R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C132730-02 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 콘크리트 시간변형 예측 향상을 위한 다중모델 평균화 기법 및 소프트웨어 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-06-30 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 김재홍 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
9명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 122,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 122,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 238,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 238,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | 한국과학기술원 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B350021-000054-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
● 2014년 이후 정부의 안전관련 상위 정책은 사후복구 관리의 개념에서 선제적 예방·관리의 패러다임으로 변화되고 있음. 이러한 선제적 예방·관리 체계에서는 구조물의 열화 및 거동을 사전에 예측하는 기법은 점차 중요해지고 있음 ● 특정 거동을 예측함에 있어 활용 가능한 다양한 예측 모델들이 존재하며, 선택된 예측모델에 따라 그 결과가 상이한 경우가 많이 발생함. 따라서 예측에 대한 모델 선택의 불확실성이 존재함 ● 근본적으로 사용자의 주관성에 의해 발생하는 예측에 대한 모델 불확실성(인식론적 불확실성)을 효과적으로 고려하지 못하고 있음 ● 본 연구에서는 앞서 언급한 사용자의 주관적 선택으로 인한 인식론적 불확실성을 고려할 수 있는 객관적인 예측방법을 개발하고자 함. 이를 위해 계량경제학 및 기상학에서 개발된 통계적 후처리 기법(다중모델 평균화기법)을 도입을 통해 예측의 정확도 및 신뢰성을 향상시킬 수 있음 ● 제안된 개발 기술은 기존 연구에서 고려되지 않았던 접근방법(모델 불확실성 반영)이므로 원천기술 개발을 통한 기술적 이니셔티브 확보와 새로운 시장 진출을 위한 기술경쟁력 확보가 필요 ● 콘크리트 시간벼형(크리프 및 건조수축) 예측 문제에서도 다수의 활용 가능한 예측모델이 존재하고, 선택된 예측모델에 따라 그 예측결과가 달라질 수 있음 ● 연구에서는 이러한 문제를 해결하고자 콘크리트 구조물의 시간변형(크리프와 건조수축)의 예측 신뢰성 향상하고 사용자 주관성을 최소화할 수 있는 객관적인 예측 기법과 프로그램을 개발하고 이를 검증하여 후속 연구를 위한 전략적 기초연구를 수행하고자 함 [최종목표] 객관적이고 신뢰성 높은 예측은 선제적 관리에서 매우 중요한 요소임. 대부분 공학적 문제는 예측을 위해 활용 가능한 다양한 예측 모델이 존재하며, 그 결과 모델 불확실성이 존재함. 모델 불확실성은 예측에 큰 영향을 미치기 때문에 예측 모델을 선택함에 있어 신중함이 요구됨. 콘크리트 시간변형 문제에도 다수의 활용 가능한 예측모델이 존재하고, 선택된 예측모델에 따라 그 예측결과가 달라질 수 있음. