| 연구개발개요 |
본 연구에서 개발하는 MEMS(micro electro mechanical systems) 센서를 활용한 도시건축물 및 시설물의 지진방재시스템은 크게 ①동적범위 120 dB급 임베디드형 지진 데이터 측정 및 분석 분야와 ②안전 경보 및 시설물 자동제어를 위한 통합관리 분야 그리고, ③성능평가, 신뢰성평가 및 성능검증 분야 나눌 수 있으며, <그림 1>과 같이 연구개발 목표인 전체 시스템 개요도를 확인할 수 있다.○ 동적범위 120 dB급 임베디드형 지진 데이터 측정 및 분석 분야의 주요 개발기술 및 연구결과물 - MEMS형 가속도센서를 적용하여 지진동에 의한 3축 가속도를 측정할 수 있는 임베디드형 지진데이터 측정시스템 - 측정 지진 데이터의 품질인 신호대잡음비(SNR) 개선, 트리거링(triggering) 알고리즘 - 연구결과물 : 동적범위 120 dB급 임베디드형 지진데이터 측정 시스템(H/W) 및 지진데이터 처리 및 분석 알고리즘 관련 임베디드 소프트웨어○ 안전 경보 및 시설물 자동제어를 위한 통합관리 분야 - 지진 안전경보 및 시설물 자동제어를 위한 통합관리시스템 - 지진 이벤트(seismic event) 검출 및 진도(seismic intensity) 측정 알고리즘 - 연구결과물 : 통합관리시스템(H/W) 및 지진방재 알고리즘 관련 소프트웨어○ 성능평가, 신뢰성평가 및 성능검증 분야 - 성능 평가 방법 및 성적서 - 신뢰성 평가 방법 및 성적서 - 실제 현장 구축 후 시험 데이터 수집 및 기상청 지진관측 데이터와의 비교분석 - 연구결과물 : 성능평가, 신뢰성 평가 성적서 및 실제 현장 구축 데이터의 수집 및 기상청 지진관측 데이터와의 비교분석 자료를 통한 성능 검증자료
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| 연구내용 및 범위 |
임베디드형 데이터 측정 시스템은 지진재해방지에 적합한 MEMS형 가속도센서 기반의 센서 일체형 시스템으로 저잡음 전원부와 20 bits 이상의 고성능 ADC(Analog to Digital Converter)를 내장하여 동적범위 120 dB급 지진동 측정이 가능함. 또한 디지털신호처리(Digital Signal Processing) 기술의 적용으로 생활배경 잡음에 노출된 설치환경에서 SNR 개선과 온-사이트(on-site) 실시간 이벤트 검출(Real-time Event Detection) 기능을 포함하며, 측정 데이터의 외부 전송이 가능한 시스템임. 지진 안전 경보 및 시설물 자동제어를 위한 통합관리시스템은 대상 건물 또는 시설물에 입력되는 진동을 지진 발생에 의한 지진파 진동과 사람의 발자국 진동, 엘리베이터, 에스컬레이터, 공조기 등에서 발생할 수 있는 지진 외 진동을 구분하여 지진 이벤트에 대한 오검출을 방지할 수 있음. 또한 안전에 영향을 줄 수 있는 지진 이벤트 발생 시 이를 분석하여 진도를 측정하여 피해가 예상되는 건물 및 시설물 운영에 필요한 시설제어용 정보를 신속하게 전달할 수 있도록 함.○ 서비스/운용 개념 가속도 센서기반의 임베디드 지진 모니터링 시스템의 망구성은 그림 2 구성도와 같이 SDAS 3 set, PC 또는 Server 급의 통합 관리시스템으로 구성하고 각 시스템간 통신망은 10/100 Base-T Ethernet으로 LAN 또는 WAN 망으로 구축함. SDAS로부터 획득한 지진데이터 처리는 x, y, z 3축 데이터를 Micro array stacking 후 stream으로 받아 실시간으로 모니터링, site array stacking, event detection, seismic analysis, 데이터 저장, 경보, 방송, 시설제어 등을 수행함. 지진 안전경보 및 시설물 제어 통합관리 시스템은 SDAS 15 set까지 정합이 가능하여야 하며 이벤트 발생 시 경보발령, 안내방송, 시설물 제어 등의 주요사항에 대한 최종 판단과 결정(운용관리자와 운용정책에 따른 판단과 설정 환경에 따라 시행)을 내리고 제어를 수행함.○ 계측데이터 처리 시스템에 대한 신뢰성 접근 프로세서를 접목시켜 개발과 동시에 고 신뢰성이 확보 되는 지진방재시스템을 개발하는 것이 목적 - 행안부 고시에서 언급한 설치 대상 시설물 및 위치는 건축물, 공항 시설, 댐 및 저수지, 현수교 및 사장교, 고속철도, 원자력 등 다양한 분야에 가속도 센서에 대한 위치에 대한 가이드라인이 제시가 되어 있는데, 이것은 계측 장비가 실내에서만 장착되어서 측정하는 장비가 아닌 다양한 환경 인자에 노출되어서 지진을 감지해야 되는 환경이다. 그러므로 신뢰성 확보가 필수적임. - 새롭게 설계된 프로토 타입 지진방재 시스템에 대한 환경 인자 접목 후 성능 저하에 대한 개선, HALT(초가속수명 시험)을 통한 고장 모드 도출 후 개선 작업을 통한 신뢰성 확보 방안 - 국민안전처고시 제2016-120호 지진가속도계측기 설치 및 운영 기준에 맞는 전원 공급기의 신뢰성 확보
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