 의사 결정을 지원할 수 있습니다. 조직에서 IoT 기술을 활용하여 인프라 성능과 안정성을 향상시키려고 하면서 센서 네트워크와 IoT 기능을 갖춘 고급 SHM 솔루션에 대한 수요가 계속 증가하고 있습니다.

인프라 개발에 대한 투자 증가

전 세계적으로 인프라 개발 프로젝트에 대한 투자가 증가하면서 구조적 건강 모니터링(SHM) 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 정부, 민간 부문 기관, 국제 기구는 노후화된 인프라를 현대화하고, 새로운 자산을 구축하고, 자연 재해와 기후 변화의 영향에 대한 회복력을 개선하기 위해 상당한 예산을 할당하고 있습니다. SHM 시스템은 이러한 인프라 투자의 장기적 내구성, 안전성 및 운영 효율성을 보장하는 데 중요한 역할을 합니다.

교량, 터널, 철도, 공항 및 건물과 같은 주요 인프라 프로젝트는 구조적 건강을 평가하고, 건설 단계를 모니터링하고, 설계 가정을 검증하기 위해 포괄적인 모니터링이 필요합니다. SHM 기술은 이해 관계자에게 구조적 성능에 대한 귀중한 통찰력을 제공하여 사전 유지 관리, 적시 수리 및 효율적인 프로젝트 관리를 가능하게 합니다. 이해 관계자는 SHM을 시작부터 운영까지 인프라 프로젝트에 통합함으로써 위험을 완화하고, 자원 할당을 최적화하고, 규제 표준을 준수할 수 있습니다.

스마트 시티와 지속 가능한 인프라 이니셔티브에 대한 투자는 실시간으로 도시 인프라 자산을 모니터링하는 것의 중요성을 강조합니다. 고급 센서, 데이터 분석 및 예측 모델링 기능을 갖춘 SHM 솔루션은 인프라 복원력을 강화하고, 서비스 제공을 개선하고, 환경 영향을 최소화하여 스마트 시티 목표를 지원합니다. 경제 성장, 도시화 추세, 환경적 문제에 힘입어 글로벌 인프라 투자가 계속 증가함에 따라 인프라 성능과 수명을 개선하는 혁신적인 SHM 기술에 대한 수요는 여전히 강세를 유지하고 있습니다.

주요 시장 과제

구현의 복잡성과 비용

SHM 시스템을 구현하는 데는 종종 상당한 복잡성과 비용이 수반됩니다. 센서 설치, 데이터 수집 시스템 구축, 기존 인프라에 모니터링 소프트웨어 통합은 기술적으로 어렵고 재정적으로 힘들 수 있습니다. 복잡성은 각각 맞춤형 모니터링 솔루션이 필요한 다양한 유형의 구조물(예교량, 댐, 건물)에서 발생합니다. 게다가 SHM 기술로 오래된 구조물을 개조하면 접근성 문제와 기존 인프라와의 호환성으로 인해 비용과 복잡성이 증가합니다.

이러한 과제를 해결하려면 설치 프로세스를 간소화하고 하드웨어 비용을 줄이며 다양한 모니터링 시스템 간의 상호 운용성을 개선하는 혁신적인 솔루션이 필요합니다. SHM 공급업체, 인프라 소유자 및 규제 기관 간의 협업은 다양한 인프라 유형에서 비용 효율적인 구현을 위한 표준화된 가이드라인과 모범 사례를 개발하는 데 필수적입니다.

데이터 관리 및 해석

SHM 시스템에서 생성된 방대한 양의 데이터를 관리하고 해석하는 것은 상당한 과제를 안겨줍니다. 센서는 진동, 변형, 온도 및 환경 조건을 포함한 구조적 거동에 대한 데이터를 지속적으로 수집합니다. 엄청난 양과 다양한 데이터에는 실시간 모니터링 및 예측 분석을 위한 견고한 데이터 저장 솔루션, 효율적인 데이터 전송 프로토콜 및 고급 분석 도구가 필요합니다.

효과적인 데이터 관리에는 여러 센서의 데이터 융합, 데이터 무결성 및 안정성 보장, 데이터 개인 정보 보호 및 보안을 위한 프로토콜 수립과 같은 문제를 해결하는 것이 포함됩니다. 실행 가능한 통찰력을 추출하기 위해 데이터를 해석하려면 신호 처리, 머신 러닝 및 구조 엔지니어링에 대한 전문 지식이 필요하며, 이는 부족하고 배포 비용이 많이 들 수 있습니다.

