| 2차년도 |
- 주관연구기관: 설정수준별 표준분석과 LIBS 분석 Calibration 모델개발- 공동연구기관: LIBS 최적 레이저 조건 및 분석알고리즘 개발- 공동연구기관: 표준분석과 LIBS Calibration DB구축
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주관기관 내용/범위: ■ 문헌조사 및 DB구축 ■ 표준분석과 LIBS의 Calibration ■ 멀티스케일 활용● 재료종류/유형/성상/측정원소/분석대상 등의 설정과 관련 품질/시험기준, 평가모델 등의 국내외 자료조사● 주요시험수준(염화물, 황산염 등)을 대상으로 표준시료제작과 1차 표준화학분석(LIBS외 기존분석방법) 수행● 표준시료 화학분석결과- 공동연구기관 제작 Lab. 스케일 LIBS활용 결과와의 Calibration수행● 최종 결과물의 멀티스케일 활용 모델 설정공동기관 내용/범위: ■ 레이저 모듈 성능시험 / 최적화 ■ 분석시스템 설계● Lab. 스케일 LIBS 장치 제작과 수준별 레이져모듈(레이저 타입, 레이저 파장, 레이져 에너지, 펄스길이)의 최적화● 수준: 주관기관 설정 재료종류/유형/성상/측정원소/분석대상 등 연계.● 독립형태의 진단을 위한 머신러닝/딥러닝 알고리즘 개발 및 최적화● 분석정확도 1차 평가수행(민감도/특이도)● 2차년도 Stand-alone 모델개발을 위한 기본설계공동기관 내용/범위: ■ 표준시료제작 및 표준화학분석● 시험수준을 대상으로 표준시료제작과 1차 표준화학분석(LIBS외 기존분석방법) 수행-골재, 콘크리트(경화전/후), 기타 건재● 비고(주관기관):건설폐기물, 슬러지, 슬래그, 유해물질
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
■ 기술적 측면● LIBS활용을 통하여 기존의 건설재료 및 성능 진단의 정량화 프로세스의 제약사항(시간, 비용, 프로세스)를 혁신적으로 보완함.● 실시간 원격분석 기술개발을 통하여, 건설재료의 품질관리 및 이를 활용한 부재/구조물의 성능모니터링의 원천기술을 확보가능함.핵심성과1. 설정수준별 표준분석과 LIBS 분석 Calibration 모델개발핵심성과2. LIBS연계 다목적 멀티스케일 활용기술 최적화핵심성과3. LIBS 최적 레이저 조건 및 분석알고리즘 개발핵심성과4. LIBS기반 분석시스템 및 운영체제 개발● LIBS의 경우 측정속도, 시료형태, 정밀도, 정성분석, 편의성 등에서 매우 우수한 분석방법이며, 개발된 LIBS기반 기술의 응용범위를 확대할 수 있는 계기를 마련● 유해물질, 결합재 및 각종 골재 등의 신속한 품질관리, 슬래그, 슬러지의 성분분석, 레미콘 품질관리, 콘크리트, 구조물의 성능진단에 이르는 멀티스케일 관점에서의 시료분석에 폭넓게 활용가능함.■ 학문적 측면● 건설재료/구조물 모니터링의 융합기술의 연계● 타산업분야(식품, 의료, 환경, 항공, 우주)에 활용되는 LIBS를 활용한 건설분야 모니터링 기술● 관련 R&D(스마트 건설재료 및 모니터링)기술에 부합하고 학문적 활용영역 개척.● 기존의 멀티스케일 내구성 모니터링와 병행하여 건설재료에 기초한 멀티스케일 모니터링 구현
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| 사회 경제적 파급효과 |
■ 산업적 / 경제적 측면● 현재의 표준분석방법은 건설분야 및 관련 산업에서 광범위하게 활용되고 있으며, 고도의 장비/장소/전문인력을 활용하여 샘플링-전처리-전문분석 과정에서 많은 시간과 비용이 소모되고 있음.● 개발 기술은 비파괴-실시간 모니터링 기술로서 시간비용 저감 파급효과가 매우 큼● 이미 식품, 의료, 환경, 항공우주 분야에서 적용되는 기술로서 건설재료 모니터링에 연계한 LIBS기반 분석기술은 건설관련 분야에서 폭넓게 활용이 가능.● 멀티스케일 다목적 활용기술은 건설재료, 재료생산, 가공, 현장시공, 시공후 진단, 해체폐기물 처리의 관리, 또한 사회적으로 요구되는 생활안전(석면, 실내건축자재 등)에도 활용이 가능함.● 원천기술(프로그램, 분석시스템, 다목적 모델, 제품화기술)의 확대 확보, 기술이전, 실용화 적용을 통하여 산업/경제적 파급효과는 매우 큼.
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| 활용방안 |
최종성과물● LIBS기반 건설재료 성분모니터링 원천기술: 설재료 품질과 성능 모니터링에 활용되는 다양한 표준화학분석의 주요 프로세스(샘플링-전처리-분석) 제약사항의 개선기술● LIBS기반 건설재료 분석시스템이 구현된 소형/실시간분석이 가능한 Prototype 모델 및 멀티스케일 활용 방안(특허 3, SCI급 논문 2, S/W-1, 시작품)활용방안● 건설재료분야 기술적, 경제적 파급효과 및 기술이전(사업화) 가능성이 큼.● Multi-scale ①재료별, 성상별, 단계(제조, 시공, 유지관리)별 활용가능성● Multi-scale ②폐기물 재생과 실내외 건축자재 유해물질의 신속한 성분모니터링● Multi-scale ③생애주기단계에서의 실시간 원격측정모니터링 기술로 연계 가능-LIBS 활용 건설재료 비파괴-실시간 모니터링은 염화물 관리(골재, 콘크리트), 콘크리트 내구성(염화물, 황산염, 탄산화), 콘크리트 균열/보수부 검사진단, 성분분석(시멘트, 건설재료용 슬래그, 슬래그 기반 골재) 등의 다양한 조건에 대응할 수 있는 비파괴-실시간 분석기술이며, 시간/경제적 저감효과 및 샘플링/검사 오차를 개선하는 효과가 있음.● 미래 초고성능 건설재료 활용에 부합하는 정밀도/신뢰도 확보● 실내외 건축자재의 성분검사 또는 친환경 건축자재의 성분검사에 활용가능함● 건설폐기물 리사이클링 과정에서의 오염(유해)물질 검사를 신속히 수행하여, 기존의 불특정 샘플링/비용-시간의 제약을 극복시킴.● 특정 물질(예:Asbestos, 석면)에 대한 추가적인 Calibration으로 해체공사이전의 유해물질 함유정보를 단시간에 파악이 가능함.● 건축재료나 건설폐기물 기반의 침출수를 비롯한 오염우려물질에 대한 검사 가능
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