| 2차년도 |
○ 주관연구기관(이엔지소프트) : IoT 기반 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템 개발○ 공동연구기관(성균관대학교 산학협력단) : CNT/Cement-PZT 복합센서 모듈을 이용한 구조물 건전성 모니터링 기법 개발○ 공동연구기관(University of Plymouth) : 물리적 하중 및 환경적 변화에 따른 CNT 폴리머 복합체의 전기적 변화 특성 분석
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○ 주관연구기관(이엔지소프트) 1. IoT 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템 하드웨어 개발 1) IoT 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템의 스마트센서노드 하드웨어 구성요소와 성능기준에 적합한 하드웨어 제작 2) IoT 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템의 스마트센서노드 하드웨어 구동을 위한 소프트웨어 개발 3) IoT 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템의 스마트센서노드 기능시험 및 보완 2. IoT 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템 소프트웨어 개발 1)IoT 셀프센싱 모니터링 시스템을 위한 서버 구축 2) IoT 셀프센싱 모니터링 시스템 설계문서(요구사항 분석서 및 상세설계서)를 기반으로 소프트웨어 개발 3) 개발된 IoT 셀프센싱 모니터링 시스템 소프트웨어의 기능이 설계문서의 요구사항 준수여부 확인 및 보완○ 공동연구기관(성균관대학교 산학협력단) 1. CNT/Cement-PZT 복합 센서 모듈 개발 1) CNT/Cement 블록을 전도체로 이용하여 정육면체 모양의 블록 양 옆에 PZT 센서를 부착하여 새로운 센서 모듈을 개발 2. CNT/Cement-PZT 복합 센서 모듈을 이용한 전기-역학적 임피던스 계측 기법 개발 1) 콘크리트 구조물에 센서 모듈을 매립하여 콘크리트 균열에 의한 임피던스 신호 변화 계측 2) 실험실 규모의 콘크리트 시편을 제작하여 복합 센서 모듈의 최적 매립 위치 설정 및 매립 방법 탐색 3) 입력 신호에 따른 CNT/Cenebt-PZT 복합 센서 모듈의 가진량 및 최적 가진 입력 신호 확인 4) CNT/Cement-PZT 복합 센서 모듈의 전기-역학적 임피던스 계측을 위한 최적 주파수 영역 산정 3. CNT/Cement-PZT 복합 센서 모듈을 이용한 콘크리트 SHM 기법 개발 1) 콘크리트 구조물의 손상에 의한 CNT/Cement-PZT 복합 센서 모듈의 임피던스 변화량 파악 및 이를 이용한 콘크리트 손상 모니터링 기법 개발 2) 손상에 의한 신호변화를 정량화하여 손상 모니터링 기법 개발○ 공동연구기관(University of Plymouth) 1. CNT 폴리머 코팅의 하중 변화에 따른 저항 변화량 확인 1) CNT 폴리머 코팅의 압축 및 휨 하중 변화에 따른 저항 변화량 검증 2. CNT 폴리머 코팅의 환경 변화에 따른 저항 변화량 확인 1) CNT 폴리머 코팅의 온도 및 습도 변화에 따른 저항 변화량 검증 3. 반복하중에 따른 센서 응답률을 검토를 통한 센서 신뢰성 검증
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ IoT 기반 기술이 적용된 스마트센서노드를 시공단계부터 적용할 수 있어 시설물 모니터링 데이터만이 아닌 다양한 센서로부터 수집되는 데이터의 관리가 가능하여 운전자동화를 통한 건설기계 관제, 스마트태그를 이용한 자재 및 인력관리 뿐 만 아니라 초연결성을 지향하는 스마트시티로의 연계가 가능하게 될 것임○ 임베디드 솔루션이 아닌 유연한 확장성을 가지고 있는 범용운영체계(Linux)를 활용하여 개발된 스마트센서노드는 스마트홈과 같은 IoT로 사업범위 확장 가능○ IoT 기반 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템은 웹표준을 준수하므로 최소한의 자원 투입을 통해 각종 Smart Device로 제품군 확장 가능○ 구조물의 부재단위로 주기적으로 수집된 모니터링 데이터를 축적함으로서 다양한 분석 또는 빅데이터의 제품으로 상용화 가능○ 구조물 유지관리 기업으로의 기술이전을 통해 콘크리트 구조물 안전진단 및 유지관리 사업 실용화○ 센서/계측기기 업체로의 기술이전을 통한 CNT 셀프센싱 콘크리트 제품화○ CNT 셀프센싱 콘크리트를 이용한 임피던스 계측의 선진기술 선점으로 미래 원천기술 확보○ 콘크리트 안전진단 산업, CNT 셀프센싱 콘크리트 제조 산업 등 신산업 창출○ 본 연구에서 도출되는 셀프센싱 구조물의 IoT 기반 건전성 모니터링 시스템의 개념은 다양한 분야에서 유용하게 응용되어 활용될 수 있음. 