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과제기본정보

낙석 및 산사태 방지를 위한 차세대 신기술 개발(강원권)1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술지역특성화사업 과제번호 05CRTI-B043382-01
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 낙석 및 산사태 방지를 위한 차세대 신기술 개발(강원권)
주관연구기관 상지대학교 산학협력단
총괄연구 책임자 성명 이승호
소속 상지대학교 직위 교수
기관 대표번호 033-730-0114 FAX 033-730-0606
총 연구기간 2005-11-04 ~ 2010-11-03
당해연도 연구기간 2005-11-04 ~ 2006-11-04

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 275,602,000 18,714,000 102,086,000 120,800,000 396,402,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 본 연구를 통해 강원도 전역에 대해 작성된 Hazard Map 또는 Risk Map을 이용하여 위험지역에 대한 지속적인 관리와 정보제공을 위한 자료를 Database시스템, 유비쿼터스 시스템을 이용한 현장조사용 program 개발, 사면위치정보 검색기술 개발, 사면 붕괴 예측장치 개발, 사면수평배수공법 개발, 유지관리용 사면정보 수집차량 개발ㆍ운영, 포켓식 낙석방호시설 개발 등을 실시하고, 이를 통합적이고 효율적으로 관리할 수 있는 사면연구 전문센터를 운영함으로써 강원도 지역의 낙석 및 산사태 발생을 최대한 억제하고 발생빈도 및 피해를 점차적으로 감소시키는 재난관리체제를 구축하고자 함.
최종목표 낙석방호시설은 각 기관에서 제시하는 기준에 부합하도록 개발되어 현재 여러 종류의 낙석방호시설이 있으며, 지금까지의 많은 연구에도 불구하고 현재까지 개발된 낙석방호시설의 성능평가방법이 모호하여 이를 객관적으로 정량화 하지 못하고 있으므로 본 연구를 통해서 낙석방호시설의 객관적인 낙석지지능력 평가를 위한 다양한 실물시험 및 그 결과를 이용하여 평가기준을 제시하고, 낙석에너지 산출을 위한 프로그램을 개발하여 낙석방지울타리의 객관적인 평가를 실시하고자함.

또한 디지털 영상분석기법을 이용한 차세대 현장조사차량을 설계ㆍ운영과 동시에 유비쿼터스 시스템을 이용한 광대역 의사결정체계를 구축하고, 기존 현장조사시의 문제점 및 한계점을 극복하며 조사내용의 과학적인 처리체계를 구축함. 경사지 안정성 검토를 위한 한계평형해석 프로그램에 대해서는 지역별 지진계수 및 현 상태에 대한 안정성 검토와 안정성 검토를 이용한 경제적인 보강설계를 위하여 현장상황(식생, 사면하단부 낙석 유무, 붕괴이력 등)과 지반강도정수를 이용하여 안전율을 계산할 수 있는 프로그램을 개발하고자함. 또한 본 지역특성화 사업의 모든 연구개발의 결정체인 붕괴예측상황 및 현 상태를 도로 이용 중인 자에게 실시간으로 정보를 제공할 수 있는 Navigation System 구축함. 향후 본 연구에서 개발된 공법 및 기술 적용후 위험지역의 안정화가 진행된 이후에 기존 낙석ㆍ산사태 위험지역에서도 지진으로 인한 낙석 및 산사태가 재발할 수 있으므로 재발과 피해를 저감시킬 수 있는 첨단기술개발과 항구적인 재난관리체제를 구축하고자함.

