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과제기본정보

sUAV와 3D scan을 연동한 BIM기반 다목적 건설폐기물 관리 및 자원순환 시스템 개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 20CTAP-C141186-03
국가과학표준분류 1순위 환경 | 폐기물 관리 자원순환 | 폐기물 감량 관리기술 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 None | None | None 과제유형 응용
과제명 sUAV와 3D scan을 연동한 BIM기반 다목적 건설폐기물 관리 및 자원순환 시스템 개발
주관연구기관 강원대학교산학협력단삼척캠퍼스분단
총괄연구 책임자 성명 박원준
소속 강원대학교산학협력단삼척캠퍼스분단 직위 부교수
기관 대표번호 033-570-6894 FAX 033-570-6896
총 연구기간 2018-04-17 ~ 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 200,000,000 7,500,000 67,500,000 75,000,000 275,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 노후건축물의 건축폐기물 예측 및 자원순환에 새로운 형태의 기술 개념(3D Scan, BIM, GIS)을 적용하여 실제 현장구현을 통하여 기술의 실용화 가능성을 검증하는 것을 목표로 기존의 이론적, 통계적 및 직간접적 추계방식에 기반한 폐기물 예측이 아닌 3D Scan+BIM역설계 기반의 폐기물 예측과 GIS를 접목한 최적자원순환 시스템을 구축하고 이를 검증하고 실용화 기술로 완성하는 것을 목표로 함.
1. 다양한 노후건축물의 다목적(해체, 수선, 재난, 긴급) 건축폐기물 예측시스템 개발
2. BIM미적용 노후건축물 대상 sUAV와 3D scan을 연동한 BIM 기반 건축폐기물 예측기술
3. GIS를 활용한 예상폐기물의 다목적 최적자원순환 시스템 구축
최종목표 ● (System-1) 지구/지역 단위 노후건축물 유형별 건축폐기물 정밀예측 및 다목적 활용
● (System-2) 다목적(해체, 수선, 재난, 긴급) 예측관리시스템은 없는 상황이며, 노후건축물의 유형과 분포를 고려할 때, 개발기술의 전국적(정부, 지자체)인 활용가능성이 큼
● Pilot test-bed 검증을 통하여 경제적, 환경적 효과를 확인하고 사업화 가능성이 큼.
● 최종성과물: 3차원 역설계 및 발생량 예측 System, 다목적 최적자원순환 시뮬레이션 모델 (기술실시계약 1건, 현장적용 1건, 특허 3, SCI급 논문 3, 프로그램 3
시스템 1과 2를 달성하기 위한 핵심요소는 아래와 같이 정리됨.
1. sUAV와 3D scan의 BIM 연동을 통한 역설계 기술 개발
2. BIM역설계를 통한 폐기물 발생량 추정 모델링
3. BIM-GIS를 활용한 자원순환 시스템 구축
4. 다목적 활용모델 개발과 현장적용 최적 프로세스
연구내용 및 범위 본 과제에서 제안하는 노후건축물의 건축폐기물 예측 및 자원순환에 신개념(3D Scan, BIM, GIS)을 적용하기 위하여 아래와 같은 연구를 실시함.
연구1. sUAV와 3D scan을 연동한 BIM 역설계와 건축폐기물 자동화 예측모듈기술
1-1.sUAV와 3D scan을 연동한 노후건축물(개별, 지구)의 실내외 BIM 역설계 기술
1-2.BIM 미적용 노후건축물 대상 BIM 연동모듈과 폐기물 특화 디지털 DB구축
1-3.BIM 역설계 기술 및 노후건축물 유형별 확대적용기술 개발
연구2. 다목적(해체, 수선, 재난, 긴급, 사전예측) 활용기술 및 최적자원순환 시스템
2-1.목적별 건축폐기물 예측(DB구축: 발생원단위, 지구, 지역단위)
2-2.GIS를 활용한 최적자원순환 시뮬레이션

① BIM기반의 건설폐기물 통합 관리 방법,
② Laser Scanning 기술을 활용한 BIM 역설계 기법,
③ 건설폐기물의 도시단위 관리를 위한 BIM-GIS 연동 관리 기법,
④ 다목적 건설폐기물 최적관리 시스템 개발을 제안.

