| 연구개발개요 |
※ 고속철도 산업 구조물 운영 및 유지관리 현황○ 국가경제 구조가 선진화되어 가면서 신규 건설시장의 성장속도보다 유지관리 시장의 성장속도와 규모가 빠르게 증가할 것으로 예측됨에 따라 고속철도 구조물 관련 유지관리 기술의 효율성 확보가 중요함○ 고속철도 건설이 확충되면서 고속철도를 구성하는 터널, 사면, 교량과 같은 구조물이 증가함에 따라 InSAR를 이용한 고속철도 구조물 유지관리 기술 도입을 통한 유지보수비 절감이 요구됨※ 연약지반 지반침하로 인한 호남고속철도 위험 증가○ 최근 호남고속철도 노선이 연약지반을 다수 통과함으로써 일부 구간에서 지반침하가 발생하는 등 안전 보완이 시급하다는 주장이 제기됨(출처 : 조선일보, 2015)○ ‘호남고속철도 개통 준비 및 토공 노반 현황 보고’에 따르면, 호남고속철도 182.3km(오송∼광주 송정) 구간 중 지반 침하 현상이 발생한 곳은 16% 가량인 상·하행선 29km이며 최대 처짐은 5.6cm인 것으로 조사됨(출처 : 한국철도시설공단, 2015)○ 호남고속철도 구조물을 유지관리하는 철도공단은 연약지반이 넓게 분포하는 호남지역 평야지대 특성상 장기간에 걸쳐 지반이 안정화 될 때까지 지속적으로 지반이 침하되는 현상은 불가피한 것으로 발표함※ InSAR 영상기술을 활용한 연약지반 침하 모니터링○ 우리나라 고속철도 구간의 광범위한 지역에서 연약지반이 존재하고 있어 장기적인 관점에서 연약지반 침하로 인한 고속철도의 취약성이 높음○ 고속철도 구간에 광범위하게 분포되어 있는 연약지반에서 기존의 계측방식으로 모니터링하는 것은 불가능하므로 위성영상과 같은 광범위한 지역을 모니터링 할 수 있는 기술에 대한 연구가 필요○ 최근 위성영상을 활용한 InSAR 기술을 통해 상대적으로 cm급 정밀도로 화산활동 등의 지표면 변화량을 정량적으로 모니터링하는 등 관련 연구가 활발히 진행 중임○ InSAR에는 동일한 지면 위치를 나타내는 두 개 이상의 레이더 이미지를 한 방식으로 결합하여 이미지를 얻은 곳 사이에서 발생하는 어떠한 지면의 움직임을 수 mm이하의 정밀 분석이 가능함(윤성효, 2014)※ 지반침하로 인한 고속철도 재난발생 가능성 분석 및 리스크 맵 제작○ 철도사고 통계를 살펴보면 지반 침하로 인한 사고의 발생률이 9%를 차지함○ 따라서, 본 연구에서는 InSAR 위성영상을 활용하여 고속철도 구간의 지반침하량을 정밀하게 모니터링 할 수 있는 시스템을 개발함으로써 고속철도 운영의 안전성을 확보하는 것을 목적으로 함※ 광범위한 지역의 변화를 측정 가능케 하는 원격탐사 기술의 효용성○ 철도시설공단은 지반의 침하정도를 정량적으로 확인하고 시공 관리 거동분석 및 예측 및 시공방법 개선 등의 자료로 활용하기 위하여 [철도설계지침 및 편람]에 의거하여 계측기를 설치하여 운영 중임○ InSAR를 이용한 지반침하 관측의 경우 긴급 재난발생시 또는 평상시에 광범위한 지역에서 저비용으로 고효율의 재난 리스크 관리에 적합함※ 지반침하로 인한 고속철도 재난발생 가능성 분석 및 리스크 맵 제작○ 고속철도 사고의 발생원인은 지진, 산사태, 폭우 등 다양하기 때문에 위성영상을 이용한 지반침하 분석 기술을 확보하여 위험의 식별과 분석을 가능하게 하여 효율적 재난관리를 위한 토대를 마련함○ 지반침하에 대한 리스크를 줄이기 위한 모니터링기술의 개발과 지속적인 관찰을 위한 GIS를 활용한 고속철도 재난관리를 위한 시계열적 데이터 분석을 통한 리스크맵 제작이 필요함○ 지반침하로 인한 고속철도의 재난관리를 위하여 GIS를 활용한 고속철도의 리스크맵을 제작함. 제작된 리스크맵은 주요 정보를 포함하고 있으며(선로의 침하량, 선로의 침하에 영향을 미치는 주변 저수지 등) 위험영향 관계를 분석하여 리스크맵을 제작함