향후 사회기반시설들이 자기감지 기능을 통해 상호간에 연결이 되어 인간과 시설물, 장비나 장치들이 상호 통신을 하는 획기적인 세상이 오게 될 것임. 이를 위해 셀프센싱 재료 개발이나 사물인터넷 등을 통한 스마트 관리시스템을 위해서는 관련 요소 기술들에 대한 추가적인 연구개발이 필요할 것임○ 본 연구를 통해 도출되는 지식재산권(특허, 스프트웨어 등)의 소유권은 지식재산권을 제출하는 각 기관이 갖는 것을 기본으로 하며, 최종 연구성과물의 소유권은 공헌도에 따라 공유하거나 주관기관으로의 기술이전을 통해 사업화로 연결될 수 있도록 할 것임
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ IoT 기반 기술을 시설물 유지관리에 적용함으로서 투입되는 자원(인력, 장비, 시간)이 절감됨○ 빠르게 발전하는 IoT 기술에 유연하게 대응할 수 있도록 범용장비를 활용하여 개발하여 시스템의 수명주기가 길고 운영비용을 최소화됨○ 웹표준을 준수하는 시스템으로 개발되어 다양한 Smart device에서 IoT 기반 셀프센싱 데이터 모니터링 시스템을 활용할 수 있어 시공 및 유지·보수 생산성 향상에 기여함○ 주기적으로 축적되는 모니터링 데이터는 지진·홍수와 같은 자연재난이나 테러와 같은 사회재난으로 인한 물리력이 구조물에 미치는 영향 분석을 위한 기초자료로 활용이 기대됨○ 연구과정에서 도출된 지적재산권(특허)은 관련분야의 기술적 우위는 물론 경쟁국 또는 경쟁사와의 분쟁발생을 방지하는 효과를 발휘할 것으로 기대됨○ 시스템 개발과정에서 검토하는 무선네트워크 기술(Cellular, Wi-Fi, Bluetooth, NFC 등)과 실내 네트워크 구축 최적화 기술은 추후 실내 IoT 구축을 위한 기반 기술로 활용될 것으로 기대됨○ 기존 안전점검 대비 안전 진단의 효율성이 증진되어 시공 및 유지관리 비용 절감이 가능함○ 콘크리트 구조물의 효율적인 관리로 공용수명을 증가시킴으로써 구조물 철거 및 재건축에 따른 사회적 비용 발생 절감이 가능함○ 콘크리트 구조물의 지능형 유지관리 기법의 선진 기술 개발을 통해 국가 위상 증진 및 해외 시설물 건설 수주 가능성 증대가 기대됨○ CNT 셀프센싱 콘크리트를 이용한 콘크리트 구조물 유지관리 기법 원천기술 확보를 통해 기술 및 제품의 수출 가능함○ 보다 안전하고 효율적인 콘크리트 구조물의 유지관리로 발생 가능한 사고를 미연에 방지하며 이를 통해 국민 안전 증대 및 사회적 불안감 해소가 기대됨○ 본 연구결과로 도출되는 성과는 SCI급 저널과 권위있는 학회논문집에 게재되어 관련 분야의 연구에 파급 효과를 나타낼 것으로 판단되며, 이 분야의 선도자가 되는 데 밑거름이 될 것으로 기대됨○ 건설 신기술 관련 R&D인력 양성 및 학부 또는 대학원 심화교육에 응용할 수 있을 뿐만 아니라, 관련기업 및 산업체에의 기술이전을 통하여 현장적용과 실용화를 크게 도모할 수 있을 것이라 기대됨
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| 활용방안 |
○ CNT 기반 셀프센싱 폴리머 복합체는 대부분의 건설부재에 적용이 가능하여 주택이나 아파트와 같은 주거시설은 물론 교량, 댐, 도로와 같은 사회기반시설에 이르기 까지 적용범위를 확장할 수 있을 것으로 예상됨○ CNT 기반 셀프센싱 폴리머 복합체를 부재내부에 매립하거나 부재표면에 코팅을 통해 부착할 수 있어 신설되는 구조물 뿐 만 아니라 기존 시설물의 유지관리에도 유용하게 적용될 수 있음○ 셀프센싱 콘크리트 SHM을 위한 전기저항 임피던스 기법은 콘크리트 뿐만 아니라 다양한 건물부재에 적용 가능하여 보다 광범위한 시설물을 모니터링을 가능케 함○ CNT 기반 셀프센싱 데이터 연계 SHM 시스템은 다양한 센서에서 수집되는 계측정보를 수집하고 연산하여 현장에서 즉시 제공하는 확장성이 매우 높은 스마트센서노드를 활용하므로 시공이후 생애주기 동안 IoT 기반 효율적 구조물 관리를 지원할 것임 ○ CNT 폴리머 코팅 재료 및 이를 통한 센싱기법, 시설물 건전성 모니터링 시스템 등을 상품화하여 이를 사업화로 연계시킬 수 있도록 할 것이며, 스마트 유지관리 시스템으로 통합하여 향후 스마트시티 등에 적용할 수 있는 기술로 정착시키고자 함
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