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과제기본정보

인간공학적 대피로 확보를 고려한 SOC 시설물 내 대피시설(SIP) 최적화 설계 기술 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 20CTAP-C151911-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 시설물 안전 유지관리 기술 | 달리 분류되지 않는 시설물안전 유지관리 기술 적용분야 사회질서 및 안전
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 기초
과제명 인간공학적 대피로 확보를 고려한 SOC 시설물 내 대피시설(SIP) 최적화 설계 기술 개발
주관연구기관 고려대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 윤영수
소속 고려대학교산학협력단 직위 교수
기관 대표번호 02-3290-5863 FAX 02-927-5175
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 ○ 최종목표: 인간공학적 대피로 확보를 고려한 SOC 시설물 내 대피시설(SIP) 최적화 설계 기술 개발
○ 세부 목표
- Task1 : 대피 경로 분석을 위한 시설물 3D 형상정보 획득 레이저 스캐닝 최적화 기법 개발
- Task2 : 재난 시뮬레이션 기반 대피로 및 시설물 내 대피시설(SIP)의 최적 위치 선정기술 개발
- Task3 : FRP 및 고성능 시멘트 복합체를 활용한 대피로 및 대피시설 보강 기법 개발
- Task4 : 시설물 붕괴를 대비한 엘리베이터 코어 활용 탈출로 확보 기술 개발
최종목표 ○ 최종목표: 인간공학적 대피로 확보를 고려한 SOC 시설물 내 대피시설(SIP) 최적화 설계 기술 개발
○ 최종목표의 정의
‘인간공학적 대피 시설’이란 대피상황에서의 인간의 행동을 분석하고 이를 대피시설 설계에 반영한 시설물 내 대피시설 (SIP)을 의미함. 시설물 내 대피시설(SIP)은 특정 시설 또는 구조물에 종속되어진 형태의 대피시설로서 평상시 회의실, 체육관, 식당 등으로 다양한 활용이 가능하며, 기존 시설물의 사용도 가능한 독립형 대피시설 개념임. 시설물 내 대피시설(SIP)은 기존 시설물의 내부에 설치된다는 점에서 시설물 외벽에 의한 보호가 가능하며, 따라서 대피시설 자체에 가해지는 외부 하중이 감소하게 됨. 또한 시설물 내 거주자는 외부에 나갈 필요 없이 신속하고 안전하게 대피가 가능함
연구내용 및 범위 본 연구의 창의성은 창의적 문제 제기에 기인 함. 현재 국내에는 2만여 개가 넘는 대피시설이 존재하며, 사람들은 지하철역, 지하 주차장 등 하루에도 수많은 대피시설을 접하며 살아가고 있지만 이러한 대피시설의 방호 성능에 대하여 의문을 가지기란 쉽지 않음.
- 우리 주변에 당연히 존재하고 있는 대피시설이기에 그 성능 또한 당연히 보장되리라 믿고 있지만 놀랍게도 이러한 대피시설들은 어떠한 공학적 기준 없이 면적과 방송설비에 관한 기준만 충족하면 대피시설로 지정될 수 있음
- 만약 이러한 기준으로 지정된 대피시설이 방호 기능을 충분히 발휘하지 못한다면 이는 더 큰 참사로 이어질 수 있음. 이렇듯 우리가 당연하게 생각하던 대피시설의 방호 성능에 대한 창의적 의문과 문제 인식이 본 과제를 창의적이고 도전적인 연구로 연결시킴
- 현재 국내에는 대피시설 구조 설계에 관한 아무런 기준이 존재하지 않으며, 본 연구를 통해 인간공학적 대피로 확보 및 SOC 시설물 내 대피시설(SIP) 최적화 설계 기술이 개발 된다면 이는 매우 의미 있고 도전적인 연구가 될 것이라 판단됨

○ Task1 :대피 경로 분석을 위한 시설물 3D 형상정보 획득 레이저 스캐닝 최적화 기법 개발
- 시설물 3D 형상정보 획득을 위해 레이저 스캐닝 기법을 활용하며, 본 연구 목적에 최적화하여 Tag 기법을 활용하게 되면 데이터 획득을 위한 시간을 혁신적으로 단축시킬 수 있음
○ Task2 : 재난 시뮬레이션 기반 대피로 및 시설물 내 대피시설(SIP)의 최적 위치 선정기술 개발
- 국내 환경을 고려한 재난 시뮬레이션을 통해 대피경로 분석을 수행하는 것은 매우 창의적인 연구 주제임
- 본 연구를 통해 대피시설의 최적 위치 선정이 개발된다면, 신규 대피시설의 설계단계부터 반영 하여 효과적인 대피시설 및 대피 시스템을 구축할 수 있음. 이러한 연구는 국내에서 최초로 수행되는 창의적 연구임
- 최근 각광 받고 있는 VR 기술을 활용하여 시설물 관리 매니저의 상황 대처 교육을 수행하게 됨
○ Task3 : FRP 및 고성능 시멘트 복합체를 활용한 대피로 및 대피시설 보강 기법 개발
- 기존의 많은 연구들이 구조적 성능 향상에만 초점을 맞춘 반면, 본 기술은 실제 대피상황에서 비산물(파편)에 의한 인명피해를 방지하는 것을 고려하고 있음. 따라서 구조적 보강뿐만 아니라 비구조적 보강방안을 개발할 계획임
