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과제기본정보

보조광원 손상검출 기술과 컴퓨터 비전 손상분석 기술을 적용한 음영공간 자율비행 UAV 기반 콘크리트 시설물 상태평가 솔루션2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술사업화지원 과제번호 22TBIP-C161739-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | 핵자료 기술 | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 농림·수산 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 화학공정 | 촉매제조 기술 | None 과제유형 개발
과제명 보조광원 손상검출 기술과 컴퓨터 비전 손상분석 기술을 적용한 음영공간 자율비행 UAV 기반 콘크리트 시설물 상태평가 솔루션
주관연구기관 (주)다음기술단
총괄연구 책임자 성명 최상식
소속 (주)다음기술단 직위 사장
전화번호 031-698-2288 FAX 031-698-2290
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2023-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 470,000,000 23,400,000 210,600,000 234,000,000 704,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 시설물 점검·진단은 「시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법」에 따라 정기적으로 실시하고 있음. 그러나 점검자가 라펠, 고가차, 굴절차 등 장비를 이용하여 육안점검을 실시해야 하므로 많은 비용과 시간이 소요되며, 추락 및 충돌 등 안전사고 발생이 우려되는 상황임
○ 따라서, 본 사업 제안기술은 효율적이고 안전한 시설물 점검·진단을 위하여 교량 하부와 같은 음영(非GPS) 공간에서도 위치정보 생성이 가능한 측위기술 기반의 자율비행 UAV에, 보조광원으로 마커 없이 이미지의 스케일 확인이 가능한 기술을 적용하여 시설물 이미지와 손상 크기를 측정하고, 이미지 내 손상을 분석하여 손상유형 분류 및 3D매핑으로 시각화 하고, 평가 기준에 따라 손상 등급이 산출되는 상태평가 기술을 적용하고자 함
- 음영 공간 위치정보 생성이 가능한 측위기술 기반의 자율비행 UAV
- 보조광원을 이용한 무마커 기반 이미지 및 손상 크기 측정 기술
- 콘크리트 시설물 이미지분석을 통한 손상 이미지 분류 및 플랫폼 매핑 기술
- 콘크리트 시설물 손상정보 관리 및 자동 상태평가 기술
최종목표 「시설물의 안전 및 유지관리에 관한 특별법」에 따른 시설물 점검진단 상태평가 공정은 점검자 육안점검으로 비효율적이고, 점검결과를 내업에서 다시 검토 및 분석하여 업무가 과중되며,
인적오류로 인해 점검결과에 대한 신뢰성이 저하되는 문제가 있음. 또한 대형 시설물의 경우 많은 인력 투입으로 비용이 높아질 수 있으며, 장비활용 시 점검자 추락 및 충돌 위협을 감수해야 하는 문제가 있음.
이에 본 제안기술은 안전하고 효율적이며 신속 정확한 시설물 점검진단 상태평가를 위해 음영 공간에서 자율비행이 가능한 UAV에 영상기반 손상계측 및 손상분류 기술을 적용하여 콘크리트 시설물에 발생한 손상 정보를 확인하고, 알고리즘을 통해 시설물의 상태평가를 실시하는 솔루션을 개발하고자 함
연구내용 및 범위 ○ 음영 공간 위치정보 생성이 가능한 측위기술 기반의 자율비행 UAV
○ 보조광원을 이용한 무마커 기반 이미지 및 손상 크기측정 기술
○ 콘크리트 시설물 이미지분석을 통한 손상 이미지 분류 및 플랫폼 매핑 기술
○ 콘크리트 시설물 손상정보 관리 및 자동 상태평가 기술

1단계 : UAV 탑재를 위한 HW 설계/개발 및 상태평가 알고리즘 및 시스템 개발
○수소 연료전지 UAV 선정, 지그 설계 및 제작
ㆍ시설물 점검·진단용 수소 연료전지 UAV 선정
ㆍUAV 지그 설계수정/보완 및 1차 제작
ㆍUAV 지그 1차 제작품 보완을 통한 2차 제작
○요소 기술의 확보 및 계획수립, GNSS/3D Sensor Progo 플랫폼 개발, UAV 시험용 Set 제작
ㆍDGNSS 보정신호 수신, 계측 data 분석, Protocol 분석/개발
ㆍBlock 별 기술 개발 내용의 장비 통합 장비 개발, 기본 성능 평가
ㆍAntenna Matching, DOP 분석, SNR 평가, Cable 제작
ㆍGNSS Engine, Peripheral 연동 시험 진행
○상태평가 시스템 설계 및 개발
ㆍ시설물 상태평가 Logic 설계 및 개발
ㆍ시설물 점검용 시스템 설계 및 개발
ㆍ시설물 전자망도 엔진 설계 및 개발
ㆍ시설물 윈도우 앱 설계 및 개발
○UAV 탑재용 이미지 수집 장치 및 크기 측정 프로그램 개발
ㆍUAV 탑재용 측정면ㆍ보조광원 이미지 수집 장치 및 운용 프로그램 개발
ㆍ보조광원을 활용한 이미지 크기 측정 프로그램 개발
ㆍ이미지 크기를 활용한 균열정보 측정 프로그램 개발
○콘크리트 구조물 손상 분류기 제작
ㆍ콘크리트 구조물 손상유형 영상 수집
ㆍ손상 탐지를 위한 딥러닝 알고리즘 분석
ㆍ드론 촬영 영상을 이용한 딥러닝 콘크리트 손상 분류 모델 구축