SHM 시장 참여자는 데이터 처리 기능을 향상하고 원격 모니터링 및 분석을 용이하게 하기 위해 AI 기반 분석 플랫폼과 클라우드 기반 솔루션에 투자하고 있습니다. 표준화된 데이터 형식과 프로토콜을 개발하기 위한 업계 이해 관계자 간의 협력적 노력은 이 분야를 더욱 발전시키고 데이터 관리 과제를 극복할 것입니다.

주요 시장 동향

IoT 및 AI 기술의 통합

글로벌 구조 건강 모니터링 시장을 형성하는 중요한 동향 중 하나는 사물 인터넷(IoT)과 인공 지능(AI) 기술의 통합입니다. IoT는 교량, 건물, 댐과 같은 구조물에 센서와 액추에이터를 배치하여 구조적 거동, 환경 조건 및 운영 매개변수에 대한 실시간 데이터를 수집할 수 있도록 합니다. AI 알고리즘은 이 데이터를 분석하여 이상을 감지하고 잠재적 고장을 예측하며 유지 관리 일정을 최적화합니다.

이러한 동향은 인프라 관리에서 예측 유지 관리와 사전 위험 관리의 필요성에 의해 주도됩니다. IoT와 AI를 활용함으로써 이해 관계자는 의사 결정 프로세스를 개선하고 자산 수명을 연장하며 유지 관리 비용을 줄일 수 있습니다. 또한 엣지 컴퓨팅의 발전으로 센서 수준에서 실시간 데이터 처리가 가능해져 중요한 이벤트에 즉각 대응하고 가동 중단 시간을 최소화할 수 있습니다.

SHM 시장의 선도적 기업들은 기계 학습 모델과 센서 데이터를 결합하여 구조적 건강에 대한 실행 가능한 통찰력을 제공하는 AI 기반 분석 플랫폼을 개발하고 있습니다. 이러한 솔루션은 엔지니어와 자산 관리자가 타깃 유지 관리 전략을 구현하고 수리를 우선 순위로 지정하며 인프라 자산의 안전과 신뢰성을 보장할 수 있도록 지원합니다.

IoT 및 AI 기술이 계속 발전함에 따라 이를 SHM 시스템에 통합하면 인프라 모니터링의 혁신과 효율성이 촉진되어 예측 및 데이터 기반 유지 관리 관행이 업계 전반에서 표준이 될 것으로 예상됩니다.

무선 센서 네트워크 채택

글로벌 SHM 시장의 또 다른 주요 트렌드는 구조적 건강을 모니터링하기 위한 무선 센서 네트워크(WSN)의 광범위한 채택입니다. 기존의 유선 센서 시스템은 확장성, 비용 효율성, 기존 구조물에 설치하기 쉬운 WSN으로 대체되고 있습니다. 이러한 네트워크는 광범위한 케이블이 필요 없이 진동, 변형, 온도 및 부식과 같은 구조적 매개변수를 지속적으로 모니터링할 수 있습니다.

WSN을 배치하면 대규모 인프라에서 데이터 수집 기능이 향상되어 시간 경과에 따른 구조적 성능 및 상태에 대한 포괄적인 통찰력을 제공합니다. 소형화 및 향상된 배터리 수명을 포함한 센서 기술의 발전으로 혹독하고 원격 환경에서 WSN 애플리케이션을 확장할 수 있었습니다.

무선 연결을 통해 중앙 모니터링 플랫폼 또는 클라우드 기반 분석 시스템으로 실시간 데이터를 전송할 수 있습니다. 이 기능을 통해 이해 관계자는 여러 구조물을 동시에 모니터링하고, 조기에 열화 징후를 감지하고, 적시에 개입하여 구조적 고장을 방지할 수 있습니다.

SHM 시장의 선도적 공급업체는 지속적인 모니터링 및 예측 유지 관리를 위한 고급 분석 도구와 통합된 강력한 WSN 솔루션을 개발하고 있습니다. 이러한 시스템은 복잡한 인프라 네트워크를 수용하고 기존 모니터링 프레임워크와의 상호 운용성을 지원하는 확장성을 제공합니다.

