| 연구개발개요 |
○ 국내 고도성장기 이후 교량은 건선의 주요 인프라 시설의 하나로 매년 증가하고 있어 30-40년 이상 노후교량에 대한 유지관리 시스템에 대한 필요성이 증대 되고 있음○ 국내 유지관리 분야 기술격차는 선진국 대비 약 3-4년정도 발생되어 이에 대한 원천기술 개발 및 기술선점이 필요한 상황임○ 국내에서는 대표적으로 유선 네트워크 방식의 교량 모니터링을 실시하고 있으나, 자동화 구현을 위한 시설설치비 및 고가의 센서적용에 따른 경제성이 비효율적이므로 개선이 필요한 상황임○ 이러한 유선 교량 모니터링 시스템을 개선하여 무선방식의 교량 유지관리 시스템(RFID, Zigbee등)을 개발하여 시범설치 (진도대교)를 하였으나, 외국에 의존한 통신 네트워크 방식으로 일정개소 및 구역의 교량 유지관리는 가능하나 지역별/지구별 통합 관리를 위해서는 신규 네트워크 망이 구축되어야 하므로, 통합 유지관리를 위한 방안이 필요함○ 교량의 안전성/건전성 평가의 경우, 다양한 조건(교량형식, 연장, 기후, 강우, 풍속 등)에 의해 영향을 받기 때문에 이러한 다양한 DB를 통합적으로 수집하여 교량의 실시간 안전성 및 사전유지관리를 위한 신뢰성이 요구되는 Data Base 구축을 위해서는 Big Data 기반의 통합 플랫폼이 필요한 실정
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| 최종목표 |
지역 또는 지구단위별 많은 노후 교량 시설물에 대한 계측값을 Big Data화 시키기 위한 통합 유지관리 플랫폼을 구축하여 교량의 구조적인 안전성 및 건전성 분석의 신뢰성 및 사전/사후 유지관리 체계를 확립하기 위해 국산화된 하드웨어 시스템 개발로 경제적이고 효율적인 모니터링 및 유지관리 분야의 새로운 BM을 실현을 목적으로① 가속도계, 변위계, 응력계, 케이블 장력계 등의 LPWAN(Low Power Wide Area Network) 기반의 센서, 센서노드, DAQ 등으로 구성된 무선 계측 시스템의 개발② 하둡(Hadoop)과 맵리듀스(Map Reduce) 기반의 빅데이터 분석을 위한 플랫폼 개발 * Hadoop : 빅 데이터를 관리하는 도구. 대용량 데이터 처리를 위해 gfs기반으로 태어난 분산 시스템③ 교량시설물 유지관리 센서규격화, 관리기준, 설치/시공 매뉴얼 개발을 최종목표로 설정함
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| 연구내용 및 범위 |
<1차년도>1. 주요연구내용① 주관연구기관(동일기술공사)○ 가속도계, 온도계, 습도계를 포함한 통합 디지털 센서 보드 개발○ 기존 교량 시설물 모니터링에 사용하던 기존 상용 계측기와 인터페이스 가능한, LoRa 방식의 LPWAN 센서네트워크 구축이 가능한 Arduino 기반의 DAQ 개발○ LoRa Class A/C 센서노드 인터페이스 개발② 공동연구기관 (한국시설안전공단) ○ 교량 무선계측시스템에 적용되는 계측기기(센서포함)에 대한 규격(성능)에 대한 표준화 연구 ③ 참여기관 (신우디엔시)○ 토목 교량분야 유지관리 국내외 기술조사2. 세부연구내용① 주관연구기관(동일기술공사)○ 국내외 기술조사 (Big Data 및 교량구조물의 유지관리 현황 분석)○ 국내 교량형태별 적용방안 (PC, PSC, 케이블교 등) 연구○ 가속도계, 온도계, 습도계를 포함한 통합 디지털 센서 보드 개발○ 풍속계, 경사계 등 기존 상용 센서와 인터페이스 가능한 Arduino 기반의 DAQ 및 센서노드 개발 ○ 최종성과물 - LoRa Class A/C 모듈과 인터페이스 하에 동작하는 가속도계, 온,습도계 통합 디지털 센서 보드- RS-232, RS-485 시리얼 통신 가능한 상용 풍속계, 경사계와 인터페이스 가능한 Arduino 기반 DAQ - 상기 DAQ 와 연동하는 LoRa Class A/C 센서노드② 공동연구기관 (한국시설안전공단) ○ 교량 무선계측기기(센서포함)에 대한 사양조사 및 분석○ 장기계측에 적합한 계측기기에 대한 표준사양 제안<2차년도>1. 주요연구내용 ① 주관연구기관(동일기술공사) ○ 교량 안전도 및 건전성 평가를 위한 LoRa LPWAN 무선계측 플랫폼 구축② 공동연구기관 (한국시설안전공단) ○ 교량 무선계측시스템 운용에 필요한 데이터 모니터링용 관리기준 설정에 대한 연구③ 참여기관 (신우디엔시)○ 시범설치 적용 교량 계획 및 구축방안 2. 세부연구내용① 주관연구기관(동일기술공사)○ LoRa Alliance 표준 구현을 통한 센서 네트워크 OS 및 미들웨어 구축○ SSL/AES 구현을 통한 단말, 네트워크 암호화○ 센서 네트워크 테스트 및 성능 평가○ 최종 성과물 : LoRa Alliance 표준 구현 및 customization을 통한 교량 유지 관리 센서네트워크② 공동연구기관 (한국시설안전공단) ○ 교량 부재별 관리기준 적용 현황 조사○ 교량 무선계측시스템 적용을 위한 관리기준 설정절차 제안○ 최종성과물 : 교량 무선계측시스템 관리기준 설정(안) 연구<3차년도>1. 주요연구내용① 주관연구기관(동일기술공사)○ 대용량 센서데이터를 위한 하둡 기반 빅데이터 시스템○ 빅데이터 무선 계측 교량 유지 관리 시스템 Test Bed 설치 운용 및 성능검증 분석○ 빅데이터 기반 통합 교량관리 시스템 실용화 연구② 공동연구기관 (한국시설안전공단) ○ 교량 무선계측시스템 시공(설치) 및 유지관리(운용)에 대한 지침 개발③ 참여기관 (신우디엔시)○ Test Bed 설치 및 시설물 유지관리 2. 세부연구내용① 주관연구기관(동일기술공사)○ 대용량 센서 계측데이터 빅데이터 분석을 위한 국내외 선행기술 조사○ 대용량 교량 계측 데이터를 위한 하둡 기반 HDFS, HBase, Map Reduce 구현○ 빅데이터 기반의 통합 교량 관리 시스템 TEST BED 구축○ Test Bed 실계측 통한 Data 수집 및 분석 연구○ 시스템 수정보완사항, 개선방안 연구 및 사업화 방안 연구○ 최종성과물 : 대용량 교량 계측 데이터를 위한 하둡 기반 빅데이터 처리 시스템, 빅데이터 기반 교량 통합 관리 시스템 ② 공동연구기관 (한국시설안전공단) ○ 교량 무선계측시스템 시공(설치) 현황조사 및 분석○ 교량 무선계측시스템 유지관리(운용)에 대한 현황 조사 및 분석○ 최종성과물 : 교량 무선계측시스템 시공 및 유지관리 지침 연구
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