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과제현황 목록

과제기본정보

이미지 센싱 기술을 활용한 모듈러 제작 및 시공 정밀도 향상 기술 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 20CTAP-C152008-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 시설물 설계 해석기술 | 건축 적용분야 건설업
2순위 전기 전자 | 계측기기 | 안전감시 진단 계측제어기 실용화대상여부 비실용화
3순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건설시공관리기술 과제유형 기초
과제명 이미지 센싱 기술을 활용한 모듈러 제작 및 시공 정밀도 향상 기술 개발
주관연구기관 경북대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 김홍진
소속 경북대학교산학협력단 직위 부교수
전화번호 053-950-6087 FAX 053-950-6085
총 연구기간 2019-04-15 ~ 2020-12-31
당해연도 연구기간 2020-01-01 ~ 2020-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 206,000,000 0 0 0 206,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 최근 교육부에서는 사립유치원 폐원의 해결방안으로 모듈러 공법을 이용한 공립유치원을 확충하는 방안을 안내하고 있다. 이는 모듈러 건축이 공장생산을 통해 현장조립 및 설치를 최소화하는 건축물로써 대량생산이 가능하고, 기후의 영향을 최소화할 수 있으며, 조립이 간편하여 공기가 단축되고 건축물을 이동하거나 재사용할 수 있는 장점이 있기 때문이다. 하지만 모듈러 건축은 주로 목재나 철골이 사용되는 조립식 건축물로써 제작 및 시공오차로 인한 진동문제가 야기되고 있다. 모듈러 건축물은 공장 제작율이 높은 만큼 공장에서 제작 시 오차율을 감소시키는 것이 매우 중요하다.
최종목표 이미지 센싱 기술을 활용한 모듈러 제작 및 시공 정밀도 향상 기술 개발
1) 제작 및 시공성이 우수한 모듈러 접합부 제작
- FEM 해석모델을 이용한 모듈러 최적 접합부 설계
- 모듈러 접합부 구조성능실험 수행
- 모듈러 접합부의 시공성 평가
- 구조성능 및 시공성이 우수한 모듈러 접합상세 제시

2) 시공정밀도 향상을 위한 이미지 센싱 알고리즘 개발 및 현장검증
- 제작 및 시공 오차측정을 위한 이미지 센싱 알고리즘 개발
- 이미지 센싱 기술 요소실험 수행
- 모듈러 접합부 시공현장에서 오차율 검증
- 이미지 센싱기술을 이용한 1mm 미만의 오차 검출

모듈러 건축의 연구분야는 기획, 설계, 모듈제작, 현장시공, 운영 및 유지관리 등 다양하게 정의되고 있으나 본 연구에서는 모듈러의 제작, 이동, 시공 시 발생할 수 있는 부재의 변위에 따른 오차율을 감소시켜 시공정밀도를 향상시키는데 목적이 있다.
연구내용 및 범위 ○ 간편한 현장 체결과 구조적 결함이 없는 접합부 개발
- 기존에 사용되고 있는 모듈러 구조의 접합부의 장단점을 파악한 모듈러 접합부 설계기술
- 기존 접합부 대비 120% 이상의 구조성능을 갖는 新접합부 개발
- 실제 현장에서 사용이 가능한 시공성 평가가 이루어진 新접합부 개발

○ 현장 조립 공기 단축과 간소화를 위한 이미지 센싱 기술 개발
- 경계선 검출의 변위 오차율이 3% 이내인 이미지 센싱 기술
- 거리 및 각도에 대한 보정이 가능한 이미지 센싱 기술
- 공장제작 및 시공현장에서 검증된 이미지 센싱 기술

○ 정보수집 및 전문가 확보 방안
- 현재까지 모듈러 시스템의 구조성능 실험 수행 경험을 바탕으로 기존 연구에 대한 정보 확보
- 타 연구 기관과의 자문 회의를 통해 모듈러 접합부에 대한 정보를 수집할 예정
- 현재 수행중인 타 과제 중 ‘영상 및 레이더 스캔을 이용한 터널균열 및 사면변형 측정 기술 개발’의 과제와의 교차 협력을 통해 전문가 자문 회의를 개최할 예정