인프라 소유자와 운영자가 비용 효율적이고 확장 가능한 모니터링 솔루션을 모색함에 따라 SHM 시장에서 WSN 채택이 증가할 것으로 예상되며, 자산 성능과 안전을 최적화하는 혁신적인 센서 기술과 데이터 관리 플랫폼에 대한 수요가 증가할 것입니다.

지속 가능하고 회복성 있는 인프라에 집중

지속 가능하고 회복성 있는 인프라 개발은 전 세계 SHM 시장에 영향을 미치는 중요한 추세로 부상하고 있습니다. 정부, 엔지니어링 회사 및 인프라 개발자는 환경적 지속 가능성을 향상하고 기후 변화의 영향을 견뎌내고 커뮤니티 회복성을 개선하는 프로젝트를 점점 더 우선시하고 있습니다.

SHM 기술은 친환경 건물, 재생 에너지 구조 및 회복성 있는 도시 인프라와 같은 지속 가능한 인프라 솔루션의 성능과 내구성에 대한 통찰력을 제공하여 이러한 이니셔티브를 지원하는 데 중요한 역할을 합니다. 구조적 안정성, 에너지 효율성, 환경 영향과 같은 모니터링 매개변수를 통해 이해 관계자는 설계 기준을 최적화하고, 장기적 지속 가능성 목표를 평가하고, 친환경 건물 표준 및 규정을 준수할 수 있습니다.

SHM 시스템은 재료 저하, 탄소 발자국 및 운영 효율성을 모니터링하여 지속 가능한 인프라의 수명 주기 관리에 기여합니다. 실시간 데이터 분석은 지속 가능한 개발 원칙에 맞춰 사전 유지 관리 전략, 리소스 최적화 및 수명 주기 비용 관리를 용이하게 하며, 프로젝트 결과를 향상시킵니다.

선도적인 SHM 공급업체는 환경 센서, IoT 지원 장치 및 예측 분석을 솔루션에 통합하여 지속 가능한 인프라 프로젝트를 지원하고 있습니다. 이러한 혁신을 통해 환경 조건, 에너지 소비 패턴 및 구조적 건강 지표를 실시간으로 모니터링하여 이해 관계자가 환경 관리와 지역 사회 복지를 우선시하는 정보에 입각한 의사 결정을 내릴 수 있습니다.

글로벌 이니셔티브가 지속 가능한 개발 목표 달성과 회복성 있는 인프라 구축에 중점을 두면서 SHM 기술의 통합은 지속적으로 확대되어 환경 모니터링, 에너지 효율성 및 지속 가능한 도시 개발 분야에서 시장 성장과 혁신을 주도할 것입니다.

세그먼트별 통찰력

통찰력 제공

하드웨어 세그먼트는 2023년에 가장 큰 시장 점유율을 차지했습니다. 센서, 데이터 수집 시스템 및 모니터링 장치와 같은 하드웨어 구성 요소는 구조적 건강 모니터링 시스템 구현에 기본이 됩니다. 이러한 구성 요소는 건물, 교량, 댐, 파이프라인 및 기타 인프라의 구조적 무결성, 성능 및 상태에 대한 실시간 데이터를 수집하는 데 중요한 역할을 합니다. 구조물에 내장된 센서는 변형, 진동, 온도, 부식과 같은 매개변수의 변화를 감지하여 잠재적인 구조적 문제나 열화에 대한 귀중한 통찰력을 제공합니다. 하드웨어 장치의 신뢰성과 정확성은 SHM 시스템의 효과를 보장하는 데 필수적입니다. 고급 센서와 모니터링 장비는 장기간에 걸쳐 정확한 측정을 포착하여 엔지니어와 이해 관계자가 구조적 거동을 평가하고 유지 관리, 수리 또는 개조 전략에 대한 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 합니다. 이 기능은 안전, 운영 효율성, 자산 수명이 가장 중요한 관심사인 산업에서 특히 중요합니다.