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하고자 콘크리트 구조물의 시간변형(크리프와 건조수축)의 예측 신뢰성 향상하고 사용자 주관성을 최소화할 수 있는 객관적인 예측 기법과 프로그램을 개발하고 이를 검증하여 후속 연구를 위한 전략적 기초연구를 수행하고자 함 [연구내용 및 범위] ● 다중모델 평균화기법 기반 콘크리트 시간변형 예측향상 기술 개발: 콘크리트 시간변형 예측에 사용자의 주관성을 최소화하고, 각 예측 모델의 개별 정보를 개발기법을 통하여 예측 신뢰성을 향상하는 기법 개발 및 검증하고자 함 ● 다중모델 평균화기법 기반 콘크리트 시간변형 예측 통합 GUI 프로그램 개발: 각각의 개발 기법을 하나의 소프트웨어로 통합하고 사용자 편의적으로 활용할 수 있도록 그래픽 유저인터페이스(GUI)형태의 소프트웨어를 개발하고자 함 □ 다중모델 평균화 기법 기반 예측향상 요소 기술 개발(1차년도) 1) 콘크리트 시간변형 예측을 위한 다중모델 평균화 기법 핵심 요소기술 개발 가) 배합비 및 재료 특성을 고려한 콘크리트 배합 적용범위 도출 나) 도출된 배합조건에 대한 콘크리트 시간변형 실험 계획 다) 콘크리트 시간변형(크리프 및 건조수축) 예측모델 분석 및 후보군 도출 라) 콘크리트 시간변형 실험 데이터를 통한 예측 모델식 변수 추정 기법 개발 마) 인식론적 불확실성을 고려한 다중모델 평균화 기법 개발 바) 콘크리트 크리프 및 건조수축 실험 수행(1/2) 2) 핵심요소기술 별 모듈 요구사항 도출 및 GUI기반 통합 프로그램 프레임워크 설계 가) 핵심 요소기술 별 모듈 요구사항 도출 및 프레임워크 설계 나) GUI기반 통합 프로그램 프레임워크 설계 □ 다중모델 평균화 기법 기반 예측향상 요소 기술 검증 및 통합 프로그램 개발(2차년도) 1) 콘크리트 시간변형 예측을 위한 다중모델 평균화 기법 핵심 요소기술 검증 및 보완 가) 콘크리트 크리프 및 건조수축 실험 수행(2/2) ● 1차년도에 미 수행된 배합 조건에 대한 실험 수행 ● 상기조건에 대한 단기 역학적 특성(압축강도 및 탄성계수 등) 및 장기 시간변형(건조수축 및 크리프) 실험 수행 ● 실험의 불확실성을 고려하기 위해 동일한 조건에서 최소 2개 이상의 시편 활용 나) 실험데이터를 통한 개발 기법 성능 평가 및 검증 ● 개발 기법을 각각 실험데이터에 적용하여 자체적으로 성능을 평가하고 검증 수행 ● 객관적인 검증을 위해 외부 전문가를 활용하여 아래와 같은 절차를 통해 비교연구 수행 - 예측 결과 #1 (기존 방법기반 예측 데이터): 실험데이터 초기 일부분을 제공하고, 전문가 개별적인 방법을 통해 장기 시간변형을 예측하도록 함 - 예측 결과 #2(제안 방법기반 예측 데이터): 실험데이터 초기 일부분을 제공하고, 개발된 기법(프로그램)과 활용 매뉴얼을 통해 장기 시간변형을 예측하도록 함 - 상기 예측 결과를 토대로 사용자에 의한 예측 불확실성을 정량화하고 그 정확도를 비교하여 검증 다) 개발 기법의 추후 연구를 위한 고도화 방향 도출 ● 개발 기법의 객관적인 검증을 위한 국내·외 전문가 pool 도출 및 자문 섭외 ● 전문가 자문을 통한 개발 기법의 연구방향 적절성 및 고도화 방향 도출 2) 콘크리트 시간변형 예측을 위한 GUI 기반 통합 프로그램 및 활용 매뉴얼 개발 가) 콘크리트 시간변형 예측 통합 GUI기반 통합 프로그램 개발 ● 1차년도에 개발된 각각의 핵심요소기술 모듈 간 프로세스 정의 ● 정의된 프로세스를 통한 MATLAB GUI기반 통합 프로그램 개발 ● 시뮬레이션 데이터를 활용한 개발 프로그램 안정성 및 신뢰성 검토 나) 실험데이터를 통한 GUI기반 통합 프로그램 검증 및 보완 ● 실험데이터를 활용한 개발 프로그램 검증 및 보완 ● 외부인원을 활용한 사용자 편의성 검토 및 개선 ● MATALB complier를 이용한 독립 실행형 응용프로그램(stand-alone application) 개발 다) 활용 매뉴얼 및 관련예제 작성 ● 개발 프로그램에 대한 활용 매뉴얼 작성 ● 실험데이터를 활용한 예제 작성 |
|||||
| 색인어 | 한글 | 콘크리트 시간변형 | 모델 불확실성 | 모델평균화 | 예측 | |
| 영문 | Time-dependent deformation | Model uncertainty | Model averaging | Prognosis | ||
| 최종보고서 | 2. 최종보고서.pdf | |||||