| 연구개발개요 |
1. 기술 개요- 터널과 같은 구조물의 경우, 배면에 뒷채움이 부족할 시, 빈 공간에 수압이 증가하고 구조물 및 주변 지반의 안정성에 악영향을 주게 되며, 터널 내부로 지하수의 유입이 증가하면서 양수료 및 하수료 등의 유지관리 비용이 증가하게 됨. 이에 따라 시공 중인 터널에 대한 뒷채움 평가는 시급하게 이루어져야 하는 이슈 중 하나 - 본 연구를 통하여 사업화를 추진하고자 하는 대상 기술은 “쉴드 TBM 터널 세그먼트의 뒷채움재 상태 평가 방법 및 이를 이용한 뒷채움 상태 평가 장치”(등록번호: 10-2036305-0000)이며 한국전력공사로부터 기술이전을 완료한 기술임. 대상 기술은 Impact-Echo method를 통하여 쉴드 터널 콘크리트 세그먼트에 충격을 준 후 획득된 신호를 바탕으로 배면의 뒷채움재 충진상태를 평가하는 기술 및 장치임
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| 최종목표 |
- 터널과 같은 구조물의 경우, 배면에 뒷채움이 부족할 시, 빈 공간에 수압이 증가하고 구조물 및 주변 지반의 안정성에 악영향을 주게 되며, 터널 내부로 지하수의 유입이 증가하면서 양수료 및 하수료 등의 유지관리 비용이 증가하게 됨. 이에 따라 시공 중인 터널에 대한 뒷채움 평가는 시급하게 이루어져야 하는 이슈 중 하나 - 본 연구를 통하여 사업화를 추진하고자 하는 대상 기술은 “쉴드 TBM 터널 세그먼트의 뒷채움재 상태 평가 방법 및 이를 이용한 뒷채움 상태 평가 장치”(등록번호: 10-2036305-0000)이며 한국전력공사로부터 기술이전을 완료한 기술임. 대상 기술은 Impact-Echo method를 통하여 쉴드 터널 콘크리트 세그먼트에 충격을 준 후 획득된 신호를 바탕으로 배면의 뒷채움재 충진상태를 평가하는 기술 및 장치임- 본 연구에서 수행하고자 하는 것은 기존 기술인 쉴드 TBM 터널 세그먼트의 뒷채움 상태 평가 방법 및 이를 이용한 뒷채움 상태 평가 장치를 더욱 발전시켜, 인공지능 알고리듬 기반의 뒷채움 상태 평가 장치를 개발하고자 함. 개발하고자 하는 기술이 기존의 기술과 비교하여 다음과 같은 차별성을 들 수 있음- 정확한 배면 공동 확인(뒷채움 충진, 비충진, 틈새 등)- 인공지능 알고리듬으로 정성적인 분석에 의해서 발생할 수 있는 오차를 배제한 정확하고 신속한 분석- 다중배열 센서 배치로 배면 공동 분포 범위 확인 및 영역 가시화(Contour)- 그라우팅 충진여부 실시간 탐지로 정확한 보수보강 유도
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| 연구내용 및 범위 |
1. 연구내용의 세부목표？ 터널 뒷채움 상태 평가 장비 개발 (다중 타격-수신 모듈 이용, 면 형태의 상태 평가 가능)？ 터널 뒷채움 상태 평가 알고리듬 개발 (기계학습 기반, 획득 데이터 자동 업로드 및 자동 학습 가능, 정확도 향상)？ 터널 뒷채움 상태 평가 소프트웨어 개발？ 터널 뒷채움 상태 평가 장비를 이용한 연구개발 용역 수행？ 터널 뒷채움 상태 평가 장치 특허 출원/등록가. 최종 목표의 성격 ○ 기계학습 기반의 터널 뒷채움 상태 평가 알고리듬을 탑재한 평가 장비 개발 ○ 터널 뒷채움 상태 평가 알고리듬, 터널 뒷채움 상태 평가 포터블 장비 특허 1건 등록 ○ 시험용역 확보 및 사업화 매출나. 최종 목표의 설정 근거 ○ 연구기간 : 1년 9개월 (2021년 4월 1일 ~ 2022년 12월 31일) ○ 연구비 : 총연구비 5.2억 (정부출연금 3.9억, 기업부담금 1.3억) ○ 주관연구책임자 : 김 규 원 토목분야경력 8년(터널, 토질 및 지반분야) 특허등록 1건, 특허출원 1건 ○ 현단계 기술수준 : TRL 6단계 ○ 목표기술수준 : TRL 9단계 ○ 주관연구기관은 기계학습 기반의 철탑 기초 제원 예측, 콘크리트 상태 평가, 지하구조물 제원 예측 기술을 개발한 바 있으므로 장비 및 알고리듬 개발 등에 대한 경험이 풍부하며, 현재 보유 기술을 이용하여 연구용역을 수행(광양-여수지역 전기공급시설 전력구공사(광양CC-신여수) T-BID 시행용역)중이며, 뒷채움 평가 기술은 독점적으로 보유하고 있기 때문에 사업화 목표 달성이 용이할 것으로 판단됨연차별 연구내용 및 목표는 다음과 같음1. 1차년도뒷채움 상태 평가 포터블 장치 개발(I)- 적합 센서 선정(수신 센서) - 세그먼트 두께별 에너지 산정 시험 수행- 임팩트 가진기 개발- 타격-수신 모듈 개발- 세그먼트 두께별, 뒷채움 그라우트 위치별 시험 수행뒷채움 상태 평가 알고리듬 개발(I)- 선행연구, 특허, 알고리듬 분석- 데이터 분석에 최적화된 툴 선정- 시험 데이터 학습2. 2차년도뒷채움 상태 평가 알고리듬 개발(II)- 시험 데이터 학습- 데이터 획득시 자동 학습 알고리듬 개발- 기계학습 알고리듬 개발뒷채움 상태 평가 소프트웨어 개발- 뒷채움 상태 Contour 표출 방법 개발- 뒷채움 상태 평가 알고리듬 기반의 소프트웨어 개발검증 시험 수행- 세그먼트 두께별 시험 수행- 접착상태별 시험 수행한국전력 전력구 터널 공사 현장 테스트베드 적용- 한국전력 보유 전력구 터널 공사 현장을 테스트베드로 개발 기술 및 장비 검증 및 연구용역 수행
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