R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201616TBIP-C092651-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 대형 구조물의 건전성 실시간 평가를 위한 통합 모니터링 시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2015-04-27 ~ 2017-04-26 | |||||
| 연구책임자 | 김선규 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 358,000,000 원 기업 : 263,000,000 원 계 : 621,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 719,000,000 원 기업 : 526,000,000 원 계 : 1,245,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)마이다스아이티 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001884-01 | |||||
| ISBN | . | |||||
| 주요 내용 |
산업의 발달과 인구 증가로 인하여 초고층 및 대형건물과 같은 대형 시설물들이 점차 증가하는 추세에 있으며, 이에 따라 구조물 손상 및 붕괴 관련 사건, 사고도 매년 꾸준히 발생하고 있다. 현재 건물 완공 후, 유지관리단계에서 구조물의 안전 확인은 대부분 표면 육안 조사 및 국부적인 안전진단에 의존하고 있는 상황이며, 건물이 설계시 의도한 성능을 지속적으로 유지하고 있는가에 대한 확인은 실질적으로 불가능하다. “구조 모니터링 시스템(Structural Health Monitoring System: SHM Sytem)”은 이러한 구조 안전진단의 맹점을 보완하고 첨단 센서와 분석 기법을 통해 초고층 및 대형시설물의 구조 안전 상태를 객관적으로 제공하는 것을 가능하게 한다. 하지만 실제 구조물에 대한 적용은 전 세계적으로 미흡한 실정이고, 아직 신호 기반의 초기 연구단계를 벗어나지 못하고 있기 때문에 실제 현장 적용이 가능한 형태의 상품화 개발을 필요로 하고 있으며, 이에 본 연구에서는 최적화된 구조 모니터링 시스템을 구조물의 규모 및 성격에 따라 제시하고 Hardware 및 Software로 구성된 시스템 플랫폼을 공동연구를 통해 개발하고자 한다. 이러한 신호기반을 넘어선 통합 구조 모니터링 시스템의 경우 전 세계적으로 사례를 찾아보기 힘들고, 추후 개발 완료 후 상품화되었을 때 주변 관련 분야로의 확장 및 해외 진출 모색도 가능할 것으로 판단된다. [최종목표] 1) 구조물 종류/규모별 실시간으로 구조의 상태 확인이 가능한 상시 모니터링 시스템(Structural Health Monitoring-SHM System) 개발 2) 고층 건물을 포함한 각종 시설물 등의 상시 모니터링 시스템중 플랫폼을 구성하는 Static & Dynamic Hardware와 Software의 국산화 개발 3) 실제 현장 적용을 통한 시스템 검증 ？ (주관) 대형구조물 실시간 건전성 평가를 위한 표준 SHM 시스템 개발 -대형 구조물을 건전성 평가를 위한 요소별 계측시스템을 구축하고, 실시간으로 계측결과를 분석하여 건전성을 평가할 수 있는 시스템을 구축하는 기술력 확보로 SHM의 신규시장 선정 ？ (주관) 계측결과 분석을 통한 구조물의 사용성, 안전성에 대한 상태를 실시간으로 평가 해주는 시스템 개발 -실시간 구조물의 상태평가를 통해 이벤트 발생시 구조물의 상태평가가 가능하며, 신뢰성 있는 데이터의 제공과, 강성저하의 정도를 평가하여 손상예상 시나리오 정보를 제공함으로서 사용자의 안전성확보와 불안감을 해소시키는 기술임 ？ (공동) 2dit-ch 저소음 동적데이터와 3dit-ch 정적데이터 동시계측 시스템 개발 -초고층 빌딩 모니터링용 종합계측 센서 대응 저가형 데이터로거 국산화 개발을 통한 가격 경쟁력과 기술 우위확보 ？ (공동) 통신 및 센서와의 Watch-dog기능을 가진 웹기반 모니터링 UGI개발 -초고층 빌딩 모니터링용 통합 계측 신호 수집 및 분석을 위한 실시간 웹기반 그래픽 및 데이터베이스 구축 프로그램 제공 ？ (공동) 상시 모니터링 시스템 현장 적용 기술 개발 -구조물 건전도 모니터링 시스템 사양서 제작을 통한 현장 적용 시 가이드라인 제시 -초고층 구조물의 적용을 통한 연구성과물의 성능검증하고, 모니터링 시스템의 현장 최적 적용 기술 개발하는데 목적이 있음 [연구내용 및 범위] 1) 구조물 종류/규모별 구조 안전 확인이 가능한 상시 모니터링 시스템(Structural Health Monitoring-SHM System) 개발 : 초고층 및 복합구조물의 유지관리 단계에서 구조적인 안전의 판단이 가능한 상시 모니터링 시스템 설계 및 개발 - 계측 아이템별 신호 관리기준치 개발 - 최적 계측위치 선정 방안 개발 - 계측 신호를 통한 하중 분석 알고리즘 개발 - 계측 신호를 통한 구조 반응 및 상태 분석 알고리즘 개발 - 계측 센서 및 장비의 성능 및 사양 가이드 - 기존 사례 조사를 통해 모니터링 시스템(Structural Health Monitoring-SHM System)적용 범위 참고자료 자료집 작성 - 관련 법규 조사를 통한 최소 적용 범위 체크 - 구조엔지니어가 모니터링 시스템 적용을 위해 선행해야하는 해석 기술 제안 2) 고층 건물을 포함한 각종 시설물 등의 상시 모니터링 시스템중 플랫폼을 구성하는 Static & Dynamic Hardware와 Software의 국산화 개발 - 100채널 이상의 초저주파 동시 신호계측 및 통신을 이용한 신호 송신기 능을 가진 Static Data Logger(Hardware) 개발 - 48채널 이상의 진동신호 파형 계측 및 통신을 이용한 파형 송신기능을 가진 Dynamic Range 120dB 이상의 Dynamic Data Logger(Hardware)개발 - 진단전문가 시스템의 알고리즘 코드(Software) 개발 - 신호통신, 신호분석 및 Trend Analysis 모듈(Software) 개발 - 웹브라우즈 이용 모니터링 현황 그래픽 디스플레이 개발 - 웹서버, 데이터베이스서버, 실시간데이터처리서버 및 백업서버 등의 통합개발 3) 모니터링을 통한 상태평가 기법 개발 - 이상하중이나 이벤트 발생시 구조물의 손상부위 추정 기법 개발 - 구조물의 고유치 분석을 통해 균열로 인한 강성 저하 추정기법 개발 - 기존 상태평가의 한계점을 파악하고 성능을 개선할 수 있는 방안 제안 - 패턴인식 기법과 강성저하 시나리오 기법을 조합하여 부족한 점을 개선하고 상태평가 신뢰도를 향상시킬 수 있도록 제안 - false alarm과 실제 관리기준치 초과하는 것을 구분할 수 있는 방법 제안 - 상태평가시 로컬부재의 계측치를 이용하여, 부족한 점 개선방안 제안 4) 상시 모니터링 시스템 현장 적용 기술 개발 - 상시 실시간 모니터링 시스템 현장 적용 기술 개발 - 구조물 최적 모니터링 시스템 현장 적용 기술 개발 - 테스트베드 뿐 아니라 기존 적용중인 현장을 활용하여 실용적인 기술 개발 |
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| 색인어 | 한글 | 대형 구조물 | 구조모니터링 | 상태평가 | 동적/정적 데이터로거 | 플랫폼 |
| 영문 | LargeStructure | Structural Monitoring | Condition Evaluation | Dynamic/Static DataLogger | Platform | |
| 최종보고서 | 2) 최종보고서_보완.pdf | |||||