| 4차년도 |
1) 1차 연도① 개발 목표[CT-A]○ 굴착 현장 주변 Macro 규모의 모니터링을 위한 라이다 솔루션 설계○ 굴착 배면부의 Meso 규모의 모니터링을 위한 영상 취득 하드웨어 요구사항 분석○ 굴착 배면부의 Micro 규모의 모니터링이 가능한 선레이저 기반 센서 패키지 설계 및 가용성 분석○ 오프로딩 비용 모델 및 동적 오프로딩 처리 기술 개발[CT-B]○ 카메라 자체의 자세 및 위치변이 검출 시스템 개발 ○ 렌즈의 왜곡, 초점거리, 광축 등 카메라 매트릭스 추출 및 보정 최적화 알고리즘 개발[CT-C]○ 전도성 그라우팅 개발을 위한 전도성 재료 검토 및 재료별 전기전도도 정량화○ 소형 현장탐사 시험장비 설계 및 기존 지반조사기법의 타당성 검증[CT-D]○ 시설물별 액상화 피해 평가법 조사 분석 및 시험 관련 규격 및 문헌조사 연구○ 기존 액상화 평가 자료수집 및 액상화 평가를 통한 액상화 상세평가 지역 선정○ 포항 액상화 지역(흥해읍 등) 3개소 지반조사 및 시료채취를 통한 포항지역 지반조사 데이터 수집 및 분석
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② 개발 내용 및 범위[CT-A]○ 굴착현장 주변 Macro 규모의 모니터링을 위해 이동체에 탑재하는 라이다에 대해 도심지 굴착 현장 주변 모니터링에 적합한 모듈 선택과 모듈간 통신 인터페이스의 최적화 설계○ 굴착 배면부의 Meso 규모의 모니터링을 위한 3차원 지반 변형 프로파일 작성 및 격자 변형 검토에 적합한 안정화된 영상 취득을 위한 영상 기기 요구사항 분석○ 배면 지반의 변형 평가를 위해 지면에 표시할 격자의 기하학적 요구사항 분석 및 격자의 왜곡 분석용 이미지처리 방안 문헌조사○ 굴착 배면부의 Micro 규모의 모니터링을 위한 차량 탑재 선레이저의 정밀 측정을 위한 최적 하드웨어 설계○ 동적 오프로딩 처리 지원을 위한 정밀도와 시간 요구도 기반의 오프로딩 비용 모델 연구○ 이동체 처리영역과 고성능서버 처리영역으로 구분 후, 작업 특성별 오프로딩 비용 모델에 따라 작업 영역을 동적으로 결정하는 구조 설계[CT-B]○ 3D변위 측정조건 결정○ 카메라 최적 설치 조건 도출○ 카메라 자체의 자세 및 위치 변이 검출 시스템 프레임 개발○ 3D변위 측정 조건 및 현장 조건을 고려한 촬영방식 결정 : 회전방식 또는 확장 연접방식○ 렌즈의 왜곡, 초점거리, 광축 등 카메라 매트릭스 추출 및 보정 최적화 알고리즘 분석○ 광축과 영상 중심 일치화 및 렌즈 왜곡보정 알고리즘 개발○ 외부 환경에 따른 영상매칭 및 측정 정밀도 확보를 위한 영상 조건 산출[CT-C]○ 기존 그라우팅 품질 평가 방법 및 그라우팅된 지반의 전기전도도 관련 문헌조사○ 전기전도도 측정 시스템 제작 ○ 전도성 재료 검토 및 전기전도도를 포함한 재료 자체의 특성 평가○ 전도성 재료의 그라우팅 혼합 가능성 관련 문헌 조사○ 전도성 그라우트 보강지반 조사를 위한 현장 탐사장비 설계○ 센서 성능 테스트 및 최적의 센서, 재료 선정○ 기존 성토체 다짐품질관리, 지반조사를 위한 장비 및 측정기술 조사○ 지반조사 장비 검증을 위한 모형 토조제작 및 검증[CT-D]○ 진동삼축압축시험 및 반복직접전단시험의 규격 및 문헌조사 ○ 기존 국내에서 수행되었던 동적실내시험에 