| 연구개발개요 |
기존의 촬영방법은 복수의 비디오 카메라를 설치한 지그를 차량 위에 탑재한 상태로 주행하며 영상을 취득하는 방법이다.그러나, 이 방법은 시설물 안전관리에 관한 특별법상 요구되는 균열의 최소 단위인 0.1mm 균열검출이 불가능하므로 사용의 제한이 있었다. 이로 인해 오래전부터 기존 시스템을 도입했음에도 불구하고 시장 성장이 활성화되지 못했다.시설물 안전관리 사양에 만족하는 미세균열(헤어크랙)을 측정하기 위해서는 반드시 화상의 질을 높이는 방법을 강구하지 않을 수 없다. 이에 비디오카메라 방식이 아닌 스냅 카메라를 사용하여 화상의 질을 높이고 또한, 시공오차 및 공용 중 내공변위 등에 의해 생긴 오차를 줄이는 방법으로 레이더에 의한 실측의 필요성을 인지하고 개발을 제안하게 되었다.본 제안의 시스템은 스냅 카메라 촬영장치의 개발과 실제 터널의 형상을 도면화하기 위한 레이더 시스템을 도입하여 터널 스캐닝 시스템에 적용함으로써 보다 정확한 균열 조사가 가능하게 된다.본 연구를 통하여 업그레이드 된 터널 스캐닝 시스템과 프로그램 개발이 되면, 레이더로 실측한 정확한 터널 형상 및 손상 이력관리 프로그램의 통합이 가능하다.이 시스템 개발의 또 다른 효과로는 저비용으로 양질의 정보를 취득할 수 있고 국가예산 절감효과를 얻을 수 있다. 또한 현장조사 시 빈번히 일어나는 인적사고를 미연에 방지할 수 있고, 현장조사의 외업을 줄임으로서 교통차단을 최소화하고 공용 교통의 안전뿐만 아니라 사회적 비용면으로도 도움이 되며 더불어 교통통제 비용도 절감할 수 있다.독창적인 터널스캐닝 시스템의 개발로 원천기술을 확보하고, 터널 안전 분야에 선도적인 역할을 할 수 있을 것으로 기대된다.
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| 최종목표 |
가. 최종 목표영상 및 레이더 스캔을 이용한 터널균열 및 사면변형 측정 기술 개발1) Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘 적용 손상관리 프로그램 개발2) 주행 및 기계적 진동 저감 기술 개발3) 서보모터 활용 촬영 표적 추적기술 개발나. 최종 목표의 성격 및 설정근거○ 제품 개발 - 현재 터널 및 사면의 손상관리를 위한 조사는 대부분 인력에 의존(동적계측에 대한 기술적 한계 존재) - 주 작업시간인 야간 시간대에 획득되는 영상의 품질 미확보로 인해 최소단위 손상 파악이 어려움 - 이러한 한계를 극복하여 야간 시간대에 동적계측이 가능한 손상관리 시스템을 개발하고자 함 - 연구개발기간은 총 3년으로 구성되어 있으며, * 1차 연도에서는 자체보유 손상관리 기술 분석, 터널 내부 및 사면 Input DB 확보 및 국내외 터널스캐닝 알고리즘을 분석 * 2차 연도에서는 데미지 판단 알고리즘 개발 및 개발 알고리즘 성능시험, 터널 내부 및 사면 Input DB 확보 * 3차 연도에서는 데미지 판단 알고리즘 적용 터널스캐닝 프로그램을 개발, 주행 및 기계적 진동 저감 기술 개발, 서보모터 활용 촬영 표적 추적기술 개발, 개발 프로그램의 실험적 검증 및 성능 보완 의 과정을 거치며, 단계적이고 신뢰성 있는 연구결과를 도출하고자 함 - 주관 연구기관인 주식회사 엠텍은 자체적인 레이더 구조물 손상관리 기술을 보유하여 본 연구개발을 주도적으로 진행할 기본적 역량을 갖추었으며, 추가적인 기술 연구로 개발할 프로그램의 사업화에 대한 의지와 능력을 갖춤 - 공동 연구기관인 경북대학교 연구진은 기계적 진동 제어 및 영상분석 관련 선행연구를 다수 수행하였으며, Deep learning 기반 데미지 판단 알고리즘 구축에 대한 선도적 지식을 갖춤
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| 연구내용 및 범위 |
터널 및 사면은 구조적 결함 발생 시 발견 및 대처가 어렵고, 보수를 위해 대규모의 통제가 필요하여 국민편의에 악영향을 초래한다. 그렇기 때문에 사전 모니터링을 통한 선제적 조치가 필요하며, 이를 위한 손상 측정 기술의 개발은 필수적이다. 본 연구팀은 자체보유 중인 구조물 손상관리 시스템을 기반으로, 영상 및 레이더 스캔을 이용한 터널균열 및 사면변형 측정 기술 개발을 도모한다.1) Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘 적용 손상관리 프로그램 개발 - Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘 개발 - 개발 알고리즘 적용 손상관리 프로그램 개발 - 유사환경 및 실제 현장 실험을 통한 검증 수행** 연차별 세부 연구 범위가. 1차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(주식회사 엠텍) 1. 