우리나라는 국토의 70%가 산지이고, 매년 7월~9월에 태풍과 집중호우가 있어, 사면붕괴가 매우 큰 피해를 끼치고 있다. 사면붕괴로 인한 재해를 예방하기 위하여 우리나라의 정부, 학계, 연구계, 산업계는 유선기반의 사면 모니터링 시스템을 개발하고 설치하는 등 피해 저감을 위한 다양한 노력을 경주하고 있다. 그러나 기존의 유선기반 모니터링 시스템은, 사면거동을 과학적으로 분석하기 시작하였다는 점에서 의의가 있으나, 낙뢰 등으로 인한 시스템 오류 가능성, 시스템 복구 및 관리의 어려움 등 유선시스템으로서의 한계가 노출되고 있다. 이러한 문제점을 해결하고자, 본 연구에서는 USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템을 제안하였다. 이를 위하여, 우선 사면계측 및 USN 기술동향을 분석하고, 국내 사면붕괴 피해현황 및 사면붕괴 사례를 고찰하였다. 그리고 USN과 사면 모니터링 기술이 접목된 USN 기반 사면붕괴 모니터링의 시나리오를 개발하였다. 마지막으로 개발된 시나리오를 바탕으로 센서의 사양을 설정하고, 시스템 개발방안을 제시하였다. 본 연구의 결과들은 후속연구인 사면붕괴 모니터링 프로토타입 시스템 개발의 기반이 될 것으로 기대되며, 궁극적으로는 USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템의 개발 및 현장 적용을 통하여 사면재해 예방 및 피해 최소화에 기여할 것으로 기대된다.
우리나라는 국토의 70%가 산지이고, 매년 7월~9월에 태풍과 집중호우가 있어, 사면붕괴가 매우 큰 피해를 끼치고 있다. 사면붕괴로 인한 재해를 예방하기 위하여 우리나라의 정부, 학계, 연구계, 산업계는 유선기반의 사면 모니터링 시스템을 개발하고 설치하는 등 피해 저감을 위한 다양한 노력을 경주하고 있다. 그러나 기존의 유선기반 모니터링 시스템은, 사면거동을 과학적으로 분석하기 시작하였다는 점에서 의의가 있으나, 낙뢰 등으로 인한 시스템 오류 가능성, 시스템 복구 및 관리의 어려움 등 유선시스템으로서의 한계가 노출되고 있다. 이러한 문제점을 해결하고자, 본 연구에서는 USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템을 제안하였다. 이를 위하여, 우선 사면계측 및 USN 기술동향을 분석하고, 국내 사면붕괴 피해현황 및 사면붕괴 사례를 고찰하였다. 그리고 USN과 사면 모니터링 기술이 접목된 USN 기반 사면붕괴 모니터링의 시나리오를 개발하였다. 마지막으로 개발된 시나리오를 바탕으로 센서의 사양을 설정하고, 시스템 개발방안을 제시하였다. 본 연구의 결과들은 후속연구인 사면붕괴 모니터링 프로토타입 시스템 개발의 기반이 될 것으로 기대되며, 궁극적으로는 USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템의 개발 및 현장 적용을 통하여 사면재해 예방 및 피해 최소화에 기여할 것으로 기대된다.
Seventy percent of Korea's national territory is covered with mountains, and the land is frequently exposed to typhoons and localized torrential downpours, particularly in July through September. For this reason, slope failure is one of the most frequent types of natural disasters in Korea. To preve...
Seventy percent of Korea's national territory is covered with mountains, and the land is frequently exposed to typhoons and localized torrential downpours, particularly in July through September. For this reason, slope failure is one of the most frequent types of natural disasters in Korea. To prevent the damage caused by slope failure, the Korean government, academia and industry have strived together to develop and install a wired system for monitoring slope failures. However, conventional wired monitoring systems have been reported to have limitations, such as possible system errors caused by lightning, and the difficulties of restoration and management of the systems. To solve these problems, this research suggests a USN-based monitoring system for slope failures. First, the trend of slope measurement and USN technology was analyzed, and then the current status of damage caused by slope failures in Korea was reviewed. Next, a USN-based monitoring scenario for slope failures, incorporating both USN and slope monitoring technique, was developed. Finally, sensors were decided based on the developed scenario. It is expected that the results of this study will be utilized as fundamental data for the development of monitoring prototype systems for slope failures in the future. The development of the USN-based monitoring system for slope failures and its application in the field will also ultimately contribute to the prevention of slope failures and the minimization of related damage.
