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과제기본정보

실시간 모니터링과 빅데이터를 활용한 스마트 선대구경 장비 개발 및 사업화3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 20TBIP-C144416-03
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 토목시공기술 적용분야 건설업
2순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 시공 자동화기술 실용화대상여부 실용화
3순위 건설 교통 | 시설물 설계 해석기술 | 설계 정보화기술 과제유형 개발
과제명 실시간 모니터링과 빅데이터를 활용한 스마트 선대구경 장비 개발 및 사업화
주관연구기관 (주)성진이엔씨
총괄연구 책임자 성명 김선홍
소속 (주)성진이엔씨 직위 대표이사
기관 대표번호 010-9364-4524 FAX 031-941-1983
총 연구기간 2018-04-01 ~ 2020-12-31
당해연도 연구기간 2020-01-01 ~ 2020-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
3차년도 590,000,000 40,000,000 355,000,000 395,000,000 985,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 전 세계적으로 도시화가 가속화되고 도심지뿐만 아니라 모든 지역에서의 지하공간 건설을 위한 발파공사의 수요는 지속적으로 증가할 것이고, 환경문제에 관한 사회적 요구가 높아지고 있어 발파 공해를 최소화하기 위한 신기술 개발이 필수적임.

선대구경 수평천공굴착공법은 발파진동ㆍ소음 저감공법으로 현재 현장에 적용되고 있으며, (주)성진이엔씨의 특허기술을 반영한 선대구경 수평천공굴착공법의 적용실적이 증가되고 있음.

특히, 기존의 발파진동ㆍ소음 저감공법의 가장 큰 단점인 작업시간 동안 터널 본 공정(굴착, 지보재설치 등)이 중지되어야 되나, 본 사업화 대상기술은 작업공정 자동화/단순화에 따른 작업시간의 단축 및 설계의 오류나 천공작업 중 예기치 못한 변수 등 예상치 못한 상황 발생에 대한 빠른 대처가 가능하여 기술의 활용성이 증대될 것으로 판단됨

다양한 현장 적용을 통한 빅데이터화와 모든 현장에 적용 가능한 표준 모델을 개발하여 국내의 현장 적용률을 높이고, 국내에서 축적한 데이터를 통해 해외시장에 진출해 신사업을 창출하여 시장 점유율을 올려 국가 산업의 발전에 이바지 하고자 함.
최종목표 본 연구에서는 독립적인 세팅능력과 기동성이 없는 기존의 선대구경 천공장비의 단점을 보완하고, 4차 산업기술을 융합시켜 스마트 건설시스템 구축을 통한 작업공정의 단순화, 공기단축, 생산성 향상 등을 통한 경제적 이익을 창출시키기 위해 “실시간 모니터링과 빅데이터를 활용한 스마트 선대구경장비개발 및 사업화”를 최종 목표로 설정함.

1. 고성능 선대구경 천공장비의 성능은 다음사항이 포함됨.
- 자체 기동, 적재 및 장비세팅과 천공장비 자체고정이 가능한 장비개발
- 천공수 외부 유도 시스템 개발
- 전기유압식 파워팩을 사용한 무공해 천공장비 적용
- 스마트 모니터링 시스템 구축 및 빅데이터를 이용한 분석프로그램 개발

2. 실시간 모니터링 및 빅데이터를 활용에는 다음사항이 포함됨.
- 토크, 추진거리, 추진유압 등을 실시간으로 계측 및 저장
- 빅데이터 기반의 데이타 분석 프로그램 개발
연구내용 및 범위 1. 선대구경 수평천공장비개발
- 자력이동 및 자체 크레인 시스템을 통한 공사비/공사기간 절감
- 천공장비 고정장치 및 장비(롯트,고압호스) 장착ㆍ적재 시스템 개발을 통한 공사비/
공사기간 절감
- 전기유압식 파워팩을 사용한 천공 시스템 품질 개선
- 천공수 외부 유도 시스템 개발에 의한 품질개선
- 스마트 모니터링 시스템 탑재를 통한 정량적인 자료축적 및 활용으로 굴착효율 증대
- 축적된 DATA(빅데이터) 분석 프로그램 개발을 통한 암종/암질별 자료축적 및 이를 통한
지반조건별 수평천공표준모델 개발
2. 1단계 : 탑재기능별 목표성능 설정 및 비즈니스 모델 설정
- 고성능 선대구경 천공장비의 탑재성능별 사례조사
- 장비운행속도, 모니터링 시스템, 장비용량결정 등 탑재 기능별 목표사양 설정
- 기존 비즈니스 모델 분석 및 적용성 평가

