R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202020TBIP-C144286-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 암반사면 스마트 유지관리를 위한 얼라이브 록볼트 시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-01 ~ 2020-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 김용성 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
17명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 1,050,000,000 원 기업 : 707,000,000 원 계 : 1,757,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 1,750,000,000 원 기업 : 1,174,500,000 원 계 : 2,924,500,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)스마트지오텍 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 우리나라는 경주와 포항에서 발생한 지진으로 알 수 있듯이 더 이상 지진의 안전지대가 아니며, 지구온난화로 인한 기후 변화 및 여름철 집중호우로 산사태, 건물, 옹벽, 토목구조물 붕괴의 위험이 증가하고 있음. ○ 경제발전과 함께 도로, 지하철, 고속철도, 수자원 등 SOC의 필요성이 나날이 증가하고, 산악지형이 많은 국내 특성을 고려할 때 터널 및 사면보강의 수요도 기하급수적으로 증가하고 있음. ○ 최근 도심지 교통량 및 물류 교통망의 증가, 국가전역의 생활권화에 따른 도로, 지하철, 철도, 통신구 건설 등이 증대되고 있고, 터널의 수명 또한 점점 증대되고 있어 외부 및 내부 환경변화에 따른 터널의 안전성에 관한 여러 가지 문제들이 야기되고 있음. ○ 사면보강 지반에 대해서도 굴착이나 우기시 사면의 안정성이 급격히 저하되는 바, 이상 징후를 발견하여 사후조치를 취할 경우 막대한 경제적 손실은 물론이고 교체라는 근원적 조치 적용이 매우 제한적이어서 이미 그 시기를 놓치는 경우가 대부분임. ○ 락 볼트는 사면, 옹벽, 터널, 교량 받침대, 댐 기초 및 지하 굴착과 같은 공학 구조물을 지지하고 안정화 시키는데 광범위하게 사용되고 있는 주요 지보재로 2011년 기준 전 세계 5억개 이상의 락 볼트가 설치되어 있으며 매년 수백만 개의 락 볼트가 설치되고 있음. ○ 락 볼트의 장점은 암반 또는 지반의 불안정한 거동을 억제하여 안전을 확보하는데 경제적일 뿐만아니라 공동의 단면을 자유롭게 선택할 수 있다는 장점 때문에 다양한 구조물에 많이 활용되고 있지만 암석 지층을 보강하는 목적으로 시공 후 관리가 이루어지지 않고 있음. ○ 최근까지 락 볼트 보강법에 대한 많은 연구가 활발히 진행되고 있는데 GFRP나 CFRP 같은 소재에 대한 연구, 공법에 대한 연구를 통해 고내구성의 락 볼트 연구가 주를 이루고 있으며, 이를 모니터링 하는 연구는 비교적 이루어지지 않고 있음. ○ 본 연구는 이렇게 많이 설치되고 있는 락 볼트 표면에 작용하는 충력을 계측할 수 있도록 센서를 부착하고, 계측된 데이터를 수집, 분석하여 락 볼트가 설치된 사면이나 여러 구조물의 안전 진단의 근거를 제시하고 관리의 편리를 제공할 뿐 아니라, 만일 붕괴위험이 감지된다면 이를 사전에 전파하여 대피할 수 있는 사면붕괴 예경보를 위한 얼라이브 락 볼트 모니터링 시스템 개발 및 사업화하는 것임. ○ 사면붕괴 예경보를 위한 얼라이브 락 볼트 모니터링 시스템 제품의 보급과 확산이 이루어진다면 시설물 안전진단 및 재난방재에 탁월한 효과를 발휘할 것으로 기대되며, 이는 곧 국민의 소중한 재산과 인명피해를 줄이고 나아가 관련 사업분야 발전에 기여할 것으로 사료됨. [최종목표] ○ 암반사면의 스마트 유지관리를 위한 얼라이브 록볼트 시스템 개발 - 스마트 얼라이브 록볼트 시스템 개발 ？ 