R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C157163-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 노후 PSC 구조물의 잔여 긴장력 자동 진단을 위한 외부 자화 EM 및 3D GPR 다중 계측 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2020-04-13 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 김준경 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 210,000,000 원 기업 : 210,000,000 원 계 : 420,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 370,000,000 원 계 : 740,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (재단)차세대융합기술연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구개발의 목표는 「노후 PSC 구조물의 잔여 긴장력 자동 진단을 위한 외부 자화 EM 및 3D GPR 다중 계측 기술 개발」로써 다음과 같은 세부 연구목표를 가짐 ■ 외부 비접촉형 EM 센서를 이용한 PS텐던의 자기이력 계측 기술 개발 ■ 3차원 GPR 스캐닝을 이용한 내부 형상 스캔 기술 개발 ■ 다중 계측 정보를 이용한 긴장력 자동 진단 기술 개발 ？ 본 연구 개발을 통하여 노후 프리스트레스트 구조물의 안전진단을 위한 외부 비접촉 EM 계측 시스템, EM+GPR 다중 계측 시스템 및 계측 데이터를 이용한 AI기반 긴장력 자동 진단 시스템을 개발함으로써 프리스트레스트 구조물의 무인 진단 시스템의 원천 기술을 개발하고자 함 ？ 이를 통해 기존 육안점검에만 의존했던 노후 PSC 구조물의 안전진단을 보다 효율적이고 정확하게 실시함으로써 노후된 PSC 구조물의 증가하는 현 시점에서 필요한 구조물 안전 진단 기술에 대한 원천 기술 개발 및 검증을 실시하고자 함 ？ 본 연구개발 목표는 기존 노후화된 프리스트레스트 구조물의 긴장력을 비파괴 적으로 진단하는 기법으로써 상기 기술된 연구과제 및 특허와 차별성이 있음 ？ 또한 외부 계측 센서를 통해 단순히 계측하는 수준이 아닌 트윈 코일 및 3차원 계측/스캔 기법에 대한 원천 기술 개발을 진행하여 기존 연구와 차별화된 신규 센싱 시스템 및 긴장력 진단 기법을 개발하고자 함 [최종목표] ？ 연구개발의 목표는 「노후 PSC 구조물의 잔여 긴장력 자동 진단을 위한 외부 자화 EM 및 3D GPR 다중 계측 기술 개발」로써 다음과 같은 세부 연구목표를 가짐. ■ 외부 비접촉형 EM 센서를 이용한 PS텐던의 자기이력 계측 기술 개발 ■ 3차원 GPR 스캐닝을 이용한 내부 형상 스캔 기술 개발 ■ 다중 계측 정보를 이용한 긴장력 자동 진단 기술 개발 ？ 본 연구 개발을 통하여 노후 프리스트레스트 구조물의 무인안전진단을 위한 다중 계측 시스템 및 계측 데이터를 이용한 AI기반 긴장력 자동 진단 시스템을 개발함으로써 프리스트레스트 구조물 무인 진단 시스템의 원천 기술을 개발하고자 함. [연구내용 및 범위] 1) 1차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(차세대융합기술연구원) ● 외부 비접촉 EM 센서를 내부 PS 텐던 자화 및 자기이력 계측 기법 개발 - 공동연구기관(롯데건설) ● GPR을 이용한 PSC 구조물 내부 형상 탐사 기법 개발 - 참여기업(스마트인사이드) ● 시뮬레이션을 활용한 외부 비접촉 EM센서 설계 및 개발 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(차세대융합기술연구원) ● 자기 중첩 효과를 이용한 특정 위치 자화 기법 개발 ？ 자기 중첩 관련 문헌 조사 ？ 