| 연구개발개요 |
기존의 사장교 케이블의 유지관리 방법은 케이블의 규모에 의해서 위치적 접근성과 안전성이 떨어지고, 유지관리시 많은 비용 및 시간이 소요되며, 이동성의 한계로 인해 대표적인 개소에 대해서 제한적인 점검을 하므로서 전체적인 케이블의 유지관리상태를 기술하는 데에는 제약이 있었다. 일반적으로 사장교 케이블의 유지관리는 점검자가 직접 케이블에 근접하여 케이블의 진동특성 등을 측정하여 점검자에 따라서 측정값이 다르게 조사될 수 있으므로 조사값에 대한 정확도가 높은 센서를 사용하면 보다 효율적인 유지관리를 수행할 수 있다. 사장교 등의 케이블 교량은 지지할 하중의 대부분을 케이블이 부담하기 때문에 케이블의 장력관리가 매우 중요하며, 이는 시공 중에서부터 공용 중까지 세심한 관찰이 필요한 대표적인 계측항목으로서 주요 사장교에 대해서는 가속도계 등을 대표적인 케이블에 설치하여 운영하고 있는 실정이나 전체적인 케이블의 거동을 대표하기에는 설치개소 및 결과값의 신뢰도 측면에서 부족한 측면이 있으므로 초소형 센서 및 다종의 센서들을 통합시스템에 탑재하여 운영하면 사장교 케이블의 거동을 정확하면서 경제적으로 유지관리가 가능하다. 사장교 케이블의 통합시스템을 적용하여 얻게 되는 케이블의 장력특성, 변형특성, 온도특성으로부터 케이블의 유지관리시기, 유지관리방법 등의 적용은 시기 및 방법의 결정측면에서 중요하므로 이에 대한 시기 및 방법에 대한 최적화 방법론을 적용하여 사장교 케이블 유지관리의 효율성을 향상시키고자 한다. 사장교 케이블의 통합시스템은 기존 유지관리비용대비 경제적인 절감효과가 크므로 전체케이블에 계측장비를 설치할 수 있어 사장교 케이블의 전체적인 관리가 가능하며 사장교 케이블의 전체적인 거동파악, 유지관리시기를 최적화하며 적정한 유지관리방법을 제시할 수 있는 효과를 얻을 수 있다.
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| 최종목표 |
기존의 사장교 케이블 유지관리 방법을 분석한 후 사장교 케이블에 적용 가능한 스마트 센서 및 통합시스템을 구성하여 새로운 유지관리 방법을 제시한다. 스마트센서는 정확도가 높고 측정하고자 하는 값을 쉽고 빠르게 측정할 수 있으며 상대적으로 가격이 저렴하며 다종의 센서들을 단일 프로세스로 처리하여 통합시스템을 구성한다. 스마트센서는 가속도계, 지자기계, 자이로계, 무선통신 프로토콜, 온도계 등으로 구성되며 통합시스템으로는 오픈소스 기반의 아두이노를 선정하여 스마트 센서의 프로그램의 운용 및 처리를 극대화 할 수 있는 사용자 편의성을 대폭 개선한 시스템을 구성한다. 노후화된 사장교 케이블의 장력변화, 변형특성, 온도변화를 원거리 무선통신기반의 데이터를 처리 및 저장하여 케이블의 유지관리시기 및 방법을 제안하는 프로그램을 개발하여 사장교 케이블 유지관리전용 계측장비를 개발하게 되며 하드웨어와 소프트웨어로 개발된다.