센서 기술과 재료 과학의 지속적인 발전으로 SHM 하드웨어의 성능과 내구성이 향상되었습니다. 최신 센서는 데이터 품질이나 시스템 신뢰성을 손상시키지 않고 극한의 온도, 부식성 분위기, 고충격 환경을 포함한 혹독한 환경 조건을 견딜 수 있습니다. 이러한 견고성은 전 세계의 다양한 환경과 응용 분야에서 SHM 솔루션을 배포하는 데 필수적입니다. 규제 요구 사항과 산업 표준은 종종 안전 지침과 운영 표준을 준수하기 위해 중요한 인프라에 SHM 하드웨어를 설치하도록 요구합니다. 정부, 인프라 소유자 및 엔지니어링 회사는 선제적 유지 관리 및 위험 관리 전략의 일환으로 SHM 하드웨어에 투자하는 것의 가치를 점점 더 인식하고 있으며, 가동 중지 시간을 최소화하고 구조적 고장 위험을 완화하며 인프라 자산의 수명을 연장하는 것을 목표로 합니다.

지역 통찰력

북미 지역은 2023년에 가장 큰 시장 점유율을 차지했습니다. 북미는 다리, 댐, 고속도로 및 건물과 같은 노후 토목 구조물의 광대한 네트워크로 구성된 강력한 인프라 환경의 혜택을 받고 있습니다. 인프라 안전에 대한 우려가 커지면서 구조적 무결성을 평가하고 잠재적 고장과 관련된 위험을 완화하기 위한 고급 모니터링 솔루션에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 구조적 건강 모니터링 시스템은 구조적 상태에 대한 실시간 데이터를 제공하여 적시에 유지 관리하고 인프라 자산을 선제적으로 관리할 수 있습니다. 이 기능은 인프라 복원력과 공공 안전이 우선시되는 북미에서 특히 중요합니다.

이 지역은 고도로 발달된 기술 부문과 SHM 솔루션을 전문으로 하는 주요 산업 참여자의 강력한 입지를 자랑합니다. 센서, 모니터링 소프트웨어, 데이터 분석 서비스의 주요 공급업체를 포함한 북미에 있는 회사들은 SHM 기술 혁신을 선도하고 있습니다. 이러한 혁신에는 구조적 모니터링 데이터의 정확성과 신뢰성을 향상시키는 고급 센서 기술, 무선 통신 시스템, 예측 분석 기능이 포함됩니다.

북미는 학계, 정부 기관, 민간 기업 간의 협업으로 지원되는 연구 개발에 대한 상당한 투자의 혜택을 받고 있습니다. 이러한 파트너십은 SHM의 기술적 발전을 촉진하여 인프라 모니터링의 특정 과제를 해결하도록 맞춤화된 새로운 방법론, 알고리즘 및 모니터링 기술의 개발을 촉진합니다.

북미의 규제 프레임워크는 중요한 인프라에 대한 엄격한 안전 표준과 주기적 구조 평가를 규정하여 SHM 솔루션 채택을 촉진합니다. 이러한 규정을 준수하려면 구조적 건강과 성능에 대한 포괄적인 통찰력을 제공할 수 있는 정교한 모니터링 시스템을 구축해야 합니다. 또한 사물 인터넷(IoT) 및 클라우드 컴퓨팅과 같은 디지털 기술을 인프라 모니터링에 통합하려는 이 지역의 사전 예방적 접근 방식은 SHM 시스템의 기능을 더욱 향상시킵니다. 이러한 기술은 실시간 데이터 수집, 분석 및 원격 모니터링을 가능하게 하여 자산 관리자와 엔지니어가 정보에 입각한 의사 결정을 내리고 유지 관리 전략을 최적화할 수 있도록 지원합니다.

최근 개발

• 2024년 5월, 대한민국 사천시에 본사를 둔 항공기 및 기체 구성품의 유명 제조업체인 한국항공우주산업(KAI)은 미국 캘리포니아주 서니베일에 있는 Acellent Technologies Inc.와 협력하여 구조 건강 모니터링(SHM) 시스템을 제공했습니다. 이 시스템은 KAI KF-21 전투기에 사용되는 복합재 구조의 무결성과 성능을 모니터링하기 위해 구현되었습니다. 

주요 시장 참여자

• Campbell Scientific, Inc. 
• COWIA/S
• SGS SA
• AcellentTechnologies, Inc.
• Kinemetrics Inc.
• DigitexxData Systems, Inc.
• RSTInstruments Ltd.