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청구권자

청구권자 정보제공
과제번호 22CTAP-C163910-02
사업명 국토교통기술촉진연구사업
과제명 스마트 변형 감지 시스템을 활용한 사용자 중심 건축물 안전진단 및 모니터링 기술
주관연구기관 한국건설기술연구원
분류 -   -   -
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31

총괄연구책임자

총괄연구책임자 정보제공
성명 김홍섭
소속 한국건설기술연구원
전화번호 031-910-0114

연구정보

연구정보 제공
연구개발개요 ○ [연구목표] 스마트 변형 감지 시스템을 활용한 사용자 중심 건축물 안전진단 및 모니터링 기술

○ [연구내용 1] 물리적 변형을 색상변화로 구현하는 스마트 변형 감지 시스템 개발
- 다층박막 구조를 활용한 무동력 역학변색 센서(mechanochromic sensor)
- Molding에 의해 형성된 주기적인 요철을 통해 응력집중 유도한 역학변색 센서 sensitivity 향상 기술
- 변색 센서의 시각 정보 이미지 분석을 통한 strain level 감지 및 데이터 정량화 기술

○ [연구내용 2] 역학변색 센서를 이용한 건축물의 유해 변형 및 균열 진단 기술
- 하중작용(압축, 인장, 전단, 비틀림)에 따른 건축마감·구조재료의 변형 및 균열의 패턴화
- 건축재료의 변형량 대한 센서의 변색 반응도 검토
- 건축재료 표면과 역학변색 센서의 부착관계 검토 및 변형 일체화 기술
- 건축물의 노출 환경조건을 고려한 역학변색 센서의 내구성 평가 및 향상 기술

○ [연구내용 3] 역학변색 센서 시스템을 이용한 건축물의 안전성 모니터링 기술
- 건축재료의 다양한 변형 및 균열에 따른 건축물의 노후도 판정 지표 설정
- 역학변색 센서를 활용한 사용자 중심 건축물 노후도 측정 데이터 수집
- 머신러닝을 활용한 역학변색 센서의 측정 변형과 건축재료의 노후상태 결정 방법 제시
- 스마트폰 연계 실시간 모니터링 기술 개발을 위한 DB 구축
최종목표 ○ 스마트 변형 감지 시스템을 활용한 사용자 중심 건축물 안전진단 및 모니터링 기술
- 건축물의 안전성 진단을 위한 역학변색 센서의 활용 방안 도출
- 다층박막 구조를 활용한 변형 감응형 역학변색 센서(Mechanochromic sensor) 개발
- 역학변색 센서를 이용한 건축재료의 변형거동 평가 기술
- 역학변색 센서 시스템을 이용한 건축물의 안전성 모니터링 기술 개발
- 스마트폰 연계 실시간 모니터링 및 데이터 정량화 기술 개발
- 건축물 장기 모니터링을 역학변색 센서의 내구성 향상 기술
연구내용 및 범위 (1) 1차년도
- 주관연구개발기관(KICT) : 건축물의 안전성 진단을 위한 역학변색 센서의 활용 방안 도출
? 건축물의 종류 및 부재 위치, 외력 조건에 따른 변형 및 균열 패턴 정립
? 건축물의 구조형식 및 부재(기둥, 보, 슬라브 등)에 따른 응력집중 및 특징적 균열 DB 구축
? 각종 외력 조건(압축, 인장, 전단, 비틀림)에 의한 건축재료의 변형 및 균열 특성 검토
? 기후환경조건(탄산화, 동결융해, 수화열, 염해 등)에 의한 건축재료의 균열 특성 검토
? 건축물 노후도 평가를 위한 역학변색 센서의 최적 부착위치 결정
? 사용자의 동선 및 가시성, 노후화(유해균열) 발생 가능성을 고려한 최적 센서 부착 위치 검토
? 구조 균열에 의한 구조안전성 및 표면 균열에 의한 건축물 내구수명 저하 관계 정립

