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과제기본정보

Multi-Physics 및 Data fusion 비파괴기술 기반 기존 철근콘크리트 건축물의 상태평가를 고려한 내진성능평가 실용화 기술 개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 21CTAP-C152135-03
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 시설물 안전 유지관리 기술 | 시설물점검 진단기술 적용분야 건설업
2순위 건설 교통 | 시설물 안전 유지관리 기술 | 자연재해 저감기술 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 시설물 설계 해석기술 | 건축 과제유형 개발
과제명 Multi-Physics 및 Data fusion 비파괴기술 기반 기존 철근콘크리트 건축물의 상태평가를 고려한 내진성능평가 실용화 기술 개발
주관연구기관 한양대학교 에리카산학협력단
총괄연구 책임자 성명 이강석
소속 한양대학교안산캠퍼스 직위 교수
기관 대표번호 02-2220-0114 FAX 031-436-8146
총 연구기간 2019-04-19 ~ 2021-12-31
당해연도 연구기간 2021-01-01 ~ 2021-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
3차년도 331,000,000 11,100,000 99,900,000 111,000,000 442,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ■ 본 연구는 철근콘크리트 건축구조물의 경년열화를 고려한 내진성능평가 기술 개선을 위하여 Multi-physics 및 Data fusion 비파괴 기술 기반 상태평가 기술을 융합한 기존 철근콘크리트 건축물의 내진성능평가법을 개발하여 상태평가기술을 내진성능평가기술에 융합한 신개념 기술임
■ 최종적으로는 개발된 내진성능평가기술의 유효성을 구조부재 시험을 실시하여 검증함과 동시에 이를 활용한 구조물 전체의 내진성능평가를 위한 기법을 제안하고 평가법의 실효성을 해석적 연구와 테스트 베드를 병행하여 검증하며, 실용화를 위한 평가메뉴얼·기술지침서를 제안함.
■ 경년열화에 따른 성능저감을 바탕으로 한 내진성능평가 기술에 관한 연구는 국내외적으로 거의 없는 실정이며, Multi-physics 측정 및 Data fusion 비파괴 기술 기반 상태평가 기술을 활용한 철근콘크리트 건축구조물 내진성능평가 기술에 관한 국내 및 국외 연구현황은 전무한 상태로 세계 최초로 연구가 진행되는 것임.
최종목표 본 연구의 최종목표는 건축구조물의 경년열화에 따른 손상도를 고려한 내진성능을 보다 합리적이며 효율적으로 평가하기 위하여 Multi-physics 측정 및 Data fusion 비파괴 기술 기반 상태평가 기술을 융합한 기존 RC 건축물의 내진성능평가법을 개발하는 것임. 그 유효성은 구조부재 실험을 실시하여 검증함과 동시에, 이를 활용한 구조물 전체의 내진성능평가를 위한 기법을 제안하고, 평가법의 실효성을 해석적 연구와 테스트 베드를 병행하여 검증하고자 함. 또한 실용화를 위하여 평가 매뉴얼 및 기술지침서를 개발하고자 함. 결과적으로 이 연구에서는 다음과 같은 세 가지 핵심요소기술을 개발을 목표로 함.
