| 연구개발개요 |
- 본 연구에서는 미래 건설기술 발전 방향의 하나인 건설기술 지능화를 위하여 무인 진단 시스템, 특히 교량이나 터널, 항만, 공항, 댐 등과 같은 대형 건축구조물을 구성하는 콘크리트 표면의 조사와 진단을 위한 로봇, 드론 등의 첨단 무인 진단 시스템의 안정적인 조사 작업을 위하여 핵심적으로 요구되는 위치 결정/제어 기술에 적용하기 위한 콘크리트 표면 점착 원천기술을 개발하고자 함.- 기존의 다양한 무인 진단 시스템이 가지는 여러 한계점을 효과적으로 극복하기 위한 핵심기술의 하나로 본 연구진은 무인 진단 시스템이 수직 콘크리트 벽면의 특정 위치에 안정적으로 부착되고 다시 용이하게 탈착하여 이동할 수 있는 점착기술을 설정하였으며, 이를 공학적으로 구현하기 위한 핵심 아이디어를 자연계의 요소 및 시스템에서 발굴하는 생체모방 기술을 접목하고자 함.- 이와 같은 원천기술을 성공적으로 개발하기 위하여, 콘크리트 공학, 마이크로/나노 제조공학, 로봇/제어공학, 그리고 생체모방 기술의 전문가로 이루어진 연구팀을 구성하였으며, 1년 9개월의 연구기간 동안 각 핵심 요소기술들의 확립(1차년도; 9개월)과 통합 기술개발(2차년도; 1년)을 진행함으로써, 최종적으로 생체모방 기술에 기반한 50N 급 콘크리트 표면 점착 원천기술을 개발하고자 함. 이와 같은 최종 연구개발 목표를 달성함으로써 보유하게 되는 원천기술은 다양한 콘크리트 건축구조물의 무인 진단 시스템이 구조물 표면에서 안정적인 탈부착, 즉 점착을 가능하게 함으로써, 보다 신뢰성 높은 표면 조사와 진단을 수행할 수 있는 기반을 마련할 수 있을 것으로 판단함.
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| 최종목표 |
미래 건설기술의 지능화를 실현하기 위한 융합기술의 하나로, 다양한 콘크리트 구조물에 탈부착(점착)하여 안정적으로 조사할 수 있는 무인 진단 시스템에 적용 가능한 생체모방 기반 50N 급 콘크리트 표면 점착 원천기술을 개발함. 이를 위하여 콘크리트 표면 기술, 생체모방 점착 패드 제조 기술, 친환경 생체모방 점착 물질 분사/제거 기술 및 구동 모듈 정밀 제어 기술 등과 같은 핵심 요소기술을 체계적으로 연구/개발하여 통합하고자 함.
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| 연구내용 및 범위 |
본 연구에서는 (1) 콘크리트가 멀티스케일 미세 다공질이라는 특성에 기반하여 콘크리트 표면에서 발생하는 물리/화학적 상호작용을 분석하고, 생체모방(Biomimetics) 기술을 활용하여 (2) 마이크로/나노 스케일의 물리적 구조를 포함하는 생체모방 점착 패드와 (3) 분사와 제거가 용이한 친환경 생체모방 점착 물질을 동시에 적용하고자 함. 또한 (4) 콘크리트 표면에서의 이동과 점착 패드의 탈부착 운동을 조정할 수 있는 구동 모듈을 통합함으로써, 생체모방 기반 콘크리트 표면 점착 원천기술을 개발하고자 함. 각 세부 기술별 주요 연구 내용은 다음과 같음.(1) 콘크리트 표면 기술[1차년도] 콘크리트 표면 특성 분석: 콘크리트 표면 구성 물질의 화학성분 분석, 콘크리트 표면 구성 물질의 결합구조 분석, 콘크리트 표면의 스케일별 공극특성 분석[2차년도] 콘크리트 표면 점착 성능 평가: 기포콘크리트 또는 일반콘크리트에서 점착 성능 실험, 점착 성능 최적화(2) 생체모방 점착 패드 제조 기술[1차년도] 생체모방 점착 패드 용 마이크로 구조 제조기술 개발: 플라스틱 성형기술 기반 마이크로 구조 제작 공정 개발, 2차원 마이크로 구조 배열 형성 공정 개발, 지름 100 μm 이하 마이크로 구조의 5*5 mm2 면적 배열[2차년도] 생체모방 점착 패드 제작 및 특성 평가: 마이크로 구조 변형 공정기술 개발, 마이크로/나노 멀티스케일 구조 제조 공정 개발, 마이크로/나노 멀티스케일 구조의 점착 특성 평가, 지름 100 μm 이하 마이크로 구조의 10*10 mm2 면적 배열(3) 친환경 생체모방 점착 물질 분사/제거 기술[1차년도] 친환경 생체모방 점착 물질 분석 및 평가: 분사 및 제거가 용이한 친환경 생체모방 점착 물질 검토, 친환경 생체모방 점착 물질의 콘크리트 표면 점착 특성 평가[2차년도] 친환경 생체모방 점착 물질 분사 기술 개발: 친환경 생체모방 점착 물질의 콘크리트 표면 분사 및 제거 특성 평가, 친환경 생체모방 점착 물질 분사 시스템 개발(4) 구동 모듈 정밀 제어 기술[1차년도] 콘크리트 표면 이동 및 점착 패드 탈부착 기구부 모듈 개발: 점착 패드 구조에 적합한 콘크리트 표면 이동 및 탈부착 기구부 선정, 콘크리트 표면의 특정 위치 이동이 가능한 1자유도 모듈 개발, 점착 패드 탈착이 가능한 기구부 모듈 개발[2차년도] 콘크리트 표면 이동 모듈과 점착 패드 탈부착 기구부 모듈의 통합 기구부 개발: 콘크리트 표면의 특정위치 이동이 가능한 2자유도 모듈 개발, 콘크리트 표면 이동 및 점착 패드 탈부착 기구부 통합 모듈 개발, 개별 모듈 및 통합 기구부의 성능 및 특성 분석
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