본 연구에서는 절토사면의 현장조사 시 자료수집 및 정보화를 간편하고 효율적으로 수행할 수 있는 무선통신 기반의 첨단 사면조사 시스템 및 장비 개발을 목표로 한다. 개발하고자 하는 장비는 기본적으로 사진촬영 기능, GPS 기능, 터치스크린 형식의 불연속면 속성자료 및 사면의 일반현황 자료 입력기능 등을 수행할 수 있도록 설계한다. 또한 취득된 자료는 고속도로, 일반국도, 철도, 지방도 등의 특성에 맞는 상태평가 기법을 적용하여 자동으로 위험도가 평가되고, 불연속면 속성자료를 평사투영법 또는 그래프를 이용한 통계분석이 가능하다. 상태평가에 있어서는 현장 여건상 취득하지 못한 데이터에 의한 오류를 최대한 줄이기 위하여 인공신경망 이론을 이용한 전문가 시스템을 적용하여 값을 추정하는 기법을 접목할 것이다. 본 장비는 무선통신 시스템을 기반으로 하여 현장에서 취득된 자료가 자동으로 통합시스템에 데이터베이스화되도록 하여 조사 자료의 정보화를 최대한 간편히 할 계획이다.

절취사면의 안정성 해석을 위해 가장 중요한 자료라고 할 수 있는 절리구조를 파악하기 위하여 디지털 영상을 이용한 절리구조 맵핑(mapping) 기법 및 관련 응용 프로그램을 개발을 목표로 한다. 아울러, 개발된 맵핑 기법을 보편적으로 적용할 수 있는 실용화된 장비를 개발하고 이를 이용한 절리구조 조사 결과를 사면의 안정성 해석에 직접 활용할 수 있는 자료로 변환할 수 있는 지질통계학적 자료처리 기법을 확립한다. 동 기술의 개발은 첫째, 수렴다중촬영기법을 응용한 암반사면 절리구조의 고정밀 디지털 맵핑기법 개발, 둘째, 개발된 맵핑기법의 적용을 위한 실용화된 장비 개발, 셋째, 개발된 장비의 구동 및 디지털 영상의 해석을 위한 응용프로그램개발, 넷째, 측정 자료의 지질통계학적 처리기법 개발 등의 단계로 이루어진다.

산사태발생에 대한 평가는 정적자료의 분석에 의한 평가, 동적자료를 고려한 평가 등이 있는데, 산사태의 발생은 정적인 자료가 원인이 되어 동적인 자료의 특성을 갖는 요인에 의해 복합적으로 일어나게 된다. 또한 인간의 활동영역을 고려하여 산사태 위험도를 평가하게 된다. 따라서 이 연구에서는 산사태 평가단계별로 평가를 수행하고 결과를 고품질의 지도로 제작하고자 하며, 그 위험정도를 시뮬레이션하여 고품질의 지도제작은 물론 3차원화 할 수 있는 모형을 개발하고자 한다.
연구내용 및 범위 -사면조사 기법과 관련된 국내외 최신 자료 수집