Seventy percent of Korea's national territory is covered with mountains, and the land is frequently exposed to typhoons and localized torrential downpours, particularly in July through September. For this reason, slope failure is one of the most frequent types of natural disasters in Korea. To prevent the damage caused by slope failure, the Korean government, academia and industry have strived together to develop and install a wired system for monitoring slope failures. However, conventional wired monitoring systems have been reported to have limitations, such as possible system errors caused by lightning, and the difficulties of restoration and management of the systems. To solve these problems, this research suggests a USN-based monitoring system for slope failures. First, the trend of slope measurement and USN technology was analyzed, and then the current status of damage caused by slope failures in Korea was reviewed. Next, a USN-based monitoring scenario for slope failures, incorporating both USN and slope monitoring technique, was developed. Finally, sensors were decided based on the developed scenario. It is expected that the results of this study will be utilized as fundamental data for the development of monitoring prototype systems for slope failures in the future. The development of the USN-based monitoring system for slope failures and its application in the field will also ultimately contribute to the prevention of slope failures and the minimization of related damage.
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문제 정의
따라서 이러한 문제점을 해결하고자, 본 연구에서는 USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템을 제안하였다. 이를 위하여, 우선 사면계측 동향 및 USN 기술동향을 분석하고, 국내 사면붕괴 피해현황 및 사면붕괴 사례를 고찰하였다.
이러한 문제점을 해결하고자, USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템을 제안하는 것이 본 연구의 목표이다. 즉 본 연구에서는 국내 사면환경에 적합한 사면붕괴 모니터링의 시나리오를 개발하고, 개발된 시나리오에 적합한 센서 사양 등을 설정하고자 한다.
즉 본 연구에서는 국내 사면환경에 적합한 사면붕괴 모니터링의 시나리오를 개발하고, 개발된 시나리오에 적합한 센서 사양 등을 설정하고자 한다. 이러한 시나리오개발 및 센서사양 설정을 통해, 향후 사면붕괴 모니터링 시스템 개발의 기반을 제공하고, 궁극적으로는 사면재해 예방 및 피해 최소화에 기여하고자 한다.
이러한 문제점을 해결하고자, USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템을 제안하는 것이 본 연구의 목표이다. 즉 본 연구에서는 국내 사면환경에 적합한 사면붕괴 모니터링의 시나리오를 개발하고, 개발된 시나리오에 적합한 센서 사양 등을 설정하고자 한다. 이러한 시나리오개발 및 센서사양 설정을 통해, 향후 사면붕괴 모니터링 시스템 개발의 기반을 제공하고, 궁극적으로는 사면재해 예방 및 피해 최소화에 기여하고자 한다.
제안 방법
계측항목은 계측의 목적, 사변의 변상현황, 붕괴형태, 현지조건 등을 충분히 검토한 다음에 결정하여야 하며, 계측기기는 필요로 하는 데이터의 정밀도, 계측기기의 특성, 현지조건 등을 고려하여 계측항목에 따라 적절한 것을 선정하는 것이 중요하다. 계측항목에는 지표면의 변동, 지중의 변동, 수문현황, 구조물의 거동 등이 있으며, 이것들을 정량적으로 파악하기 위한 각종 계측기기가 개발∙실용화되었다. <표 3>은 사면의 붕괴형태에 따른 계측기기의 적합성을 정리한 것이다(국립방재연구소, 2004).
이를 위하여, 우선 사면계측 동향 및 USN 기술동향을 분석하고, 국내 사면붕괴 피해현황 및 사면붕괴 사례를 고찰하였다. 그리고 첨단 IT인 USN과 사면 모니터링 기술이 접목된 USN 기반 사면붕괴 모니터링의 시나리오를 개발하였다. 마지막으로 개발된 시나리오를 바탕으로 센서의 사양을 설정하고, 시스템 개발방안을 제시하였다.
넷째, 개발된 시나리오에 적합한 센서의 사양을 설정하고, 개발된 시나리오 및 선정된 센서에 기반한 사면붕괴 모니터링 시스템 개발 방안을 제시한다.
둘째, 국내의 사면붕괴 피해현황을 분석하고, 사면붕괴 사례를 고찰한다.
본 연구에서는 다양한 사면계측방법 중 투자비용 대비 효율이 뛰어난 지표변위측정방법을 대상으로 한정하였다. 또한 지표변위측정을 위한 센서는 신축계, 경사계, 우량계만을 대상으로 하여, USN기반 사면붕괴 모니터링 시스템의 시나리오를 개발하고, 대상 센서를 선정∙시험한다.
그리고 첨단 IT인 USN과 사면 모니터링 기술이 접목된 USN 기반 사면붕괴 모니터링의 시나리오를 개발하였다. 마지막으로 개발된 시나리오를 바탕으로 센서의 사양을 설정하고, 시스템 개발방안을 제시하였다. 이러한 시나리오 및 센서사양 등은 후속연구인 사면붕괴 모니터링 프로토타입 시스템 개발의 기반이 될 것으로 기대된다.
본 연구에서는 다양한 사면계측방법 중 투자비용 대비 효율이 좋은 지표변위측정방법을 선정한다. 이를 위해서 신축계와 지표 경사계 그리고 우량계를 사용하며, 국내 유선기반 사면계측 시스템 분석결과를 바탕으로 설정한 센서사양은 <표 4>와 같다.
