R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152286-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 교량의 실시간 거동예측 및 건전도 평가를 위한 인공지능 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 김문겸 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
13명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 331,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 331,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 600,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 연세대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
- 연구 개요 연구자가 기개발하여 이론적으로 검증된 알고리즘(인공 지능을 활용한 구조물의 실시간 거동예측)을 실제 거더 교량에 적용하여 실험적으로 확인하고 공용중인 거더 교량에 적용할 수 있는 인공지능형 실시간 건전성 평가 시스템 개발하고자 한다. 이를 위하여, ● AI 기법 활용하여 교량의 실시간 거동 예측 기술 검증 위한 실물 실험 ● 검증된 AI 기법 활용 교량의 거동 예측 기술을 발전시켜 실제 구조물의 건전성을 평가할 수 있는 알고리즘 개발 ● 개발된 AI 기법 활용 시스템을 실제 교량에 적용 및 검증 ● 『인공 지능형 실시간 건전성 평가 시스템』의 실용화 가능한 통합 GUI 프로그램 개발 [최종목표] - 최종 목표 연구자가 기개발하여 이론적으로 확증된 알고리즘(인공 지능을 활용한 구조물의 실시간 거동예측)을 실제 거더 교량에 적용하고 실험적으로 확인을 거처, 공용중인 거더 교량에 적용할 수 있도록 하는 실시간 건전성 평가 가능한 인공지능형 프로그램 개발 - 세부 목표 1) AI 활용 실제 교량 거동 예측 가능성 실험적 증명 2) 건전성 평가 알고리즘 개발 3) 개발된 알고리즘의 기술시범 4) GUI 기반의 건전성 평가 프로그램 개발 [연구내용 및 범위] 1) 1차 연도 ① 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(연세대학교) 1) 연구개발 내용 -기개발된 AI 활용한 교량의 실시간 거동 예측 방법을 실제 교량(PSC I형 교량, 경간 30m)에 시험 계획 있음 (축방향 변형률 계측, 수직방향 처짐 예측) -실제 교량 수치 해석 - 정적 하중(트럭하중) 또는 동적 하중을 실제 교량에 재하하여 변위 및 변형률 등을 계측 후, 수치 해석결과와의 비교를 통하여 수치 해석 모델 검증 계획 (해석 모델로부터 획득된 데이터의 신뢰성 확보) -다양한 차량 하중을 재하한 수치 해석 결과(변형률, 처짐) data를 이용하여 인공 지능(인공 신경망) 학습 -차량하중이 지날 때 계측된 교량의 처짐과 인공 지능이 예측한 처짐과의 비교를 통하여 AI활용한 실제 교량의 실시간 거동 예측 가능성 실험적 증명 2) 연구 범위 -연구 및 실험 대상 교량은 경간 30m, 폭 13m 내외의 일반적인 거더교 -해석에는 교량의 주요 하중인 고정 하중, 차량 이동 하중 고려 -교량에는 결함이 없다고 가정 - 위탁연구기관(에이펙스소프트) 1) 연구개발 내용 -학습된 인공 지능 모델과 인터페이스 가능한 연동 모듈 개발 -실제 계측된 변형률 데이터로부터 거동을 시각적으로 보여주는 시뮬레이션 모듈 개발 2) 연구 범위 -주관기관에서 개발한 알고리즘을 GUI 프로그램에 탑재하는데 필요한 연계모듈, 시각화 모듈 개발 -데이터 변환에 대한 전문지식이 없는 일반 엔지니어가 쉽게 사용하고, 시각적으로 거동을 쉽게 파악할 수 있도록 GUI 개발 2) 2차 연도 ① 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(연세대학교) 1) 연구개발 내용 -거더 교량 수치 모델에 결함을 반영하여 수치 해석 수행 -해석 결과로부터 얻을 수 있는 다양한 데이터를 이용하여 AI 학습 (변형률, 변위, 가속도, 속도, 경사도 등) -AI가 예측한 데이터를 이용하여 교량의 결함 정도, 위치 등 예측 알고리즘 개발 -AI 활용하여 실시간 거동 및 실시간 건전성 평가를 동시에 수행하는 알고리즘 개발 2) 연구 범위 -연구 대상 교량은 경간 30m, 폭 13m 내외의 일반적인 거더교 -건전성은 일정 규모 이상의 결함으로 -결함의 종류는 거시적인 결함으로 제한(강도저하, 표면 결함 등) - 위탁연구기관(에이펙스소프트) 1) 연구개발 내용 -인공지능 연계 모듈 고도화 - 다양한 계측값과 예측값으로 학습된 인공 지능 모델들과 연동할 수 있도록 멀티인터페이스 구축 (ex) 계측값 : 변형률, 예측값 : 처짐, 가속도 경우, ① 변형률 → 처짐 ② 변형률 → 가속도, 총 2개의 인공 지능 필요) -시각화 모듈 고도화 - 시뮬레이션 프로그램에서 원하는 계측값과 예측값 모두 확인 할 수 있도록 개발 2) 연구 범위 -원하는 예측값을 시각적으로 파악할 수 있는 프로그램 개발 -대상 교량의 결함의 위치 및 정도를 시각적으로 파악하기 쉽게 GUI 개발 3) 3차 연도 ① 개발 내용 및 범위(그림을 이용하여 시스템 구성도, 구조 등을 구체적으로 표현) - 주관연구기관(연세대학교) 1) 연구개발 내용 -예측된 거동 및 결함 등을 바탕으로 실시간 구조물의 건전도 정량화하는 기법 개발 -최종적으로 개발된 프로그램을 이용하여 구조물에 적용 및 검증 -검증 결과를 바탕으로 오차 및 알고리즘 수정 2) 연구 범위 -시각적으로 확인할 수 있는 거동 및 결함을 바탕으로 구조물의 건전도를 실시간으로 정량화 할 수 있는 수식 또는 알고리즘 개발 -대상 구조물은 문헌 조사 또는 적절한 교량을 모색한다. 적절한 교량을 찾지 못한 경우, 유사한 환경의 실내 실험을 진행한다. - 위탁연구기관(에이펙스소프트) 1) 연구개발 내용 -인공지능 연계 모듈 고도화 - 구조물의 건전도를 정량화 인공지능 모델을 탑재할 수 있도록 프로그램 개발 -통합 모니터링 시스템 구축 - 구조물의 계측값과 예측값, 통합진단을 동시에 서비스 할 수 있는 통합모니터링 시스템 개발 2) 연구 범위 -통합 프로그램은 전 |
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| 색인어 | 한글 | 인공지능 | 교량 | 거동예측 | 건전성 평가 | GUI프로그램 개발 |
| 영문 | Artificial Intelligence | Bridge | Behavior prediction | Health evaluation | Development of GUI program | |
| 최종보고서 | 최종보고서(사회이슈해결)_최종수정본.pdf | |||||