-기존의 사면 조사기법 문제점을 분석하고 개선 방향 모색

-조사장비 개발업체 선정을 위한 시장조사 실시

-개발하고자 하는 조사장비의 최종 성과품에 대한 윤곽 설정

-과거 산사태 발생지역의 자료 조사 및 IT기술에 의한 산사태 조사기술 분석

-사면조사 기법과 관련된 국내외 최신 자료 수집

-기존의 사면 조사기법 문제점을 분석하고 개선 방향 모색

-조사장비 개발업체 선정을 위한 시장조사 실시

-개발하고자 하는 조사장비의 최종 성과품에 대한 윤곽 설정

-과거 산사태 발생지역의 자료 조사 및 IT기술에 의한 산사태 조사기술 분석

-현장에서 직접 조사작업에 관여하는 관계자들의 자문을 통하여 기능 설정

-조사장비의 Proto Type 개발 완료

-조사장비 운용할 수 있는 시스템 및 자료를 통합 관리하는 통제센터시스템 개발

-고정밀 영상측정 장비와 구동 프로그램 개발

-디지털 영상 해석 프로그램 개발

-온도차이에 의한 공동 및 습윤층 범위의 자동추적을 위한 영상처리 및 분석 기법 개발

-시계열 라이다 영상에 의한 산사태 징후 감시기술 개발

-SAR 영상 간섭계 처리를 위한 기반 시스템 구축 및 적용

-산사태 단계별 평가 및 고품질의 지도제작

-취득자료의 자료 변환 및 적용

-불연속면의 속성자료를 평사투영 또는 그래프 등을 통하여 통계처리 분석하는 기법 개발

-첨단 조사장비 및 시스템을 현장에 적용하여 시범 운영함으로써 실용성 및 문제점 검토

-상태평가 기법과 통계처리 분석 기능을 기 개발된 조사장비에 접목하고 도출된 문제점을 해결하여 장비 개선

-디지털 영상에서의 자료해석 및 지질통계학적 자료 처리기법의 개발

-산사태 모니터링을 위한 시뮬레이션

-3차원화 모형개발을 위한 시스템 정의 및 모듈개발

-첨단 조사장비를 통하여 취합된 각종 자료가 사면 유지관리 통합시스템에 자동으로 DB화 될 수 있도록 무선통신을 이용한 전송 기능 추가하여 최종 성과품 제작 완료

