| 2차년도 |
○ PS강연선과 정착부의 파손감지용 웨어러블 압전센서 장치 기술의 개발
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○ 기전 임피던스-동적변형률 기반 PS 강연선과 정착부의 파손 감지 기법 개발- PS 강연선과 정착부(지압판, 콘크리트)의 파손유형 분석과 정착부 하중-응답 분석 및 파손 유발 이중 기전응답(기전 임피던스/동적변형률)을 분석함. 개별 PS 강연선과 정착부 파손에 따른 앵커블록과 지압판의 임피던스/변형률 응답변화를 분석함. 임피던스 신호의 국부파손 감지 기법(RMSD, CCD 분석)을 정립하고, 고유진동수 추출을 위한 주파수영역 기법을 정하고, 국부/전역적 손상탐색 기법을 설정함.○ 보강재-압전센서 복합체 제원 및 정착부 웨어러블 매커니즘 설계 - 압전센서-인터페이스-정착부 사이의 파전달 해석을 수행하고, 국부 손상에 민감한 제원을 분석함. 압전 PZT/MFC, 피복층 FRP/PE, 정착부의 제원에 민감한 응답 주파수 해석을 수행하고, 웨어러블 피복 기법을 선정하고 Prototype을 설계함.○ 웨어러블 압전센서 장치를 통한 강연선과 정착부 파손 감지 기법 정립- 정착부 앵커헤드와 지압판 용 인터페이스의 최적 센서위치를 설계하고, 압전 PZT/MFC 센서 형상제원을 최적화. 웨어러블 인터페이스 내부 압전센서의 임피던스/변형률 신호 분석 알고리즘 작성, 센서 사이의 네트워킹 및 멀티 센서 신호분석 기법을 설계함. 임피던스 신호의 토모그래피(tomography)를 통한 국부 긴장재 파손 감지 기법을 개발함.
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 본 연구에서 개발하는 피복형‘웨어러블 압전센서’기술은 PSC 구조물 텐던 정착부의 손상이력 추적이 가능하여 유지관리의 신뢰성을 증대시킬 수 있을 것으로 기대됨.- 전통 학문 분야인 구조 건전성 감시 기술, 구조 해석 기술을 미래 기술로 주목받고 있는 신소재 기술 및 인공지능 데이터 분석 기술과 접목하여, 제4차 산업혁명 시대에 부합하는 기술적 발전이 이루어질 것으로 기대됨.- 공용중인 PSC 구조물의 구조성능의 현격한 저하가 발생하기 전에 국부파손을 감지할 수 있는 시스템 기술이며, 기존의 기술로는 적용이 어려운 구조물 붕괴취약 핵심연결부의 공용 중 손상감시 및 유지관리에 적용이 기대됨.
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| 사회 경제적 파급효과 |
- 미래 건설시장의 변화에 대응하는 첨단 기술 확보로 국내외 유지관리 기술시장 여건에 능동적으로 대처할 수 있을 것으로 기대됨. 미국과 일본에서는 기설 교량의 교체에 따른 유지관리 시장의 활성화와 이에 따른 첨단 기술 시장의 발전을 예상하고 있음. - 고가의 시스템 기술 비용으로 인해 관리 받지 못하는 구조물의 사고 위험이 높음. 이를 대체 할 수 있는 저가의 고내구성, 첨단 기능의 유지관리 기술이 개발된다면 국내 SOC 유지관리 체계의 발전에 기여할 수 있을 것임.- 최근 경주·포항 지진 등으로 인해 구조물의 안전성에 대한 국민적 관심이 높음. 특히 설계 외력을 초과하는 지진을 경험한 구조물이 안전한지에 대한 불안감이 큼. 이 같은 상황에 놓인 노후구조물의 안전감시 기술은 사회적 불안감을 해소하는데 기여할 것임.- 프리스트레스 구조물에 적합한 첨단 계측 및 평가, 사전유지관리, 적정 보수·보강 재료 및 공법 기술 개발에 필요한 양질의 일자리 창출할 것임.
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| 활용방안 |
○ 미래원천기술 확보- 본 연구에서 개발되는 PSC 구조물 텐던 정착부 유지관리 시스템 기술은 향후 다양한 구조물의 하중전달 핵심연결부에 적용할 수 있는 원천기술이 될 것임. - 압전센서(PZT/MFC)의 현장 적용성을 보완하는 기술로서 건설, 기계, 항공 분야의 유지관리 분야에서 새로운 센서 기술 및 활용 기술로 활용될 수 있을 것임. ○ 기술수요처 - 최종성과물인 웨어러블 압전센서 장치 및 텐던 정착부 손상감지기술은 교량, 원전 격납구조 등 PSC 구조물의 건전도 분야에서 다양하게 활용이 가능함. - 대표적인 기술수요처는 유지관리 회사, 교량유지관리 사업소, 한국시설안전공단, 한국도로공사 등임. 한국시설안전기술공단의 보고서에 따르면 향후 10년간 노후화 시설물은 2배 이상 급증할 것으로 예상되며 전체 시설물의 21.5%에 이를 것으로 보고되었음.○ 현장적용·실용화·제품화 방안- 실 구조물 유지관리에 적용 방안으로서, 본 연구의 2차년도에 인근의 교량유지관리 사업소와 협의하여 실물 교량 텐던 정착부를 대상 모델로 선정하여 연구할 것임. - 연구 종료 후 2년 이내에 연구개발 시스템 기술을 관련 기업체에 기술이전하고 이후에도 기업체와 공동으로 개발 시스템의 장기 성능을 평가하여 지속적인 성능 개선(기술성숙도 6단계) 및 기술 지원을 할 것임. 또한, 연구 종료 후 5년 이내에 제품 형태의 시스템을 생산할 수 있도록 산학 연구를 추진할 것임.
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