3. 2단계 : 시제품 제작/ 성능평가를 통한 특허출원, 사업화 계획 수립
- 고성능 선대구경 천공장비 및 스마트 모니터링 시스템 제작
- 빅데이터 분석 프로그램 제작
- 터널현장에서 성능검증 및 보완
- 관련특허출원(자체동력 시스템 및 크레인 장비, 유압식 고정 시스템, 장비 장착ㆍ
적재 시스템)
- 마케팅 전략 수립

4. 3단계 : 2차 시제품 제작/ 설계 보완, 특허등록, 품질인증 및 기술가치평가
- 1단계시 제작된 시제품에 대한 성능평가를 토대로 2차 시제품 제작
- 특허등록 및 품질인증
- 매출액 분석 등을 통한 기술가치 평가

5. 연구개발성과 : 선대구경 수평천공장비개발
- 자력이동 및 자체 크레인 시스템을 통한 공사비/공사기간 절감
- 천공장비 고정 장치 및 장비(롯트,고압호스) 장착ㆍ적재 시스템 개발을 통한
- 공사비/공사기간 절감
- 전기유압식 파워팩을 사용한 천공 시스템 품질 개선
- 천공수 외부 유도 시스템 개발에 의한 품질개선
- 스마트 모니터링 시스템 탑재를 통한 정량적인 자료축적 및 활용으로 굴착효율 증대
- 축적된 DATA(빅데이터) 분석 프로그램 개발을 통한 암종/암질별 자료축적 및 이를 통한 지반조건별 수평천공표준모델 개발

6. 기대효과
- 단순한 천공장비에 대하여 자동화/공정단순화/IT 기술 접목 등을 통한 스마트 선대구경장비 개발로 현장 적용성 증대, 터널시공 현장의 본 공정 단축에 기여, 환경측면에서 갱내공기오염 방지, 작업자 건강 및 안전 증대가 기대됨.
- 또한, IT융합기술과의 접목으로 축적된 빅데이터를 활용하여 터널지반조건 분석 등 기초연구 활용을 위한 기반구축이 가능할 것으로 기대됨.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 - 주관연구기관((주)성진이엔씨)
고성능 선대구경 천공장비 개발을 위한 상세목표성능 설정
- 공동연구기관(한양대학교)
빅데이터 기반의 데이타 분석 프로그램 개발을 위한 DATA 분석기술 및 방법 연구
스마트 모니터링 시스템 개발 		- 주관연구기관((주)성진이엔씨): 고성능 선대구경 천공장비 개발
1. 선행연구사례조사
(1) 고성능 선대구경 천공장비의 탑재성능별 사례조사
① 자력 이동 및 크레인 시스템, 장비 장착ㆍ적재 시스템
: 기존건설장비별 기능분석 및 탑재사양 조사
② 유압식 고정 시스템
: 평사포 반력 시스템 조사
(2) 건설장비 승인 관련 법규 조사
2. 목표성능 설정
(1)탑재기능별 목표성능 설정
- 장비운행속도, 용량결정 등 목표사양 설정
3. 비즈니스 모델 수립
(1)개발장비의 사업화 관련 비즈니스 모델 수립
- 기존 비즈니스 모델 분석 및 적용성 평가

