R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C151808-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 스마트시티 구현을 위한 셀프센싱 건설재료와 사물인터넷 기반 콘크리트 구조물 건전성 모니터링 시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-05 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 남상혁 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
14명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 201,000,000 원 기업 : 50,250,000 원 계 : 251,250,000 원 |
총연구비 | 정부 : 542,000,000 원 기업 : 165,250,000 원 계 : 707,250,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)이엔지소프트 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 최근 나노재료를 통한 신개념 건설 재료에 대한 연구가 활발하게 이루어지면서, 탄소나노튜브(CNT, Carbon Nanotube)를 이용하는 다기능성 건설 재료는 하중에 따라 다른 전기적 신호를 가지게 되어 구조물 손상 및 내구성 변화에 따른 구조물의 건전성 상태를 평가하는데 획기적인 방법으로 제안되고 있음 ○ 또한, 주기적으로 인력에 의해 구조물을 관리하던 기존의 방식은 센서, 통신, IT 기술의 발전과 함께 무선통신이나 첨단 센서들을 활용하는 첨단 기술이 융합된 원격 모니터링 시스템으로 전환되고 있는 추세이며, 탄소계열 물질 등을 혼입한 시멘트 복합체의 자기 감지 성능을 활용하는 연구도 진행되고 있음 ○ 4차산업혁명과 함께 사물인터넷 기술을 통해 다양한 사물, 데이터, 프로세스 등를 유기적으로 연결하여 지능화된 융합 서비스를 자율적으로 제공하는 인프라가 구축되고 있고, 특히 재난·안전 등의 분야에서도 적용 시도가 늘고 있음 ○ 본 연구에서는 국제 공동연구기관으로 참여하는 영국 University of Plymouth 장승환 교수 연구팀의 CNT 폴리머 복합체를 이용한 셀프센싱 기술 등을 활용하여 셀프센싱 CNT 폴리머 복합체 및 센싱 인터페이스를 개발하고, 공동연구기관 성균관대학교 박승희 교수 연구팀의 압전센서 등을 이용한 셀프센싱 및 분석 기술 등을 활용하여 CNT 셀프센싱 콘크리트 구조물 건전성 모니터링을 위한 전기저항 임피던스 기법을 개발하며, 주관기관 이엔지소프트의 IT 기술 및 시스템 기술 등을 융합하여 IoT 기반의 셀프센싱 콘크리트 구조물 건전성 모니터링 시스템을 구축하고자 함 [최종목표] ○ 스마트시티 구현을 위한 셀프센싱 건설재료와 사물인터넷 기반 콘크리트 구조물 건전성 모니터링 시스템 개발 - 목표 1 : 셀프센싱 CNT 폴리머 복합체 및 IoT 센싱 인터페이스 개발 - 목표 2 : CNT 셀프센싱 콘크리트 SHM을 위한 전기저항 임피던스 기법 개발 - 목표 3 : IoT 기반 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템 개발 ○ 현재 CNT 셀프센싱을 이용한 모니터링 기법은 분석과 실험을 통한 기술적 개념정립 단계로써 TRL 3단계에 해당하므로, 1~2차년도에 기술적 개념을 실험실 수준의 성능 평가를 실시하고, 3차년도에 유사환경 시험을 통한 시스템 프로토타입을 개발하여 TRL 6단계의 기술성숙도를 만족시키고 사업화의 기반을 마련하고자 함 [연구내용 및 범위] ○ 셀프센싱 CNT 폴리머 복합체 및 IoT 센싱 인터페이스 개발 - 셀프센싱을 위한 CNT 폴리머 복합체 제작 - 물리적 하중 및 환경적 변화에 따른 CNT 폴리머 복합체의 전기적 특성 분석 - CNT 폴리머 복합체와 IoT 시스템 연계 기법 개발 ○ CNT 셀프센싱 콘크리트 SHM을 위한 전기저항 임피던스 기법 개발 - CNT 시멘트 블록 센서 모듈을 이용한 SHM 기술 개발 - CNT/Cement-PZT 복합센서 모듈을 이용한 SHM 기법 개발 - 실험을 통한 전기저항 임피던스 기반 SHM 기술 검증 및 보완 ○ IoT 기반 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템 개발 - IoT 기반 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템 설계 - IoT 기반 셀프센싱 데이터 시스템 프로토타입 개발 - IoT 기반 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템 적용 및 고도화 ○ 본 연구의 최종 목표를 달성하기 위하여 본 연구팀에서 수행한 선행 연구를 바탕으로 CNT 셀프센싱 기법 및 셀프센싱 폴리머 복합체 개발, CNT 셀프센싱 콘크리트 SHM을 위한 전기저항 임피던스 기법 개발 및 IoT 기반 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템을 개발하고 이를 기반으로 탄소나노튜브 셀프센싱 기법을 활용한 콘크리트 구조물 상시 모니터링 시스템 개발에 대한 연구 진행 ○ 이를 위해 영국 University of Plymouth에서 보유하고 있는 고급 인력과 장비 등을 최대한 활용하고, 그들이 보유하고 있는 CNT 활용 기술 및 재료의 셀프센싱 기법 등에 대한 다양한 정보와 기술들을 빠르게 국내로 흡수할 수 있도록 할 것이며, 본 연구에 참여하는 연구기관 간에 상호 왕래 및 교류를 통해 연구가 원활하게 진행될 수 있도록 함 ○ 영국의 CNT 활용 셀프센싱 기술을 도입하여 첨단센서 및 센싱 분야에서 많은 연구 실적이 있는 성균관대학교 연구팀에서 콘크리트 부재로부터 실제 셀프센싱 데이터를 받아 이를 분석함으로써 구조물의 건전성을 파악할 수 있도록 하는 연구를 진행할 것이며, 또한 이를 시스템 분석 및 개발 분야에서 탁월한 기술을 보유하고 있는 주관기관에서 IoT 기반의 셀프센싱 데이터 통합 모니터링 시스템을 개발하여 스마트 셀프 센싱기술과 IoT 기반의 첨단 모니터링 기술을 융합하는 연구를 진행함 ○ 이를 통해 IT-재료-센서의 융복합 연구를 주도적으로 실시하여 실질적인 연구 성과물을 도출해내고자 하며, 4차산업혁명의 일환인 스마트시티에 활용할 수 있는 기반 기술로 발전시킬 것임 |
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| 최종보고서 | 최종보고서(글로벌 기술협력)-수정보완본 (이엔지소프트).pdf | |||||