2단계 : 상태평가 솔루션 현장적용 및 고도화
○통합 측위 시스템 연동 플랫폼 개발, 인증용 시제품의 제작
ㆍ통합 System Block 별 기능 구현, 평가 S/W, 통합 프로그램 개발
ㆍUAV System 기반 정밀도 평가 시험, 성능 인증, 공인 시험
○상태평가 시스템 고도화
ㆍUAV 현장점검 데이터 상태평가 시스템 적용 검토 및 성능 개선
ㆍ상태평가 시스템 매뉴얼 제작
○UAV 탑재용 이미지 수집 장치 현장적용
ㆍUAV 탑재용 이미지 수집 장치 및 스케일 측정 프로그램 현장적용 및 성능검증
ㆍUAV 탑재용 이미지 수집 장치 및 스케일 측정 프로그램 현장 적용성 개선
○분류기 성능 분석 및 콘크리트 구조물 손상 사진 플랫폼 매핑 기술 구축
ㆍ드론 촬영 영상을 이용한 손상분류기 적용 및 성능 분석
ㆍ콘크리트 촬영 영상 위치 정보를 활용하여 플랫폼 위치 맵핑 기술 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 UAV 탑재를 위한 HW 설계 및 상태평가 알고리즘 및 시스템 설계 ○수소 연료전지 UAV 선정, 지그 설계 및 제작
ㆍ시설물 점검·진단용 수소 연료전지 UAV 선정
ㆍUAV 지그 설계수정/보완 및 1차 제작
ㆍUAV 지그 1차 제작품 보완을 통한 2차 제작
○요소 기술의 확보 및 계획수립, GNSS/3D Sensor Progo 플랫폼 개발, UAV 시험용 Set 제작
ㆍDGNSS 보정신호 수신, 계측 data 분석, Protocol 분석/개발
ㆍBlock 별 기술 개발 내용의 장비 통합 장비 개발, 기본 성능 평가
ㆍAntenna Matching, DOP 분석, SNR 평가, Cable 제작
ㆍGNSS Engine, Peripheral 연동 시험 진행
연구성과 기술적 기대성과 - 현재 건설투자 총액 대비 SOC 유지관리 투자율인 14.6% (2012년 기준)에 불과한 상황에서도 기술향상으로 인한 인건비절감 등의 경제성 증대로 투자비율 격차를 줄이면서, 국내 기술을 발전시킬 수 있을 것으로 판단됨 (서유럽의 경우 이미 2008년 30% 이상의 투자율 확보)
- 동 분야의 경우 특허 출원인과 출원 건수가 모두 증가하는 성장기로 향후 지속적인 실증 및 사업화를 통해 특허 출원의 질 향상이 이루어지면 관련분야의 특허 선점 효과를 이룰 수 있을 것으로 판단됨
- 사업화로 인해 발생 가능한 최종성과물의 지적재산권과, 인증, 정책 반영 뿐 아니라 사업성과 확산 노력을 위한 홍보를 강화함으로써 시설물 관리 기술의 기술적 파급효과는 높게 창출될 것으로 예상됨
- 이외에도 관련 분야 전문 인력의 양적 증가 외에 연구분야 박사 및 석사 등의 전문인력 양성에도 기여할 것으로 판단되며, 사업추진으로 인해 성과와 노하우 축적에도 많은 도움이 될 것으로 판단됨
사회 경제적 파급효과 - 국민의 안전요구 충족 : 사회에 팽배한 시설물 안전에 대한 국민의 불안감 해소 및 주기적 계측을 통한 교량 사고 방지
- 양질의 직종 창출 : 단순/고위험/저임금의 직종 대신 전문성/고임금 등을 보장하는 양질의 직종 창출
- 안전 불감증 저감 : 토목 및 건설현장에서 만연하게 벌어져 왔던 안전 불감증으로 인한 안전사고 저감
- 「시설물 안전 및 유지관리에 관한 특별법」 전면시행으로 3종 소형시설물까지 안전진단 법제화를 통한 수요증가로 인해 드론을 활용한 첨단기술 시스템 보급과 드론기반 안전관리 전문인력의 고용효과 기대
- 요소기술과 관련기술력 확보를 통해 핵심적인 지적재산권과 사업화모델 확보를 통한 산업경쟁력 증가를 통한 시장 확대
- 드론을 통한 안전진단 및 유지관리업무의 기술적 경쟁력 확보를 통한 동종 산업 및 유사 산업시장으로의 사업범위 확대
활용방안 ○ 선진국의 경우 건설시장의 규모 증가 추이보다 유지관리 관련 시장 증가 폭이 큰 것처럼 우리나라도 노후 SOC 유지보수 안전예산이 편성되는 등 국내 시설물 안전점검·진단 시장이 더 확대될 것으로 전망됨
○ 본 제안 기술은 4차 산업혁명의 주요 기술인 UAV와 뉴딜정책의 디지털 데이터를 기반으로 한 콘크리트 시설물 상태평가 솔루션으로 상태평가 알고리즘 업데이트를 통해 다양한 시설물로 확대함으로써, 터널, 항만, 교량 등 다양하고 복잡한 시설물로 확장이 가능함
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 측위기술 UAV 보조광원 이미지 분석 상태평가
영문 Location Determination Technology Unmanned Aerial Vehicle light source Image analysis Damage Detection
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