◆ 노후건축물 3D Scan + BIM역설계 기술을 통한 폐기물 예측 (SCI급 논문 1, 특허 1)
-3D스캔 기반 BIM을 이용하여 3차원 정보모델구현
-건축물 사용연한, 용도, 구조, 규모 특성을 반영한 원단위 생성

◆ 최적 자원순환기술 (SCI급 논문 1, 특허 2)
-BIM-GIS를 활용한 발생된 폐기물의 최적 자원 시뮬레이션 구축
-자원순환범위: 사전 폐기물 예측-발생지역별 폐기물 최종처분까지의 최적 자원흐름

◆ 다목적 최적 활용모델 구축 (SCI급 논문 1, 특허 1)
-목적기반형 활용모델 개발 및 시스템화
-다목적: 일반해체, 긴급해체, 재난재해, 리모델링 등의 상황에 맞는 활용모델 개발

◆ 검증 및 상용화 기반 마련 (기술이전 1, S/W개발 3, Pilot Test-bed 1회 이상)
-실제 해체현장을 대상으로 검증 및 맞춤형 솔루션 제공(경제성 및 실용성 평가)
-실내외 3D Scan+BIM역설계 기반: 원단위 작성, 연면적 200m2/1일 이상 구현
-GIS연동 지구(지역)단위 발생량 예측 및 최적자원순환: Program 및 Application

1차년도는 BIM library의 한국형 건설폐기물 분류체계 확립 및 BIM 역설계 최적화와 sUAV와 3D scan을 통한 BIM 역설계 연동 모듈 개발을 수행

2차년도는 BIM-GIS를 활용한 자원순환 시스템 구축과 BIM-GIS 통합연동 모듈 개발을 수행
3차년도는 다목적 활용모델 개발과현장적용 최적 프로세스 구축을 통하여 다목적 최적자원순환 시스템 개발함.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 BIM library의 한국형 건설폐기물 분류체계 확립 및 BIM 역설계 최적화
sUAV와 3D scan을 통한 BIM 역설계 연동 모듈 개발 		BIM library의 한국형 건설폐기물 분류체계 확립 및 BIM 역설계 최적화
？ BIM library의 한국형 건설폐기물 분류체계 확립
- BIM library내에 구축된 건축 재료와 건설폐기물 분류체계 매칭으로 한국형 건설폐기물 분류체계 확립
？ BIM 역설계 최적화
- 공동연구기관에서 구축한 BIM 역설계 연동 모듈에서 건설폐기물 자동화 예측 프로그램 개발