■ 제1개발 핵심요소기술 : 상태평가를 고려한 RC 건축물 내진성능평가 실용화 기술 개발
■ 제2개발 핵심요소기술 : Multi-Physics 비파괴 검사 기술 및 모니터링 기술 개발
■ 제3개발 핵심요소기술 : 탐사기법간 통합 Data fusion 알고리즘 개발
연구내용 및 범위 1차년도 (TRL 5단계) : 기반기술 도출 및 구축
- 기존 RC 건축물의 내진성능 평가 기술 분석 및 핵심기술 구축 (HYU)
● 문헌조사를 통한 기존 RC 건축물 내진성능평가 기술 조사 및 분석
● 기존 RC 건축물 내진성능평가 기술 도출 및 구축
- RC 부재 복합열화 평가의 최적화를 위한 Multi-physics 비파괴 검사법 개발 (DAU)
● 문헌조사를 통한 RC 부재 열화 평가를 위한 개별 비파괴검사법 조사
● 복합열화 단계를 평가할 수 있는 개별 비파괴검사법 구성 (하드웨어 및 분석알고리즘)
- Data fusion 알고리즘 개발을 위한 Multi-physics 비파괴 검사결과 해석기술 개발 (HYU/DAU)
● 열화단계에 따른 개별 비파괴 검사법 민감도 분석
● 재료의 역학적 특성과 개별 비파괴 검사 인자 상관관계 정립 (실험실 재료실험)

2차년도 (TRL 6단계) : 핵심기술 개발
- 구조실험을 통한 상태평가 기반 RC 건축물 내진성능평가 기술 개발 (HYU)
● RC 부재 (보, 기둥) 가속열화실험과 구조실험을 통한 내진성능평가 기술 도출 및 개선
● 상태평가 기반 융합 내진성능평가 기술 개발
- Multi-physics 비파괴 검사 활용 구조물 성능 평가기술 개발 (DAU)
● 콘크리트 재료 물성 (압축강도, 탄성계수) 평가 모델 개발 (GPR, IE, SASW, UPV)
● 철근부식 상태 및 철근-콘크리트 부착상태 평가 모델 개발 (ER, GPR,USW)
● Multi-physics 비파괴 검사 인자 모니터링 (가속열화시험 중인 RC 부재 실험체)
- Multi-physics 비파괴 검사 결과의 data fusion 알고리즘 개발 (HYU/DAU)
● 개별 비파괴 검사인자의 통계적 특성 분석 (실험결과 및 문헌연구)
● 머신러닝 기법을 활용한 이종데이터 융합 알고리즘 개발 및 실험을 통한 검증

3차년도 (TRL 8단계) : 테스트 베드 실시 및 기술 실용화
- 테스트베드를 통한 Multi-physics 및 Data fusion 기반 RC 건축물 내진성능평가 기술 실용화
● 테스트베드를 활용한 적용 및 피드백을 통한 평가법 정립
● 비선형 정밀해석법 정립
● 비파괴기술 기반 상태평가를 고려한 기존 RC 건축물 내진성능평가 기준(안) 개발
- 테스트베드를 통한 Multi-physics 비파괴 검사 기술 실용화
● 테스트베드를 통한 Multi-physics 비파괴기술의 성능평가 및 피드백을 통한 개선
● Multi-physics 비파괴 검사법의 표준매뉴얼 및 상태평가 기준 개발
- 테스트베드를 통한 Data fusion 비파괴 기술 실용화
● 테스트베드를 통한 Data fusion 비파괴기술의 성능평가 및 피드백을 통한 개선
● Data fusion 기법 표준매뉴얼 및 상태평가 기준 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 - 기존 RC 건축물의 내진성능 평가 기술 분석 및 핵심기술 구축 (HYU)
- RC 부재 복합열화 평가의 최적화를 위한 Multi-physics 비파괴 검사법 개발 (DAU)
- Data fusion 알고리즘 개발을 위한 Multi-physics 비파괴 검사결과 해석기술 개발 (HYU/DAU)
- 문헌조사를 통한 기존 RC 건축물 내진성능평가 기술 조사 및 분석
- 기존 RC 건축물 내진성능평가 기술 도출 및 구축
- 문헌조사를 통한 RC 부재 열화 평가를 위한 개별 비파괴검사법 조사
- 복합열화 단계를 평가할 수 있는 개별 비파괴검사법 구성 (하드웨어및 분석알고리즘
- 열화단계에 따른 개별 비파괴 검사법 민감도 분석
- 재료의 역학적 특성과 개별 비파괴 검사 인자 상관관계 정립 (실험실 재료실험)
연구성과 기술적 기대성과 ■ 독창적으로 시스템화된 철근콘크리트 건축물 경년열화 진단 시스템 개발
-Multi-physics 및 Data fusion 기반 철근콘크리트 건축물의 경년열화에 따른 상태평가 및 내진성능평가를 위한 핵심인자 예측에 관한 글로벌 표준을 확립하고, 관련 분야글로벌 경쟁력확보에 기여함.
-기존 철근콘크리트 건축물의 내구성능에 따른 손상정도 평가기술을 활용함으로써 다양한 연구/개발에 응용 가능함.
■ 산·학·연 모두 세계수준의 기술 공유
-학술적 연구 기반을 구축하고 우수한 인력을 양성함으로써 철근콘크리트 건축물의 비파괴 진단 기술을 세계적 수준으로 향상 시킬 수 있게 되며, 개발 기술을 타 학술분야에 적용함으로써 진단-유지관리 업무의 최적화 실현.