- 공동연구개발기관(연세대학교) : 다층박막 구조를 활용한 변형 감응형 역학변색 센서 개발
? 다층박막 구조를 활용한 무동력 역학변색 센서(Mechanochromic sensor) 개발
? 연성 기판 PDMS위에 MIM 다층박막 구조를 형성하여 역학변색 센서 제조 기술 개발
? 두 금속층 사이의 dielectric spacer layer로 연성 고분자인 SBS 이용 기술 개발
? PVA layer를 희생층으로 사용한 transfer 방식으로 역학변색 센서 제조 공정 개발
? Molding에 의해 형성된 주기적인 요철을 통해 응력집중 유도한 역학변색 센서 sensitivity 향상 기술
? 단위 strain(ε) 당 반사되는 빛의 중심파장(λ)의 fractional change 향상
? PDMS 기판에 주기적인 요철을 형성하여 응력집중을 유도하고 국부적 strain을 증가

- 공동연구개발기관(충남대학교) : 역학변색 센서를 이용한 건축재료의 변형거동 평가 기술
? 건축재료와 역학변색 센서의 부착관계 및 변형 일체화 검토
? 건축마감 및 구조재료의 표면마감 상태에 따른 역학변색 센서의 부착강도 및 신율 검토
? 건축재료 표면과 역학변색 센서의 변형 일체화 거동을 위한 최적 부착기술 개발
? 건축재료의 변형 및 균열 진전에 따른 역학변색 센서의 변색 반응도 검토
? 건축구조재료(콘크리트 등)의 압축 및 인장 변형률과 역학변색 센서의 반응(색상변화) 관계 검토
? 건축마감재료(도장, 도막재료)의 신장률과 역학변색 센서의 변색반응 관계 검토

(2) 2차년도
- 주관연구개발기관(KICT) : 역학변색 센서 시스템을 이용한 건축물의 안전성 모니터링 기술 개발
? 건축재료의 다양한 변형 및 균열에 따른 건축물의 노후도 판정 지표 설정
? 건축재료의 변형 및 균열 발생 범위에 따른 노후도 판정 지표 정립
? 머신러닝 기반 역학변색 센서의 측정 변형과 건설 재료의 노후상태 결정 방법 제시
? 수집된 센서 이미지 데이터를 활용한 건축물의 노후도 결정 머신러닝 학습모델을 위한 DB 구축
? 역학변색 센서의 이미지 데이터를 활용한 건축재료의 노후상태 결정 프로세스 제안

- 공동연구개발기관(연세대학교) : 스마트폰 연계 실시간 모니터링 및 데이터 정량화 기술 개발
? 역학변색 센서의 시각 정보 이미지 분석을 통한 strain level 감지 및 데이터 정량화 기술
? 이미지 R/G/B 성분분석을 통한 낮은 strain level 감지 및 데이터 정량화
? 스펙트럼의 폭을 줄여 색의 채도를 높이기 위해 dielectric spacer layer 내부에 흡수층(흡수계수가 높은 고분자 물질이나 얇은 금속 막 선정) 삽입
? 스마트폰 연계 실시간 모니터링 기술 기반 구축
? 사용자 중심 역학변색 센서의 이미지 촬영을 위한 가이드라인 제시
? 스마트 폰으로 촬영된 역학변색 센서 이미지로부터 제공되는 서비스 설정

- 공동연구개발기관(충남대학교) : 건축물 장기 모니터링을 위한 역학변색 센서의 내구성 향상 기술
? 건축물의 노출 환경조건을 고려한 역학변색 센서의 내구성 평가 및 향상 기술
? 온도, 습도, 일사량 등 환경조건에 따른 역학변색 센서의 내구성능 평가
? 역학변색 센서의 표면보호 기술 개발
? 역학변색 센서를 활용한 사용자 중심 건축물 노후도 측정 데이터 수집
? 건축물 노후도 측정을 위한 대상 건축물의 선정
? 역학변색 센서 시스템 설치 및 이미지 데이터 수집

과재현황의 상세내용은
PC 또는 태블릿 화면을 통해 확인하실 수 있습니다.

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