sUAV와 3D scan을 통한 BIM 역설계 연동 모듈 개발
？ sUAV로 지구단위 스캔
- 노후 건축물 BIM 역설계를 위한 건축물 체적 및 연면적 등 외부 조건 library 구축
？ 건물내부 3D 스캔
- 노후 건축물의 세부 구조 및 재료 확인을 위한 건물 내부 3D 스캔 데이터 프레임 구축
？ BIM 역설계
- sUAV와 3D 스캔을 이용해 BIM으로 구축하기 위한 역설계 연동모듈 개발
연구성과 기술적 기대성과 - 본 연구의 세부연구목표 중에서 3D Scan/BIM/GIS기반 건축폐기물 평가모듈은 지진, 기상이변과 같은 대형 재난뿐만 아니라 긴급해체, 도시재건축, 재개발과정 등의 다양한 상황 하에서 발생하는 건설폐기물의 성상과 발생량을 예측하여 최적처리계획, 처리비용, 환경영향, 해체노동자 유해성, 자원재활용성 평가에 충분히 활용될 수 있음.
- 3D Scanning 기반의 BIM 역설계기법은 디지털화된 도면이 존재하지 않는 20년 이상의 노후 건축물의 역설계 및 modeling에 활용하여 국가 노후건축물 DB확보에 기여할 것임.
- (실내 스캐닝 및 모델링 기반)생활계 폐기물 평가모듈은 평상시 일반 가정에서 발생할 수 있는 폐기물의 산정에 새로운 방법론을 제공함으로써, 구조체 및 목재류 중심의 기존 해체범위를 초월함.
사회 경제적 파급효과 ● 지속가능한 발전과 자원순환형 건설환경 구현을 위한 건설폐기물 관리 및 평가기법 개발을 통해 그 동안 미흡하였던 연구 분야를 개척할 수 있음
● 건축물 해체 후 건설폐기물의 처리과정에서 발생하는 CO₂배출량과 처리비용을 산출함으로서 정부의 2020년 BAU대비 온실가스 감축 목표 달성을 위한 정부/지자체의 건설부분 온실가스 배출량 예측과 평가의 기초자료로 적극 활용가능
● 건축물의 전생애주기는 일반적으로 설계, 시공, 유지관리, 해체 단계로 구분되지만 해체단계에서의 발생하는 건설폐기물과 관련된 연구는 매우 부족한 실정이기 때문에 국가 LCI DB 및 표준품셈 등 개정에 적극 활용가능
● 세계적으로 건설폐기물 관리 프로그램은 전무한 실정, 환경선진국에서도 원단위를 활용한 간접추계방법이 대부분이기 때문에 개발기술을 해외 수출가능, 건설폐기물 분야에서 세계 최고의 기술력 확보가능
● 도시계획 정부관계자에 건설폐기물과 관련된 정보를 가시적으로 전달가능
● 주택재개발 및 리모델링 시 건설폐기물의 현장재활용 가능량의 정확한 평가가 가능하여 건설폐기물 재활용률 제고에 기여할 것임
● 정부 및 지자체의 노후건축물 관리(국토부 세움터의 건축물대장 보완 및 활용성 제고)에 기여
● 자원재활용과 환경보전이라는 국가 아젠다에 국토교통부의 연구개발이 실용화 및 성과부분에서 주도할 수 있음
● 국제 건설시장의 급격한 변화와 건축물 관리 패러다임의 변화에 대응하기 위하여 BIM/GIS, IT 기반의 첨단 기술과 융합하고 한국형 건축물 관리 기술시장을 확보하고 나아가 해외 건설시장에서 기술 경쟁력 강화에 기여할 수 있음.
활용방안 ● 스캐닝+BIM 연동 역설계를 통한 폐기물 발생량 예측
-(지자체)노후건축물 관리가 대두되거나 시급하게 요구되고 있는 지자체 활용
-(지자체)중장기 생활폐기물 또는 건설폐기물 매립지 관리에 DB로서 활용
-(지자체, 건설사)도심재개발, 리모델링에 있어서 발생폐기물 예측 및 처리계획에 활용
● BIM+GIS 다목적 최적 자원순환 시스템
-(해체/폐기물처리업체)운송비 절감 및 재자원화율 향상을 통한 최적 자원순환 구현
-(지자체)행정적 처리에 있어서 사전예측-신고-처리의 신속 및 적확성 부여
● Pilot-test bed구축 및 적용
-개발 시스템 예측량과 실제 발생량(최종처분장 기준) 비교 검토를 통한 신뢰성 제고
-소규모 주택~공동주택까지 연도, 구조, 규모, 용도별 적용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 sUAV 3D Scan BIM 건축폐기물 다목적 자원순환
영문 small Unmanned Air Vehicle 3-Dimension Scan Building Information Modeling Building waste Multi-purpose resource circulation
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 최종보고서-수정보완-강원대 박원준.pdf   다운로드

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