| 2차년도 |
주관연구개발기관(KICT) : 건축물의 안전성 진단을 위한 역학변색 센서의 활용 방안 도출 공동연구개발기관(연세대학교) : 다층박막 구조를 활용한 변형 감응형 역학변색 센서(Mechanochromic sensor) 개발공동연구개발기관(충남대학교) : 역학변색 센서를 이용한 건축재료의 변형거동 평가 기술
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？ 건축물의 종류 및 부재 위치, 외력 조건에 따른 변형 및 균열 패턴 정립？ 건축물 노후도 평가를 위한 역학변색 센서의 최적 부착위치 결정？ 다층박막 구조를 활용한 무동력 역학변색 센서(Mechanochromic sensor) 개발 ？ Molding에 의해 형성된 주기적인 요철을 통해 응력집중 유도한 역학변색 센서 sensitivity 향상 기술 ？ 건축재료와 역학변색 센서의 부착관계 및 변형 일체화 검토 ？ 건축재료의 변형 및 균열 진전에 따른 역학변색 센서의 변색 반응도 검토
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 제안기술은 소재, 광학, 건설, 소프트웨어 기술이 접목된 융·복합 기술임- 구조물 안전진단 및 유지관리 체계에 대한 패러다임을 ‘정기점검 ’에서 ‘실시간점검’으로 전환하는 과학기술을 제공. 이는 민간에 이전된 후 국내·외 안전진단 및 유지관리 시장의 활성화와 선진화를 위한 기반형성에 기여할 것으로 기대- 스마트 센서 분야 기술자립화 : 기존 국외 기술(일본)에 의존중인 변형률 게이지 시장의 국산화 및 건축물 안전관리기술 핵심분야의 High-End 기술 선점 가능- 건축물 안전성 평가 데이터 획득 방법 제시 : 역학변색 센서 기술 기반의 변형률/응력정보 획득 방법의 획기적 대안 제시가 가능함- 사용자 중심의 실시간 건축물 상태진단 시스템 : 기계학습을 통한 건축물 성능 예측 알고리즘을 도출함으로써, 건축물의 실시간 상태진단 시스템 구축 가능
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| 사회 경제적 파급효과 |
- 기존 현장조사 중심 유지관리 체계로 인한 과도한 인력·예산·시간 등의 문제점을 개선- 국내 구조물 노후화 관리 기술의 경쟁력 향상 및 새로운 모니터링 시스템 시장 창출- 기존 현장조사 중심 유지관리 체계로 인한 과도한 인력·예산·기간 소요 등의 문제점들이 있었던 기존의 구조물 상태평가 방법과는 달리, 본 과제의 연구수행을 통해 실시간 구조물 손상 평가 및 예측이 가능함으로써, 국내 구조물 안전진단 및 유지관리 기술의 경쟁력이 향상될 것으로 기대- 효율적·경제적이고 신뢰성 높은 건축물 균열·노후도 실시간 모니터링 스마트 센서 시스템을 제시하여 향후 학계뿐만 아니라 관련 산업체의 경쟁력 향상을 통해 지적재산권 확보 및 해외 기술이전이 가능하며, 파생된 제품·서비스 및 시스템 등 새로운 시장 형성이 가능할 것으로 기대- 건축물 손상 평가 및 예측을 통해 선제적 안전관리 기술의 확보가 가능하므로 각종 공공시설을 비롯한 사회재산 등의 물적 피해를 저감시킬 뿐만 아니라, 국민의 안전 및 복지를 효과적으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대- 실시간 구조물 노후도 평가 및 인지가 가능함으로써, 사고/재난으로 인한 인명 피해 예방- 스마트 센서를 활용한 건축물 안전성 확보에 관한 국민적 관심의 증대- 향후 스마트 센서에 대한 국가적인 관심도와 연구시장 상황을 고려하여 볼 때, 스마트 센서와 관련된 국민들의 관심을 증대 시킬 수 있는 기초자료를 제시할 수 있을 것으로 기대됨- 건축물의 스마트 재난 안전 시스템의 원천기술인 스마트 센서는 실시간으로 구조물의 성능 평가가 가능하여 대규모 재난과 인명피해를 최소화 할 수 있을 것으로 기대됨 - 현재 중소기업 중심의 스마트 센서관련 업체의 연구활성화 및 참여인력 양성, 고용창출 효과가 기대됨
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| 활용방안 |
○스마트 센서 기술의 단기 활용 방안 - 스마트 센서의 연구동향 조사를 통하여 기존 스마트 센서 기술의 한계를 분석하고 개발 기술의 보완점 제시 - 스마트 센서의 시장동향 조사를 통하여 향후 개발 기술의 사업성과 경제성 평가가 가능하며, 기술 가치평가 제시 가능 - 실험에 기반한 스마트 센서의 유효성 검증을 통하여 향후 스마트 센서 실험분야의 Test-Bed 구축이 가능하며, 콘크리트 균열·노후도 모니터링 매뉴얼 작성 가능 - 건축/토목 분야의 모든 실험연구에 스마트 센서 시스템을 적용하여 기존 변형률 게이지 대체 가능 - 스마트 센서와 사용자 중심의 모바일 앱 연동을 통한 실시간 건축 구조물의 손상 모니터링 시스템 제안 가능 ○ 스마트 센서 기술의 중장기 활용 방안 - 시공 중 건축물 및 건설 현장 안전관리에 활용 ？ 시각적 변화에 의한 비전문가의 변위 감지를 통하여 건설현장 안전관리(동바리 변위 계측 등)에 활용 가능 ？ 가설 흙막이의 응력 불균열에 의한 균열 발생 및 진전 모니터링 - 건축용 외장재(패널)의 변형 평가 및 건축 재료·시공제품의 품질 평가용으로 활용 ？ 비정형 외장패널의 설치 후 균열, 비틀림 등의 변형에 대한 모니터링 및 유지관리에 활용 ？ 콘크리트의 타설, 시공, 양생 등 초기 단계에서의 재료 물성(수축 균열) 및 시공 품질 확인 가능 - 노후 건축물의 안전진단에 활용하여 노후화 진행 평가를 통해 대상 건축물의 체계적 관리 및 안전성 인증 시스템 도입 가능 ？ 건축물의 노후화 시점(공동주택 기준 30년 경과)에서 주요 구조부재에 발생되어 있는 균열의 향후 진전도 모니터링 - Test-Bed 등 실증 연구를 통한 실측 데이터를 활용한 구조물 손상/유지관리 관련 4차산업 기술(빅데이터/머신러닝/IoT 등) 기술의 기반 구축 가능 - 국토교통부 “건축물 생애이력 관리 시스템”의 건축물 구조 안전 관련 기존 건축물의 유지 관리 데이터 확보의 기반 기술을 구축할 수 있음. - 스마트 센서 측정 데이터와 건축정보모델(BIM)의 연동을 통한 디지털 트윈의 기반 기술로서 활용 가능하며, 이를 통한 국토교통부 추진 중 BIM의 활용/확산 방안을 모색 - 스마트 센서 개발을 통한 센서 업체와의 협업 및 일자리 창출
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