대한 시험조건 및 결과 수집 및 분석○ 포항지역 기존 액상화 평가 자료수집 및 분석○ 수집된 D/B에서 대상 지반을 선정하고 시추자료와 표준관입시험 자료를 검토하여 SPT 기반 액상화 저항강도 검토○ 포항 실측 지진파를 이용한 지반응답해석을 통해 지진 시 진동전단응력 결정을 통해 포항지진시 안전율과 액상화 발생 여부를 비교 분석○ 기존 지료를 분석하여 Sand Boil 등으로 액상화 발생이 검증된 대표 액상화 지역(흥해읍 등) 3곳을 선정하여 진앙거리, 층상구조, 액상화 층의 두께 등 종합 검토○ 최근 발간된 액상화 관련 논문과 다양한 국가의 기준을 분석하고 국내 지진환경을 검토하여 생략조건 검증○ 3개 지점에 대한 시추조사 및 현장시험 (밀도검층, SPT, CPT, ER, 다운홀, MASW, 불교란 및 교란시료 채취 등)○ 포항지역 지반조사 데이터 수집 및 분석을 통해 액상화 위험성 평가를 위한 토질 종류, 표준관입시험(SPT) N값, 전단파속도, 지하수위 및 각종 실내실험 데이터 표준화 방안 제시
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 인력 중심의 고전적인 도심지 흙막이 굴착 시공의 유지관리 및 계측 기술에 첨단 센싱 및 데이터 처리 기술이 접목될 수 있는 응용 기술 플랫폼을 구축 할 수 있음.○ 굴착에 의한 지반 함몰 보강을 위한 전도성 그라우팅 재료 개발로 시공품질 규격화 가능 및 지반 보강 평가 효율성 개선 ○ 추적자(tracer)와 지반재료와의 전기/화학적 결합 기술 개발을 통한 향후 다양한 지반공학 분야에서의 모니터링 기술 개발의 원천기술 확보 ○ 측정 기기의 기술 발전으로 지중 보강체 및 시설물의 위치와 형상을 신속 정확히 파악할 수 있을 것이라 예상한다. 또한, 지하 오염지역 탐사에도 적용함으로서 환경 분야로의 진출이 예상됨○ 본 연구를 통해 향후, 고성능 첨단 탐사 기술의 디딤돌이 될 것으로 판단됨○ 소형 현장탐사 시험장비가 개발되면 지반보강 결과에 대한 확인이 가능하게 되어 기존의 주관적인 그라우팅 보강 품질평가 방법에 대한 개선이 가능 함 ○ 흙막이 굴착 시공현장에서 그라우팅 보강에 대한 획기적 품질평가 방법 및 기준 개선이 가능함○ 현장 작업자와 건설기계？장비의 실시간 현장 모니터링을 통해 건설인력 행동 및 장비의 운행 분석을 수행하여 현장 안전 솔루션을 제시○ 국내 액상화가 예상되는 지역에 시설물별 피해 평가가 이루어짐으로써 효과적이고 경제적으로 효율적인 대책공법의 제시 가능
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 본 연구에서 추진하는 고도화 기술 및 생산 결과물은 미래 핵심기술인 전자 ？ 데이터 ？ 통신 기술을 기존 건설시장에 접목하는 것으로써 해당분야의 새로운 시장을 열수 있을 것으로 기대됨○ 도심지 흙막이 굴착 시공에 의해 회복하기 어려운 과다 변위 발생 이전에 효과적으로 문제를 인지하고 빠르게 대책을 수립하여 대처할 수 있는 경제적 효과가 예상됨.○ 고전적인 흙막이 공사의 유지관리 기술에 최첨단 센싱 및 데이터 처리 기술을 도입하여 개발될 신기술은 향후 해외기술 수출이 가능하리라 예상됨.