-첨단 조사장비를 교통정보 시스템과 연계하여 장비의 상용화를 추진하고 실무 보급방안 마련
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 1) 통합 사면유지관리기술 개발(1세부과제)
-연구방향 및 목표 설정
-국내외 사면 설계기준 조사
-국내외 낙석방호시설 설계기준 조사
-시범지구 지반정보 조사 및 DB구축 방안 마련
-개발예정 기술에 대한 경제성 분석
-문헌 수집 및 기존 조사기법의 문제점 분석
-장비 엔진 설계 기초자료 수집
-차세대 현장정보 수집차량 형식의 최적화 수립
-문헌/이론조사 및 조사양식개발
2) 광역 산사태 저감기술 개발(2세부과제)
-산사태 현황조사 및 유형별 분석
-조기수림화 자료 수집 및 분석
-시범 연구지역 선정
-항공 LiDAR 측량의 국내외 산사태 활용사례 조사/분석
3) 사면안정성증대기술 개발(3세부과제)
-현행 수평배수공법에 따른 사면 침식?붕괴영향 조사
-파괴음 특성 파악 문헌조사
-파괴음 이용한 계측 문헌조사
-디지털 영상을 이용한 절리 조사 및 변위 측정을 위한 영상분석 개념 정립
-영상처리, 분석, DB 관리를 위한 관련 자료 수집 및 분석
-국내외 배수공법의 설계 적용 및 배수공 설계기준 조사
-기존 낙석방지망 관련 문헌조사
1) 통합 사면유지관리기술 개발(1세부과제)
-연구우선순위 결정 및 현장조사 방안 수립
-국내외 지하수위 관련 사면 설계기준에 대한 문헌조사
-국내외 낙석방호시설 성능평가 기준 및 지지능력 산정 기준 조사
-예정 시범지구에 대한 지반조사 항목 및 방안 결정과 DB구축방안 마련
-초기 연구개발 기술에 대한 경제성 분석 실시
-국내외 절토사면조사기법에 관한 문헌 수집
-기존의 사면 조사기법 문제점을 분석하고 개선 방향 모색
-구조물 유형별 적합한 조사기법 확립
-첨단 조사장비 설계를 위한 기초자료 수집
-개발하고자 하는 조사장비의 최종 성과품에 대한 윤곽 설정
-국내외 유지관리용 특수차량 활용현황 조사분석
-현장정보 수집차량 개발 필요성 검토
-현장정보 수집차량 개발을 위한 단계별/항목별 세부추진전략 수립
-유지관리 전용 차량 형식 검토
-국내 생산차량 장단점 비교 및 개발목적과의 적합성 분석
-암반사면 위험도관련 문헌조사 및 조사양식 개발
2) 광역 산사태 저감기술 개발(2세부과제)
-첨단공간정보수집 기술을 이용한 산사태 조사 기술동향 분석
-과거 산사태 발생지역에 대한 현황 자료 취득
-국내외의 산사태 예방사업에 대한 자료수집, 분석
-기 수행된 관련 연구분야 및 현장자료등을 수집하여 시범 연구지역을 선정
-항공 LiDAR 측량의 국내외 산사태 활용사례 및 기술동향 분석
3) 사면안정성증대기술 개발(3세부과제)
-배수공법에 따른 사면 침식붕괴영향 조사
-현행 수평배수공법의 문제점 분석
-현행 수평배수공법의 개선방안 제시
-수평배수성능 평가를 위한 모형토조 설계
-파괴음의 특성에 대한 이해
-국내외 파괴음에 대한 연구 정리
-국내외 파괴음의 계측 적용 사례 연구
-절리 조사 및 변위 측정을 위한 영상 분석 개념 정립
-통합관리 시스템과의 자료 처리 구조 개념 정립
-영상처리, 분석, DB관리를 위한 관련 자료 수집 및 분석
-차량 탑재 절리 조사 시스템의 현장 및 원격제어 개념 정립
-국내외 배수공법 설계적용 사례 분석
-국내외 배수공법 설계 기준 조사
-배수공법의 종류 및 성능 조사
-배수공법 실내모형 시험 방안 조사
-낙석방지망의 설치현황 조사
-현행 낙석방지망의 관련규정 및 시방규정 조사
연구성과 기술적 기대성과 본 연구는 강원도내의 위험 대상사면의 안정성에 영향을 미치는 인자를 대상으로 정량적으로 위험 요소의 영향력을 판단하여 체계적인 관리를 실시하기 위한 첨단 조사기법 및 재해 억제기술을 개발함으로서, 붕괴 예측은 물론 갑작스런 붕괴발생시 도로나 철도를 이용 중에 있는 사람에게 즉각적인 상황 및 위험정도를 알려 피해를 감소시키고자 함. 또한 사면전문교육연구센터를 설립, 최첨단 교육시스템을 도입하여 전 세계 사면 전문가들에게 개발기법 및 방재기술을 지속적으로 교육시켜 전문인력 양성과 함께 국가 기술이익 도모, 국가의 대외 이미지 상승을 유도하고, 매년 재해빈도를 저감시키고자 하는 적극적인 재해저감기술을 개발하는 실용화 연구에 해당함. 이런 연구가 진행됨으로 인하여 보다 효율적인 국토 유지/관리뿐만 아니라, 국민의 정책 신뢰도 향상, 선진국에 버금가는 재해 대비 체제 구축의 역할에도 일익을 담당할 것으로 사료됨.
사회 경제적 파급효과 위험 대상사면에 대한 첨단 조사기법 개발과 체계적인 재난관리체제 구축은 국가 예산의 효용성 극대화 추구 및 위험 사면 관리 비용의 절약을 추구할 뿐만 아니라 건설기술 분야에 있어서는 선진국에 버금가는 지속적인 기술개발을 통해 전문적인 인력을 양성할 수 있을 것으로 기대됨. 본 연구에서는 첨단 IT기술과 다양한 건설기술 등이 조화되어 전 세계 어디에서도 사례가 없는 차세대 연구성과가 도출되어 방재기술의 해외 의존도에서 벗어나 순수 국내 기술을 기반으로 방재기술 수출국으로 반드시 자리잡을 것임.
활용방안 낙석 및 산사태 발생을 억제하기 위한 궁극적인 공법 및 기술개발을 목표로 함.
UNS환경의 조사기법 및 프로그램 개발과 함께 실제상황을 재현한 실물실험을 통해 대책공법 및 기술을 개발하고 기존 기술의 개선 및 보완을 통해 기술력을 강화함.
전문교육센터의 건립을 통해 사업전반의 경제적이고 효율적인 재정 및 기술개발공정을 관리하고, 강원도지역 개발정책과 상통하는 운영 및 활성화 방안을 마련하며, 추후 지속적인 유지관리 및 재해방재교육의 실시를 통해 전문인력의 배출을 유도함.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 낙석 산사태 통합관리시스템 방재 USN(유비쿼터스 센서 네트워크)
영문 Rockfall Landslide Intergrated Management System Prevention Ubiguitous Sensor Network
최종보고서
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최종보고서 낙석및산사태방지를위한차세대신기술개발(강원권)연구보고서_20101103.pdf   다운로드
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