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| 최종목표 |
○ InSAR영상을 활용하여 호남고속철도 전 구간에 대한 지반침하량을 정량적으로 정밀변위를 측정하여 지반거동을 조사하고, 안전성 평가○ 호남고속철도 주변의 사면과 구조물 등의 변위량 측정을 통한 안정성 평가○ 장기간(3년)의 측정결과를 사용한 지반침하량과 변위량의 경향성 추정○ 정밀 수준측량을 통한 점검 및 비교(GNSS측량, 지상측량 적용)○ 호남고속철도 연약지반에서의 정량적인 지반침하량 평가툴 개발 ○ GIS기반의 재난 리스크 평가체계 구축 및 위험도(Hazard Map) 제작○ 지반침하 시나리오별 비용-편익(B/C)분석을 통한 유지보수 비용 저감 방안 마련○ 지반침하에 취약한 고속철도 유지관리 기술의 고도화를 통해 고부가가치 시장인 고속철도 유지관리 분야에서의 재난저감 기술 확보○ 고속철도 레일 및 침목, 안전진단 등에 소요되는 보수비용의 절감효과 유도○ 연약지반 침하에 따른 고속철도 주변 구조물의 리스크 저감대책 수립을 위한 기본데이터 구축
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| 연구내용 및 범위 |
※ InSAR 기술을 활용한 지반침하 모니터링 연구개발○ 위성영상을 이용한 정밀 지표면 변화탐지기술 개발을 통해 철도재난방재기술의 고도화○ 연약지반 지표변위 관측의 객관성 및 효율성 증진을 통해 지반침하로 인한 인적, 경제적, 사회적 손실을 최소화하여 국토 및 고속철도 관련 재난관리에 공헌할 수 있음○ InSAR 기술을 활용한 지반침하 모니터링 연구를 활용하여 고속철도 전 구간에 분포하고 있는 연약지반 침하의 효과적인 관측과 분석을 통해 고속철도 유지관리 기술의 안전성 확보○ GIS 분석을 통해 작성된 연약지반 지반침하 취약성 고속철도 구간 추정 및 지반침하에 영향을 주는 주요 요소 추출 및 장기적인 안정성 평가를 수행하여 연구지역에서 발생하는 지표변위에 대한 통합 모델※ 연약지반 고속철도 구간의 지표변형 특성 감지 및 평가절차의 최적화○ 국내 고속철도 구간의 연약지반에서의 지표변형 특성을 평가하기 위하여 새로운 기법을 이용하여 지표변형 특성을 감지하는 방법을 연구하고, 이러한 지표변형에 대한 대응기술을 개발하는 것을 목적으로 함○ 이와 더불어, 본 연구에서는 고속철도 구간의 연약지반 안정성 평가와 관련된 표준화 작업을 수행하기 위하여 연약지반을 비롯한 주변지형의 사면변화, 침하 침목, 레일 변위해석 등의 지표변화로 인한 제반사항을 적절하게 감시하는 기술을 개발하고, 이와 관련된 적절한 조사기술을 정립하여 고속철도 연약지반의 평가절차를 최적화하는 방안을 수립하는 것을 목적으로 함○ 지진, 산사태, 지반침하 등 철도사고가 우려되는 지역에 대해서는 주기적인 영상 관측 및 리스크 평가를 통해 재난시와 평시 고속철도의 재난관리 시스템을 구축하여 체계적인 고속철도 관리 방안을 마련함○ 위험식별과 리스크의 측정을 통한 분석을 수행하여 평가를 통한 재난관리가 이루어짐※ 공간정보시스템(GIS)를 활용한 고속철도 리스크 맵 제작○ 재난 리스크 평가에 필요한 재난 발생기록, 지역적/구조물 특성을 포함한 GIS를 이용한 재난정보 DB모델 개발을 통한 고속철도 재난관리 기술을 개발함○ GIS기반의 재난 리스크를 정량적·정성적으로 평가할 수 있는 리스크 맵 개발로 호남고속철도에 광범위하게 분포하는 연약지반의 효과적인 리스크 저감 대책을 마련할 수 있고, 재난발생으로 인한 피해를 저감○ 철도노반 및 교량 접속부, 캔트, 슬랙 등 고위험구간에 대한 별도의 리스크 맵 제작
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