○ 보강 필요 지역 이외 지역에 대한 그라우팅 주입 상황 모니터링을 통해 과도한 시공 예방 및 그에 따른 시공비 절감 ○ 보강 필요 지역에 대한 확실한 보강 및 전도성 측정을 통한 보강 확인을 통해 추후 재시공에 대한 비용 절감○ 품질관리가 가능한 전도성 그라우팅 재료 및 품질관리 시스템 개발로 그라우팅 분야의 해외 진출 교두보 확보○ 전도성 그라우팅 보강체의 보강 범위 기준 품질평가는 흙막이 굴착 시공 현장 뿐만 아니라 그라우팅으로 보강하는 다른 시공 현장들에도 적용 가능○ 하나의 장비로 여러 시험을 수행함으로서, 현장 조사비용 절감 및 시공기간 단축○ 조사장비 및 통합 신호 처리 시스템과 분석기법 개발을 통해 해외에서 수입하고 있는 장비 및 소프트웨어의 국산화로 개발도상국 등 해외시장 진출○ 액상화 평가법 고도화 및 제안된 최신 액상화 설계기준을 만족하기 위해 국내 관련 연구자들의 최신 기술 개발 동기 부여 가능○ 액상화 평가기준 고도화 및 시설물별 액상화 피해 평가 및 대책 매뉴얼 제시로 지진시 액상화에 대해 경제적이고 신뢰성 높은 내진 설계 가능
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| 활용방안 |
○ 지하안전관리에 관한 특별법에 명시된 “지하안전영향평가”, “사후지하안전영향조사”에 필요한 새로운 안전성 평가 기술을 제공○ 서울 등 도심 건축물 밀집지역에서 재건축 등을 위한 대심도 굴착 현장에서 인근 건축물의 안정성 확보 기술로 제공○ 버스, 택시 등 도심지 굴착 현장을 통과하는 대중교통 운행차량에 보편적으로 탑재할 수 있는 보급형 센서 패키지의 프로토 타입 제작함. 본 연구 후 대중교통에 보급하는 모델을 추후에 계획하고 있음○ 3D 영상정보기반 비접촉식 실시간 계측 시스템은 굴착배면의 구조물 변형과 침하계측에 실전 적용 가능성이 매우 높음. 특히, 서울역과 같은 문화재와 보강토 옹벽 등과 같이 비정형 및 입체 구조물의 계측에 특장점이 있음○ 현재 그라우팅 시공시 현장품질관리는 공사감독자의 입회하에 시험주입을 실시하고, 이후의 주입은 감독자의 승인하에 실시되는 상황으로 정량적인 품질관리가 어려운 실정임. 해당 기술의 개발을 통해, 그라우팅 구근체 형상 파악이 가능함으로써 경제적 시공 및 발주처의 현장품질관리 기준으로써의 활용 가능성이 높음○ 전도성 그라우팅 보강체의 보강 범위 기준 품질평가를 위한 소형 현장탐사 시험장비에 대한 실험 표준화 매뉴얼을 제작하여 도심지 대심도 굴착현장에서 활용 가능하도록 기술제공○ 하나의 장비로 여러 시험을 동시에 수행할 수 있는 장비 및 측정시스템 개발로 측정 데이터의 동기화를 통해 데이터품질을 확보할 수 있으며, 장비 및 소프트웨어 국산화로 원천기술을 확보할 수 있음○ 본 연구를 통해 특정 재료에 대한 물리적 데이터를 확보함으로서, 다양한 현장에 적용 및 평가함으로서, 보급 시장이 확대될 수 있다. 또한, 설계 반영으로 시공품질 판단에 활용할 수 있음 ○ 전도성이 향상된 그라우트 재료의 지중 형상을 파악할 수 있는 장비로서 요소기술 개발을 통한 시공적정성 평가에 활용할 수 있음○ 액상화 평가법 고도화에 따른 국내 최적 액상화 설계기준 정립 및 국내 주요시설물(철도, 교량, 제방, 건축물)별 최적화된 액상화 피해 평가 및 대책 매뉴얼 제시
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