-(연구시작시)
* 공법·기법 측면
주관연구기관은 현재까지의 모듈러 시스템의 구조성능 실험 경험이 있을 뿐만 아니라 기존 연구를 통해 철골의 접합부의 이론 해석, 전산 해석을 진행해왔다. 이 경험을 바탕으로 기존의 모듈러 구조의 접합부의 구조적 성능을 이론적으로 계산하여 새롭게 제안한 형태에 대해 이론적인 설계를 완료하고, 제작 오차를 줄일 수 있는 이미지 센싱 알고리즘을 개발하고자 한다.
* 소프트웨어 측면
주관연구기간은 영상분석을 통해 변위를 측정하는 기술을 바탕으로 마커를 이용하여 시공 시 동바리 변형측정 및 붕괴알림 연구를 수행해 왔다. 이를 바탕으로 영상을 통한 경계선 검출을 이용하여 이미지 센싱 알고리즘을 개발하고자 한다.

-(연구종료시)
* 공법·기법 측면
새롭게 제시된 접합부 실험체를 제작하여 구조성능검증 완료한다. 실험 완료 후 실험체를 유한요소해석 모델을 통해 전산 해석을 실시한다. 이를 통해 전산 해석의 신뢰성이 있다고 판단하고, 추가적인 변수해석을 통해 새로운 접합부의 성능을 검증하고자 한다.
* 소프트웨어 측면
기존에 연구되고 있는 변위 측정 기술을 바탕으로, 시공 위치가 오차 범위 밖일 경우 알림이 울리는 기술을 개발 완료하고자 한다. 실제 금강공업, ㈜유창, 포스코A&C와 같은 모듈러 제작업체와 협의하여 현장에서 개발된 기술을 실험하여 검증하고자 한다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 1) 1차 연도
① 개발 목표
- 주관연구기관: 경북대학교
? 제작 및 시공 정밀도 향상을 위한 新모듈러 접합부 설계 및 해석
? 시공 정밀도 향상 이미지 센싱 알고리즘 개발
② 개발 내용 및 범위
- 주관연구기관: 경북대학교
? 제작 및 시공 정밀도 향상을 위한 新모듈러 접합부 설계 및 해석
? 기존 접합부의 문제점(시공 시 어려움 등)을 파악
? 다양한 기존 접합부에 해석 프로그램을 활용한 유한요소해석을 통해 내력 평가
? 새로운 접합부 설계 및 이론 계산
? 새로운 접합부의 해석을 통한 최적 모듈러 접합부 개발
? 시공 정밀도 향상 이미지 센싱 알고리즘 개발
? 경계선 검출을 이용한 이미지 센싱 알고리즘 작성
? 요소실험을 통한 이미지 센싱 알고리즘 검증
? 요소실험 시 오차율 1mm 미만의 이미지 센싱 기술 개발
? 구조물과 주변 배경의 색상 거리를 통한 구분하는 방법을 활용하여 영상 분석