얼라이브 록볼트 센서 시스템 개발 ？ IoT 모니터링 시스템 개발 - 얼라이브 록볼트 시스템 현장시험 및 유지관리 매뉴얼 개발 ？ 얼라이브 록볼트 시스템 현장시험 연구 ？ 스마트 암반사면 유지관리를 위한 얼라이브 록볼트 시스템 매뉴얼 개발 => 위 목표들 달성을 통한 기술확보, 사업화 및 매출창출 [연구내용 및 범위] 1차년도 <주관연구기관((주)스마트지오텍)> ○ 스마트 얼라이브 록볼트 시스템 개발 - 얼라이브 록볼트 센서 개발 ？ 록볼트 재질 및 길이별 캘리브레이션 - 록볼트 성능 실험 연구 ？ 센서가 설치된 록볼트 재료에 따른 인장성능시험 ○ 사물인터넷 전용 End Device & Gateway - Energy harvesting system Case - H/W 회로도, PCB Artwork 파일, Embedded S/W - 시스템신뢰성(MTBF) 외부환경 내구성 1년 (-30°C~60°C) : 시험전문기관을 통한 공인 성적서 확보 ？ H/W 기능정의, H/W 회로설계, 부품선정 ？ S/W 기능정의를 바탕으로 S/W 기초설계 및 구현 ？ 통신 Protocol 설계 및 구현 ？ PCB 및 SMD 외주 제작 ？ 시스템에 적합한 Gateway customize 개발 용역 ？ H/W 회로도, Embedded S/W, PCB Artwork 파일 확보 <협동연구기관(동명기술공단)> ○ 록볼트 계측시스템 선행기술조사 및 얼라이브 록볼트 현장시험 - 록볼트 계측시스템 선행기술조사 - 록볼트 설치 현장 선정 - 얼라이브 록볼트 현장시험 시공 ？ 센서가 설치된 록볼트 재료에 따른 현장 인발시험 2차년도 <주관연구기관((주)스마트지오텍)> ○ 스마트 얼라이브 록볼트 시스템 개발 - 록볼트 성능 실험 연구 ？ 센서가 설치된 록볼트 재료에 따른 성능시험 - 록볼트 상시 계측을 통한 암반사면 유지관리 시스템 개발 - 암반사면 붕괴 예경보를 위한 붕괴예측 알고리즘 개발 ○ 사물인터넷 전용 End Device & Gateway 개발 ？ 붕괴위험분석 S/W에 붕괴예측 알고리듬 적용 ？ H/W, S/W 기능추가 및 성능 개선 ？ 전원으로 Energy harvesting system 적용에 관한 연구 ？ 시스템신뢰성(MTBF) 외부환경 -35°C~70°C에서 내구성 1년 ○ 모니터링 웹 서버 개발 ？ 윈도우즈 기반의 Web Monitoring Server 기능 구축 ？ 현장의 Needs를 반영한 기능 추가 및 관리자모드 기능추가 ？ DB 설계 및 Data backup 기능 개발 ？ Gateway <-> server <-> 스마트폰 연동 테스트 <협동연구기관(동명기술공단)> ○ 얼라이브 록볼트 현장시험 및 수치해석 - 얼라이브 록볼트 현장시험 시공 ？ 센서가 설치된 록볼트 재료에 따른 현장 인발시험 - 현장 지반 모사 및 수치해석을 통한 사면안정성 분석 - 얼라이브 록볼트 계측자료와 수치해석자료의 비교분석 3차년도 <주관연구기관((주)스마트지오텍)> ○ 스마트 얼라이브 록볼트 시스템 개발 - 록볼트 성능 실험 연구 ？ 양산제품 성능시험 - 록볼트 상시 계측을 통한 암반사면 유지관리 시스템 개발 ？ 양산용 제품 개발 완료 ？ 방재신기술 획득 ？ 레퍼런스 필드 3곳 이상 확보 및 현장 운용 ○ 스마트폰 어플리케이션 - Android 용 S/W 및 구글 Play store 등록 - iOS 용 S/W 및 애플 App. store 등록 ○ 모니터링 웹 서버 개발 - 서버 고도화 ？ 정부 3.0 공공데이터 및 빅데이터 활용 ？ 행정자치부 U-서비스 지원사업 연동 검토 - KC 인증, 전자파인증 및 사업화 관련 공인시험기관을 통한 시험성적서 확보 - WebSite 구축 ？ BM 모델 수립 및 수익성 확보 방안 마련 - 특허 등록 <협동연구기관(동명기술공단)> ○ 스마트 암반사면 유지관리를 위한 얼라이브 록볼트 시스템 매뉴얼 개발 - 양산제품 현장시험 ？ 현장 인발시험 - 얼라이브 록볼트 시스템 시공 및 유지관리 매뉴얼 개발 |
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