○ Task4 : 시설물 붕괴를 대비한 엘리베이터 코어 활용 탈출로 확보 기술 개발
- 엘리베이터 코어는 지하층에서 지상까지 연결되어 있어, 적절한 보강이 이루어졌을 경우 탈출로로 활용하기 적합한 구조물임. 이러한 창의적 연구 아이디어를 통해 엘리베이터 코어의 본연의 목적이외의 탈출로로 활용하게 된다면 획기적 대피시스템으로 활용할 수 있을것으로 기대됨
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ○ Task1 :대피 경로 분석을 위한 시설물 3D 형상정보 획득 레이저 스캐닝 최적화 기법 개발 - 재난 발생 시 대피 경로 분석을 위해서는 시설물의 3D 형상 정보가 필요함. 그러나, 조달청 BIM추진 목표 기준 시설사업에서는 2016년 이후 조달 발주되는 시설물에 대해서만 BIM데이터 확보가 가능
- 대부분 SOC시설물은 3D모델데이터는 물론이고 준공도 확보가 힘든 경우가 많으며, 또한 준공도가 있다고 하더라도 시설물의 운영과정에서 변경되는 모든 사항에 대해서 적용된 모델이나 도면의 확보가 어려운 경우가 많음
- 기존 레이저 스캔 기법의 프로세스 분석
- 대피경로 분석을 위한 주요 모델 정보 확인
- 비상구, 대피공간, 계단, 에스컬레이터 등 대피경로 분석에 영향을 미치는 주요 공간 요인을 중요도 별로 분석
- Tag 기법을 활용한 레이저 스캐닝 기법 개발
- 스캐닝 시 대피경로 분석에 필요한 주요 모델 정보에 Tag하여 역 설계 시간 단축
연구성과 기술적 기대성과 - 3D 형상정보 획득 기술 수준 향상으로 기술력 제고
ⅰ. 대피 경로 분석을 위한 시설물 3D 형상정보 획득 레이저 스캐닝 최적화 기법 개발을 통해 기존 시설물의 형상 스캐닝 속도를 20% 향상함으로 형상정보 수집 기술력의 제고
ⅱ. 재난 시뮬레이션 기반 대피로 및 시설물 내 대피시설의 최적 위치 선정기술 개발을 통해 최적 대피경로를 설계함으로 기존 대비 20%이상 대피 속도 향상 기술 확보
- 대피시설 및 대피로 방호 성능 확보 및 평가 기술 개발
ⅰ. 대피시설 최적 설계 가이드라인 개발을 통해 시설물 내 대피시설물의 시공 및 설계 표준화, 이로 인한 건설 기술력 증대가 기대됨
사회 경제적 파급효과 - 국민의 인식전환
ⅰ. 시설물 내 대피시설 및 대피로 성능 향상을 통하여 테러 대비책 강화, 인적, 물적 피해의 최소화가 가능. 이를 통한 국민의 불안요소 감소
ⅱ. 시설물 내 대피시설 시공에 있어 구조 부재 크기의 증가 없이 방호성능을 향상시키는 기법 개발을 통해 보강기술 적용에 대한 건설업계 거부감 해소
- SOC 시설물에 방호성능이 확보된 대피시설 구축
ⅰ. 미비되었던 대피시설의 방호 성능에 대한 검토와 안전 인식 환기 및 경각심 고취
ⅱ. 성능이 우수한 보강 재료를 사용함으로써, 기타 대형사고의 발생 시 추가 피해를 감소 시킴
활용방안 ○ 핵심성과물 활용방안 및 활용 형태
- 대피 경로 분석을 위한 시설물 3D 형상정보 획득 레이저 스캐닝 최적화 기법 개발
ⅰ. 3D 레이저 스캐닝을 이용하여 기존 시설물의 형상정보를 획득하여 데이터 베이스를 구축함- 다양한 목적으로 활용 가능
ⅱ. 기존 3D 레이저 스캐닝에 비해 20% 향상된 데이터 확보 속도를 바탕으로 개발 기술을 실용화 할 수 있음
- 재난 시뮬레이션 기반 대피로 및 시설물 내 대피시설(SIP)의 최적 위치 선정기술 개발
ⅰ. 다양한 환경을 고려한 재난(지진, 화재, 테러) 시뮬레이션 연구를 통한 시설물 내 대피시설 최적 위치 선정 가이드라인을 제시함
ⅱ. 최적 대피 알고리즘 및 교육용 VR 켄텐츠를 개발함으로써 국민들의 안전의식 향상을 모색할 수 있음
- FRP 및 고성능 시멘트 복합체를 활용한 대피로 및 대피시설 보강 기법 개발
ⅰ. 개발된 구조적/비구조적 보강기법을 대피시설 이외의 다양한 특수목적 구조물에 적용할 수 있음. 예를 들어 원자력발전소, 가스저장 시설과 같은 내충격 및 방폭성능이 요구되는 구조물에 활용이 가능함
ⅱ. 파편 발생을 방지하는 내장재료는 특허 출원 및 등록을 통해 기술을 이전하여 상용화 할 수 있음
ⅲ. 대피시설을 구축하고 보강하는 기술 개발을 통해 공공용 대피시설뿐 아니라 개인용 대피시설 혹은 군사목적의 시설물 시공에 활용이 가능함
- 시설물 붕괴를 대비한 엘리베이터 코어 활용 탈출로 확보 기술 개발
ⅰ. 본 연구를 통해 개발되는 대피로 확보 기술, 방호 성능이 향상된 대피시설, 엘리베이터 코어를 활용한 탈출로 확보 기술이 하나로 통합되어 재난 시 국민 안전을 보장하는 통합 대피시스템을 구축할 수 있으며, 실용화 가능성이 높은 개별 기술이라 판단됨
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 레이저 스캐닝 대피 시뮬레이션 시설물 내 대피시설 - -
영문 Laser Scanning Evacuation Simulation Shelter in Place - -
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