| 2차년도 |
분광기법을 적용한 지반 침투특성 평가기술 및 토석류 거동 통합 예측 기계학습 모형 개발
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● 체적함수비에 따른 다중분광 카메라의 전자기파 파장대별 분광정보 분석 및 DB 구축● 파장대별 분광정보 DB 기반의 필터링 및 이미지 해석을 통한 GIS 지반 체적함수비 데이터 획득 기술 개발● 개발 원천기술 적용성 통합 검증을 위한 Testbed 선정● Testbed 시료 샘플링 데이터 및 센서를 통한 지반 모니터링 데이터와의 비교를 통한 분광기법 기반의 체적함수비 데이터 신뢰성 검증● 분광기법을 적용하여 강우에 따른 체적함수비의 시계열적 변화 관측을 통해 지반의 침투특성 정보 역해석 도출 및 실험 기반의 침투특성 자료와의 비교를 통한 데이터 신뢰성 검증● GIS기술을 활용하여 방대한 토석류 정보(발생일, 위치, 면적, 이동거리, 토사량, 속도 등), 초기유발 영향인자, 유변물성 및 침식 영향인자 DB 구축● 광역지역 토석류 초기 유발 예측을 위한 기계학습 알고리즘 모형 개발 및 Testbed 적용을 통한 연속강우량 별 토석류 발생 예측지도와 초기 발생 토사량 예측 정보 도출● 토석류 발생 시 유동성 영향인자(유변물성, 침식율 등) 예측을 위한 기계학습 알고리즘 모형 개발 및 Testbed 적용을 통한 연속강우량 별 토석류 유동 특성(속도, 두께, 충격량, 확산범위 등) 예측 정보 도출
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
[기술적 측면]● 토석류 재난관리 대책에 대한 패러다임을‘사후 복구 및 대책’에서‘사전대비 (선제적 대응)’로 전환하는 과학기술을 제공. 이는 민간에 이전된 후 국내·외 방재시장의 활성화와 선진화를 위한 기반형성에 기여할 것으로 기대● 분광카메라기술 기반의 토석류 설계인자 및 지반정보 데이터 획득방법의 획기적 대안 제시● 복잡한 토석류 거동 현상의 예측에 최적화된 빅데이터 분석 기법 적용 및 모델 개발● 취약성 평가에 기반하여 토석류 위험지역 및 방재시설물 설치위치에 대한 정량적이고 신뢰성 높은 결정기법 제시
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| 사회 경제적 파급효과 |
[경제적ㆍ산업적 측면]● 뚜렷한 설계 기준의 부족으로 인해 과다 설계 또는 비효율적인 설치위치 선정 등의 문제점들이 있었던 기존의 토석류 대응 구조물들과는 달리, 본 과제의 연구수행을 통해 사방시설물 설계 매개변수 연구를 통해 가장 최적의 매개변수 조합을 도출함으로써, 과학적으로 검증된 최적의 설계조건 도출 방법론을 제시. 국내 사방구조물 건설기술의 경쟁력이 향상될 것으로 기대. 이에 따라, 강우로 인한 토석류 재난관리가 시급한 국가들을 대상으로 기술 수출이 가능함● 효율적·경제적이고 신뢰성 높은 최적 사방사업 방법론을 제시하여 향후 학계뿐만 아니라 관련 산업체의 생산성 향상을 통해 지재권 확보 및 해외 기술이전이 가능하며, 재해분야의 특성상 개발된 기술의 사업화는 정부나 지자체 등의 차원에서 진행되므로, 정부부처와의 긴밀한 협의를 거쳐 재난관리 체계 구축을 위한 기술이전이 실시될 것임[사회적 측면]● 국가적 차원에서 향후 체계적이고 발전된 토석류 방재체계 수립 시 정부 재난관리 소관부처, 사방사업 및 산림관리 부처 등과 직접적인 연계가 가능하며 토석류 예측 및 대응 시스템의 확립 및 운영은 각종 공공시설을 비롯한 사회재산 등의 물적 피해를 저감시킬 뿐만 아니라, 주민(국민)의 안전 및 복지를 효과적으로 향상시킬 수 있을 것으로 예상됨● 산지의 효율적인 개발을 유도하고, 지자체, 산림청, 도로공사, 행정안전부 등에서 향후 토석류 피해예방을 위한 정책수립에 적극 활용될 수 있는 기반기술을 확보하는데 기여● 빅데이터 기반 머신/딥러닝 기법으로 예측된 토석류 거동특성을 이용하여 이에 대한 파급효과 및 취약성 평가(인명·재산 피해, 재해 복구에 소요되는 시간과 비용 등) 연구에 대한 전문 연구인력 양성 기대● 토석류 방재 시설물의 최적 설계 기법을 제시함으로써, 토석류 초기 물성 조건과 사방댐 설계 조건 및 성능 평가 규준 간의 관계를 연구하여 최종적인 설계 가이드라인 작성을 위한 연구인력 양성 기대● 향후 4차 산업혁명 기술이 도입된 토석류 피해예방 및 재난 대응 정책수립과 조정을 위한 전문 연구 인력 양성 기대
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| 활용방안 |
[연구개발성과의 활용방안]● 기후변화로 인해 극한기후(강우) 현상의 심화와 함께 최근 국내 토석류 재해가 빈발화·대형화되고 있으나, 시공간적으로 변수가 다양한 환경에서 복잡한 토석류 현상을 미리 예측하고 대응하기 위한 기술들의 정확성 및 효율성에 한계가 있는 현 시점. 고도화된 데이터 분석 기술 및 분광카메라기술을 적용한 토석류 선제 대응 기술에 대한 본 기초연구는 향후 사회적 시급성 및 필요성 측면에서 활용성이 매우 높을 것으로 판단됨● 고도화된 데이터 분석기술 및 분광카메라기술 등이 접목된 신개념 토석류 방재기술을 활용하여 새로운 패러다임의 토석류 방재 체계를 구축하고 토석류 피해 예방을 위한 사방시설물 최적 설계가이드라인 수립이 가능함● 향후 응용 및 실용화 연구가 진행되는 경우, 최종적인 기술 수요처인 정부 및 지자체의 재난관리 부처, 사방사업 및 산림관리 부처, 그리고 국내외 사방시설 시공업체 등에서의 기술 도입 기대● 토석류에 의한 토사 연행 작용 규명으로 합리적인 사방사업 뿐만 아니라 산림관리에 활용할 수 있음● 본 연구성과 기술 적용 대상지역을 단계적으로 확대해나감으로써, 광역지역 단위의 나아가 전국지역 단위의 고도화된 토석류 위험지역 관리 및 방재체계 수립이 가능함
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