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| 연구내용 및 범위 |
기존의 사장교 케이블의 유지관리 방법은 케이블의 규모에 의해서 위치적 접근성과 안전성이 떨어지고, 유지관리시 많은 비용 및 시간이 소요되며, 이동성의 한계로 인해 대표적인 개소에 대해서 제한적인 점검을 하므로서 전체적인 케이블의 유지관리상태를 기술하는 데에는 제약이 있었음 일반적으로 사장교 케이블의 유지관리는 점검자가 직접 케이블에 근접하여 케이블의 진동특성 등을 측정하여 점검자에 따라서 측정값이 다르게 조사될 수 있으므로 조사값에 대한 정확도가 높은 센서를 사용하면 보다 효율적인 유지관리를 수행할 수 있음 사장교 등의 케이블 교량은 지지할 하중의 대부분을 케이블이 부담하기 때문에 케이블의 장력관리가 매우 중요하며, 이는 시공 중에서부터 공용 중까지 세심한 관찰이 필요한 대표적인 계측항목으로서 주요 사장교에 대해서는 가속도계 등을 대표적인 케이블에 설치하여 운영하고 있는 실정이나 전체적인 케이블의 거동을 대표하기에는 설치개소 및 결과값의 신뢰도 측면에서 부족한 측면이 있으므로 초소형 센서 및 다종의 센서들을 통합시스템에 탑재하여 운영하면 사장교 케이블의 거동을 정확하면서 경제적으로 유지관리가 가능함 사장교 케이블의 통합시스템을 적용하여 얻게 되는 케이블의 장력특성, 변형특성, 온도특성으로부터 케이블의 유지관리시기, 유지관리방법 등의 적용은 시기 및 방법의 결정측면에서 중요하므로 이에 대한 시기 및 방법에 대한 최적화 방법론을 적용하여 사장교 케이블 유지관리의 효율성을 향상시키고자 한다. 사장교 케이블의 통합시스템은 기존 유지관리비용대비 경제적인 절감효과가 크므로 전체케이블에 계측장비를 설치할 수 있어 사장교 케이블의 전체적인 관리가 가능하며 사장교 케이블의 전체적인 거동파악, 유지관리시기를 최적화하며 적정한 유지관리방법을 제시할 수 있는 효과를 얻을 수 있다. 기존의 사장교 케이블 유지관리 시스템은 단일 센서인 가속도계를 통해서 케이블의 진동특성을 파악하였고 일부 케이블에 GNSS를 설치하여 케이블의 변형특성을 조사하였으나 설치비용의 제한으로 인해 일부 개소에 설치하므로서 전체적인 케이블 시스템의 진동특성 및 변형특성을 정확하게 파악하는 데에는 미흡한 점이 있었다. 본 개발 기술은 이러한 미비점을 보완하고자 설치비용이 저렴한 초소형 스마트 센서를 단일 센서가 아닌 다종 센서를 통합적으로 운용 관리할 수 있는 아두이노 기반의 케이블 유지관리 시스템을 개발하여 하드웨어 및 소프트웨어를 효율적으로 활용하고자 하였다. 개발대상기술은 제품화가 가능하여 상용화 할 수 있으며 기존기술 및 세계기준과의 비교를 할 때 사장교 케이블 유지관리 분야에 대해서는 최초로 적용한 사례이다. 본 개발대상기술이 성공적으로 이루어지면 향후 해상교량의 케이블 유지관리시 기술적, 경제적 우위성을 확보하는 데에 유리한 위치를 선점하게 된다. 개발기술은 케이블 유지관리 기술로서 케이블 점검시스템, 계측 및 모니터링 기술, 상태평가 및 진단 기술로 분류되는 케이블 유지관리 기술 중에 케이블 계측 및 모니터링 기술에 해당되며 국내외 기술개발현황은 주요 사장교에 대해서 케이블의 구조적 응답을 대표하는 일부 개소에 센서를 설치하여 사장교 케이블에 대한 계측모니터링을 수행하고 있다. 국내에서의 정부정책방향은 제4차 국토종합계획에 따라 사장교 등의 해상교량의 건설이 진행 및 추진중에 있다. 향후 사장교 등의 해상교량이 다수 건설된다면 이에 대한 케이블 유지관리 시스템의 개발은 국내에서도 유지관리 시스템에 대한 체계적인 관리를 시행하고 있어 다수의 데이터가 누적되었으며 기술력의 진보가 이루어지고 있어 개발기술은 시공성 및 경제성이 우수하여 공용중인 사장교에 효율적으로 적용되리라 본다. 기존의 사장교 케이블의 유지관리 방법은 케이블의 규모에 의해서 위치적 접근성과 안전성이 떨어지고, 유지관리시 많은 비용 및 시간이 소요되며, 이동성의 한계로 인해 대표적인 개소에 대해서 제한적인 점검을 하므로서 전체적인 케이블의 유지관리상태를 기술하는 데에는 제약이 있었다. 일반적으로 사장교 케이블의 유지관리는 점검자가 직접 케이블에 근접하여 케이블의 진동특성 등을 측정하여 점검자에 따라서 측정값이 다르게 조사될 수 있으므로 조사값에 대한 정확도가 높은 센서를 사용하면 보다 효율적인 유지관리를 수행할 수 있다.
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