- 공동연구기관(한양대학교) : 빅데이터 기반의 데이터 분석 프로그램 개발
1. 선행연구사례조사
(1)빅데이터 기반의 데이터 분석 프로그램 사례조사
- 데이터 획득 및 분석 소프트웨어 조사 및 본 연구 적용성 분석
(2)모니터링 시스템 사례조사
- 기존 건설장비에 탑재된 모니터링 시스템 사례조사 및 본 연구 적용성 분석
2. 목표성능 설정
(1)데이터 분석 소프트웨어 개발
- 센서를 통해 천공 관련 데이터를 수집하고 실시간으로 확인하여 즉각 대응 가능한
프로그램 개발
- 측정된 데이터의 통합 관리를 통해 각각의 관계망을 형성하고, 이를 통한 분석
소프트웨어를 개발하여 각 현장의 조건에 맞는 천공 가이드라인 제공
(2)모니터링 시스템 성능 결정
- 수집된 데이터를 분석하여 천공관련 저장변수, 저장형식 등을 결정.
연구성과 기술적 기대성과 - 천공 장비의 회전수, 추진거리, 추진유압, 반발력, 마찰열등을 실시간으로 계측해 향후 발파예정 암반의 지질변화를 미리 예상하고 에 즉각적으로 대응하여 굴착효율 및 생산성을 증대시키므로 안정적이고 효율 높은 시공을 가능하게 하는 핵심장비로 자리 할 것임.
- 다양한 암종에 적용하여 축적된 빅데이터를 이용하여 상황에 따른 천공 전략을 제시하여 최상의 천공 효율을 낼 수 있도록 함.
- 선대구경천공과 그후 천공홀을 통하여 실시간 파악된 암질 데이터의 분석을 통하여 터널 전방의 암질을 효과적이고 정량적으로 예측하여 위험 구간 사전 파악 및 대비를 가능하게 하기에 안정적이고 효율 높은 시공을 가능하게 할 것임.
사회 경제적 파급효과 - 전 세계적으로 도시화가 가속화되고 도심지뿐만 아니라 모든 지역에서의 지하공간 건설을 위한 발파공사의 수요는 지속적으로 증가할 것이고, 환경문제에 관한 사회적 요구가 높아지고 있어 발파 공해를 최소화하기 위한 신기술 개발이 필수적임. 국제적 또사회적으로 환경, 안전의 요구가 크게 대두되는 상황에서 이러한 이슈를 선점하는 연구를 진행하므로서 국가 경쟁력를 향상시키고 선진국가로의 이미지을 세워갈 수 있을 것으로 판단됨.
- 전세계적 지하공간 개발의 필요성이 증대되는 상황에서 천공 효율 등의 직접적인 요인 개선에 관한 연구는 많이 진행되었지만, 공정의 간소화, 작업의 간편성, 신속성 등에 대한 연구개발이 아직 미흡하고, 기존의 선대구경 장비와 차별적으로 기동성 및 자체 조립 시스템을 갖춰서 신산업 창출이 가능할 것으로 판단됨
활용방안 - 4차 산업에 기술을 적용하여 스마트 모니터링 시스템 및 빅데이터 분석 기술을 기존 선대구경 장비에 접목시켜 고효율-스마트화를 이뤄 전체적인 공정을 간소화시키고, 생산성을 극대화 시킬수 있을 것으로 판단됨.
- 지속적인 천공 서비스 제공과 고객의 니즈를 파악하여 장비 및 표준모델을 개선 및 최적화시키고, 기술 및 장비의 국내외 수출을 통해 신사업을 창출해 토목-건설기술의 선진화를 리드함으로써 국가 경제의 성장을 도모하고자 함.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 선대구경수평천공공법 실시간모니터링 빅데이터 유압식 파워팩 해외수출시장개척
영문 Pre-Large Hole Boring Method Real-time Monitoring Big Data Analysis Hydraulic Power Package Launching to Foreign Market
최종보고서
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최종보고서 2. 실시간 모니터링과 빅데이터를 활용한 스마트 선대구경 장비 개발 및 사업화 최종보고서.pdf   다운로드 국토교통기술사업화 지원사업 최종보고서 발간 및 배포관련 공문 SJ21-09호.pdf   다운로드

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