자체보유 손상관리 기술 분석 2. 터널 내부 및 사면 Input DB 확보 - 공동연구기관(경북대학교) 1. 국내외 Damage detection 알고리즘 분석 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(주식회사 엠텍) 1. 자체보유 손상관리 기술 분석 ＊주식회사 엠텍 자체보유 프로그램인 Crack draw21, LiDAR3D 프로그램의 적용기술 분석 및 개선방향 검토 2. 터널 및 사면 촬영 Input DB 확보 ＊Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘 개발에 Input data로 활용할 터널 및 사면 촬영 DB 확보 - 공동연구기관(경북대학교) 1. 국내외 Damage detection 알고리즘 ＊국내외 기존 Damage detection 기술을 분석하여 차년도 Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘 개발 연구에 활용 나. 2차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(주식회사 엠텍) 1. 터널 내부 및 사면 Input DB 확보(계속) 2. 개발 알고리즘 성능시험 - 공동연구기관(경북대학교) 1. Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘 개발 2. 알고리즘 목표 성능 설정 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(주식회사 엠텍) 1. 터널 내부 및 사면 Input DB 확보(계속) ＊Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘 개발에 Input data로 활용할 터널 및 사면 촬영 DB 확보 2. 개발 알고리즘 성능시험 ＊공동연구기관에서 개발한 Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘의 성능시험 수행 - 공동연구기관(경북대학교) 1. Deep learning 기반 Damage detection 알고리즘 개발 ＊Deep learning 기법을 활용하여, 영상 이미지로부터 대상의 손상을 자동 검출 가능한 알고리즘을 개발다. 3차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(주식회사 엠텍) 1. Damage detection 알고리즘 적용 터널스캐닝 프로그램 개발 - 공동연구기관(경북대학교) 1. 주행 및 기계적 진동 저감 기술 개발 2. 서보모터 활용 촬영 표적 추적기술 개발 - 주관연구기관(주식회사 엠텍) & 공동연구기관(경북대학교) 1. 실험실(유사환경) 검증 2. 실제 터널 현장 적용 실험을 통한 검증 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(주식회사 엠텍) 1. Damage detection 알고리즘 적용 터널스캐닝 프로그램 개발 ＊자체보유 터널스캐닝 기술에 크랙판단 알고리즘을 업데이팅하여, 터널 내부촬영 영상으로부터 표면 크랙을 자동검출하고, 터널 내부와 검출된 크랙을 3D로 표현 하는 기능을 구현 - 공동연구기관(경북대학교) 1. 주행 및 기계적 진동 저감 기술 개발 ＊면진 및 Gimbal 원리를 적용하여 촬영 차량의 주행 중 진동 및 각종 장비들의 기계적 진동을 저감하고자 함. 촬영 중 영상장비에 가해지는 진동을 저감하여 획득 영상의 질을 향상시킬 수 있으며, 이를 통해 데미지 검출률을 높일 수 있음 2. 서보모터 활용 촬영 표적 추적기술 개발 ＊어두운 터널 내부에서는 셔터스피드와 촬영 시 영상장비의 이동에 따라 영상 품질 저하의 우려가 있음. 서보모터를 활용하여 촬영 표적을 추적하도록 하며, 이를 통해 셔터스피드 및 영상장비 이동에 따른 제약을 보정할 계획임. 다수의 스냅 카메라로 각자 할당된 촬영 표적을 추적하며 고품질의 영상을 획득할 수 있음 - 주관연구기관(주식회사 엠텍) & 공동연구기관(경북대학교) 1. 실험실(유사환경) 검증 ＊실험실 내 유사환경에서의 시뮬레이션을 통한 성능 검증 2. 실제 현장 적용 실험을 통한 검증 ＊개발된 터널스캐닝 시스템의 실제 현장 적용 실험을 통한 검증 수행
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