■ 세계의 비파괴 진단 기술 발전의 주도적 역할
-해외의 우수한 대학 및 연구소와의 국제 협력 사업을 통하여 콘크리트 구조물 진단 기술을 공동개발 하고 첨단의 정보를 공유함으로서 세계 수준의 구조물 진단 시스템 연구 및 개발의 선단에 설 수 있게 됨.
사회 경제적 파급효과 ■ 철근콘크리트 건축물의 정확한 상태평가 및 내진성능평가를 통한 구조물 유지관리 비용 획기적 절감
-저비용으로 건축구조물의 경년열화에 따른 성능저감 평가가 가능하기 때문에 기존 안전성 평가방법에 비해 경제적 비용저감이 가능함.
-첨단 진단 및 해석 기술의 정립에 따른, 철근콘크리트 건축물의 상태에 따른 선별적 유지관리 계획 수립을 통한 보수/보강 업무의 최적화 및 사회적 비용의 획기적인 절감.
■ 비즈니스 모델 구축을 통한 사업화 및 관련 산업 부흥
-국외적으로도 독창성이 있는 연구로서 향후 국내외 내진설계분야에서 부가가치를 창출할 수 있을 것으로 기대.
-제품 판매, 설치, 교육, 유지관리, 진단 및 해석 업무 수행을 포함한 새로운 비즈니스 모델 구축을 통한 관련 산업 부흥에 기여.
■ 국내 기술의 글로벌 경쟁력 확보
-복합열화인자에 따른 철근콘크리트 구조물 경년열화 평가 및 상태평가 결과를 고려한 구조물 내진성능평가 기술의 국산화를 통한 글로벌 경쟁력 확보 및 관련 기술의 해외시장 수출에 따른 기술 선도국으로서의 지위 확보.
■ 안전한 사회 시스템 환경 제공
-사회 이슈화된 기존 노후화 건축물의 내진성능의 평가를 저비용, 고효율로 평가가 가능하기 때문에 사회적 이슈가 되는 노후화 건축물 해결이 가능
-노후화 된 공공·민간시설의 경제적인 최적내진보강 채택으로 내진보강사업 활성화 가능.
■ 현 정부 100대 국정과제 부합
-안전을 최우선으로 하는 정부의 정책방향 지원.
■ 재난취약 구조물 선별 및 맞춤형 대비
-공공시설의 맞춤형 최적 내진보강 가이드라인 개발을 통한 내진보강 및 내진보강공법 개발 활성화를 통한 지진재난에 대한 사회적 대비수준 향상.
활용방안 ● 새로운 경년열화를 고려한 RC 기존 건축물의 내진성능평가기술을 활용함으로써 노후화 기존 건축물의 내진성능 평가를 효과적으로 수행.
● 기존 RC 건물의 내진성능 평가법으로는 적용이 어렵거나 혹은 불가능하였던, 경년열화의 정략적 평가 및 이를 고려한 통합내진성능평가법 구현을 위한 기반 구축.
● 내진해석 시 경년열화에 따른 성능저감을 고려하여, 구조설계기술의 최적화를 통한 혁신 및 새로운 설계 패러다임 창출.
● 진행 중이거나 이미 발생된 이상대(결함, 열화, 손상)의 원인 및 규모의 정량적 평가.
● Multi-physics 기반 분석자료의 체계적인 DB 구축을 통한 향후 통계분석 및 인공지능기법 등 고급분석 및 의사결정알고리즘 개발에 기본 자료로 활용.
● 첨단 구조물 진단 기술을 학부 및 대학원의 교과과정에 반영하여 석·박사급의 고급인력 양성하고, 타 학문분야와의 연구 교류 촉진.
● Multi-physics 및 Data fusion 비파괴 기술의 확장을 통해 다양한 미래건축의 안전관리에 효과적 적용.
● 일반 건축/토목 구조물의 내부 복합열화 평가의 효율성 및 결과의 정밀도 향상을 위한 기술 지원.
● Multi-physics 및 Data fusion을 활용한 진단 시스템 (장비, 소프트웨어) 구축 및 상태평가 결과를 활용한 구조물 내진성능평가 전문가 양성으로 관련 분야 발전 견인.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 멀티피직스 데이터퓨전 상태평가 철근콘크리트 내진성능
영문 Multi-physics Data fusion Condition Assessment Reinforced Concrete Seismic Performance
최종보고서
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