자기 중첩 효과를 활용하여 특정 위치 자화가 가능한 트윈 코일 기반의 외부 비접촉형 자화 시스템 개발 ？ 노출형 시험체를 이용한 외부 비접촉형 자화 기법 검증 ● 3방향 계측을 통한 PS 텐던 자기이력 계측 기법 개발 ？ 3방향 계측을 통한 특정 위치 자속 계측 기법 개발 ？ 프리스트레스트 구조물 내부 쉬스를 따라 설치되어 있는 PS 텐던의 자속을 보다 정밀하게 계측하기 위하여 텐던이 위치하는 좌표에서의 자속을 증폭하여 계측하는 선택적 증폭 계측 기법 개발 ？ 노출 시편을 이용한 PS 텐던 자기이력 계측 기법 검증 - 공동연구기관(롯데건설) ● 지표투과레이더(GPR)을 이용한 내부 PS 텐던/철근 위치 및 형상 확인 기법 개발 ？ GPR을 이용한 콘크리트 구조물 내부 탐상 기법 관련 문헌 조사 ？ 주파수 및 스캔 위치에 따른 내부형상 탐사 정확도 검증 ？ PS 텐던 위치 파악을 위한 주파수 및 스캔방법 최적화 ● 레이저스캐너를 이용한 PSC 구조물 외부 형상 계측 기법 개발 ？ 레이저스캐너를 이용한 PSC 구조물 외부 형상 계측 기법 개발 ？ GPR 데이터와 레이저스캐너 데이터 통합을 통한 PSC 구조물 내외부 형상 계측 기법 개발 - 참여연구기관(스마트인사이드) ● 시뮬레이션을 통한 외부 비접촉 EM센서 설계 및 개발 ？ 가상시뮬레이션 프로그램을 활용하여 외부 비접촉 EM센싱 기법 검증 ？ 내부 PS 텐던의 자화에 의한 자속 발생도 시뮬레이션 ？ 검증을 통한 프리스트레스 구조물 외부 비접촉 EM센서 설계 및 개발 2) 2차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(차세대융합기술연구원) ● AI 기반 프리스트레스트 구조물 긴장력 진단 기법 개발 - 공동연구기관(롯데건설) ● 3-Directional Scan을 통한 내부 형상 탐사 기법 개발 - 참여기업(스마트인사이드) ● EM + GPR 다중 계측 센서 개발 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(차세대융합기술연구원) ● 철근 및 쉬스에 의한 자기 이력 소거 알고리즘 개발 ？ 외부 자기장에 의하여 자화되는 철근 및 쉬스에 의한 자속 발생량을 소거하여 PS 텐던에 의한 자속 변화만을 계측하는 알고리즘 개발 ● AI 기반 긴장력 자동 진단 알고리즘 개발 ？ 프리스트레스트 구조물에 대한 자기이력 데이터 및 GPR 스캔 데이터의 각 위치별 통합 데이터베이스 구축 알고리즘 개발 ？ 다중 계측 DB를 이용한 머신러닝을 통해 긴장력을 자동으로 진단할 수 있는 인공지능 기반 긴장력 진단 알고리즘 개발 ？ 프리스트레스트 부분 모델을 이용한 긴장력 진단 알고리즘 검증 - 공동연구기관(롯데건설) ● 3-Directional Scan을 통한 내부 형상 탐사 기법 개발 ？ PS 구조물의 좌우측면 및 하부 스캔을 통한 내부 형상 탐사 기법 개발 ？ 3D GPR 탐사 데이터를 이용한 내부 형상 이미지화 ？ 내부 형상 탐사를 통한 내부 철근 배근 상태 및 쉬스 위치 확인 기법 개발 ？ 레이저스캐너 데이터 통합을 통한 노후 PSC 구조물 형상 맵핑 - 참여기업(스마트인사이드) ● EM + GPR 다중 계측 스마트 센서 개발 ？ EM + GPR 다중 계측이 가능한 스마트 센서 헤드 설계 ？ 외부 자화 EM 및 3D-GPR 동시 계측이 가능한 센서 헤드 시제품 제작 ？ 다중 계측 센서 데이터 처리 알고리즘 개발 |
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| 색인어 | 한글 | 긴장력 자동 진단 | 외부 비접촉 EM 센서 | 지표투과레이더 | 인공지능 | 노후 PSC 구조물 |
| 영문 | Automated Tension Diagnosis | External Non-contact EM Sensor | GPR | AI | Outdated PSC Structure | |
| 최종보고서 | 02(1).최종보고서(보완본)_최종.pdf | |||||