연구성과 기술적 기대성과 ○ 이미지 센싱 기술을 통한 정확한 시공
- 모듈러 시스템을 활용하여 시공 시 정확한 위치에 모듈을 쌓아 올려야 하는데 이는 현장 시공 시 숙련 기술자가 아닌 이상 오차가 발생하기 마련임.
- 이미지 센싱 기술을 개발하여 현장에서 숙련 기술자가 아니더라도 손쉽고 정확하게 시공을 하고자 함.
○ 모듈러 건축 분야 기술력 확보
- 모듈러 접합부 개발 및 이미지 센싱 기술 개발을 통해 국내 모듈러 기술력이 향상될 것으로 기대되며 이를 통해 초고층 건축 분야로 기술 파급이 예상됨.
- 연구 과제 수행을 통해 모듈러 접합부 및 이미지 센싱 관련 전문인력 양성이 가능하며 세계 수준의 모듈러 건축기술력 보유를 통해 국내 모듈러 시장 보호 및 해외 시장 진출이 가능함.
사회 경제적 파급효과 ○ 사회안전망 구축
- 모듈러 시스템의 해외 사례를 보면 태풍, 지진 등과 같은 자연재해에 강하고 전쟁,테러 발생 시 구호시설로 공급 할 수 있는 최적의 건축 시스템으로 재난재해 대비 사회안전망 구축의 도구로 활용할 수 있음.
- 또한 통일 등을 대비하여 주거 및 행정 업무시설의 신속한 공급을 위한 건축기술로 활용을 기대할 수 있음.
○ 현지 공장생산을 통한 해외 시장 진출
- 현지의 저렴한 자재 및 노무비를 활용하여 해외 현지 공장생산형 모듈러 건축시스템을 구축하고, 이를 통해 신흥국의 주택사업에 참여하여 해외 시장 창출이 가능함.
- 기술 이전의 속도가 빨라지고 있고 건설 분야 성장의 핵심으로 해외 시장 개척이 이루어지고 있으므로 모듈러 시스템은 해외 시장 개척의 한 분야가 될 것으로 예측됨.
- 이를 통해 경쟁력 있는 모듈러 기술력을 확보하여 해외 시장 진출의 발판을 마련하고자 함.
활용방안 ○ 접합부 개발
- 새로운 접합부를 개발함에 따라 모듈러 시스템의 시공적인 측면에서는 제작오차를 줄임으로써 시공정밀도 향상이 기대됨.
- 시공성 향상 및 구조성능이 만족되는 모듈러 접합부 사용으로 모듈러 간의 변위를 감소시킬 수 있으며, 기존 모듈러 시스템 제작보다 공기단축 가능.
- 점차 성장하고 있는 모듈러 시스템 산업에 있어서 중요한 원천기술이 될 것으로 모듈러 접합부가 개발된다면 후속 연구를 통하여 접합부의 성능 향상을 도모할 수 있고, 사업화를 걸쳐 획일화된 제조 기술로 양질의 접합부를 대량생산이 가능함.
○ 고층 모듈러 시스템 적용
- 현재 국내 모듈러 시스템의 경우 중 저층 주택이 대부분임. 위 접합부 개발을 통해 구조적인 안정을 도모하여 기존 중 저층 모듈러 시스템 이외 고층 모듈러 시스템 적용도 고려 할 수 있음. 이는 주택 공급 문제 해결 방안으로도 활용 가능함.
○ 이미지 프로세싱 기술 개발
- 이미지 프로세싱 기술을 개발함에 따라 시공적인 측면 및 다방면의 유사한 산업에서의 효과적인 활용이 기대됨.
- 모듈러 시스템 현장에서 각 모듈을 쌓아 올리거나 조립할 시 숙련된 기술자가 아닌 경우 제작 오차로 인해 시공 상 어려움이 따름
- 이에 따라 이미지 프로세싱 기술을 개발하여 오차율을 줄이고, 이미지 프로세싱 기술을 개발하여 현장에서 유용하게 적용할 수 있도록 개발하고자 함.
○ 타 산업군의 활용
- 위의 접합부 및 이미지 프로세싱 기술은 모듈러 시스템에서만 사용되는 기술이 아님. 접합부의 경우 기존 철골 건축 구조물에서도 활용의 가능성이 존재하고, 이미지 프로세싱 기술 또한 정밀함을 요구하는 공정에서 활용이 가능함.
- 따라서 본 연구 개발을 통해 타 산업과의 융복합적 효과를 기대할 수 있다고 판단됨.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 이미지센싱 모듈러접합부 시공정밀도 알고리즘개발 현장검증
영문 Image sensing Modular joint Construction accuracy Algorithm development Field verification
최종보고서
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최종보고서 2. [별지 6] 연구개발 최종보고서 표준서식_2차수정보완본.pdf   다운로드
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