이로 인하여 도로변, 주택지 등에 사면이 다수 존재하고 있으며, 다양한 원인으로 인하여 사면붕괴 사고가 빈번히 발생되고 있다. 본 장에서는 사면붕괴 사고의 현황과 사례를 조사∙분석한다.
셋째, USN 기술과 센싱 기술이 접목된 USN기반의 사면붕괴 모니터링 시나리오를 개발한다.
따라서 이러한 문제점을 해결하고자, 본 연구에서는 USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템을 제안하였다. 이를 위하여, 우선 사면계측 동향 및 USN 기술동향을 분석하고, 국내 사면붕괴 피해현황 및 사면붕괴 사례를 고찰하였다. 그리고 첨단 IT인 USN과 사면 모니터링 기술이 접목된 USN 기반 사면붕괴 모니터링의 시나리오를 개발하였다.
이를 위해서 신축계와 지표 경사계 그리고 우량계를 사용하며, 국내 유선기반 사면계측 시스템 분석결과를 바탕으로 설정한 센서사양은 와 같다.
첫째, 기존 사면계측센서 동향 및 USN 기술동향에 대해서 조사∙분석한다.
대상 데이터
본 연구에서는 다양한 사면계측방법 중 투자비용 대비 효율이 뛰어난 지표변위측정방법을 대상으로 한정하였다. 또한 지표변위측정을 위한 센서는 신축계, 경사계, 우량계만을 대상으로 하여, USN기반 사면붕괴 모니터링 시스템의 시나리오를 개발하고, 대상 센서를 선정∙시험한다.
이론/모형
센서노드와 싱크노드간 통신과 싱크노드와 게이트웨이간 통신은 Zigbee 기술을 사용한다. 왜냐하면 센서노드에서 싱크노드를 거쳐 게이트웨이로 전달되는 네트워크는 사면현장이라는 비교적 한정된 범위 내에서 네트워크를 구성하기 위해서 설치되기 때문이다.
성능/효과
따라서 시스템 개발의 초기 단계에서는 전원은 상전을, 네트워크 구성은 star 방식을 사용하는 프로토타입 시스템을 개발하여, 시스템의 현장적용성 시험을 통해 성능과 안정성을 검증하는 것이 바람직하다. 그리고 시험결과로 도출되는 개선사항들을 반영하여 본 시스템을 개발하는 것이 타당할 것으로 생각된다.
넷째, 센싱된 정보는 직접 다른 센서노드를 통하여 현장에 설치된 게이트웨이까지 전달된다. 다섯째, 게이트웨이에 수집된 정보는 CDMA등 무선망을 통하여 관제소까지 전달된다.
첫째, 사면거동의 모니터링 방법은 국토해양부에서 국도변에 가장 많이 적용하고 있으며, 일본에서도 일반적으로 적용하는 지표변위측정 방법을 적용하며, 센서는 지표변위측정에 적합한 신축계, 지표경사계 및 우량계를 사용한다. 둘째, 사면에 설치될 센서노드는 별도의 전원선 또는 통신선 없이 독립적으로 동작한다. 셋째, 일부 센서노드에 이상이 발생하거나, 일부 통신라인이 단절될 지라도, 불량센서 또는 불량라인을 제외한 전체 시스템은 이상없이 동작한다.
둘째, 사면에 설치될 센서노드는 별도의 전원선 또는 통신선 없이 독립적으로 동작한다. 셋째, 일부 센서노드에 이상이 발생하거나, 일부 통신라인이 단절될 지라도, 불량센서 또는 불량라인을 제외한 전체 시스템은 이상없이 동작한다. 넷째, 센싱된 정보는 직접 다른 센서노드를 통하여 현장에 설치된 게이트웨이까지 전달된다.
후속연구
따라서 이러한 기존의 유선 모니터링 시스템에 U-IT를 접목하면, 기존 시스템의 장점을 활용하면서도 한계점을 극복할 수 있을 것으로 기대된다. 즉 통신선, 전원선 등 유선망 설치비용을 절감하고 공기를 단축시키며, 위험한 작업환경에 속하는 사면에서의 작업시간을 줄일 수 있다.
이러한 시나리오 및 센서사양 등은 후속연구인 사면붕괴 모니터링 프로토타입 시스템 개발의 기반이 될 것으로 기대된다. 또한 궁극적으로는 USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템의 개발 및 현장 적용을 통하여 사면재해 예방 및 피해 최소화에 기여할 것으로 기대된다.
마지막으로 개발된 시나리오를 바탕으로 센서의 사양을 설정하고, 시스템 개발방안을 제시하였다. 이러한 시나리오 및 센서사양 등은 후속연구인 사면붕괴 모니터링 프로토타입 시스템 개발의 기반이 될 것으로 기대된다. 또한 궁극적으로는 USN 기반의 사면붕괴 모니터링 시스템의 개발 및 현장 적용을 통하여 사면재해 예방 및 피해 최소화에 기여할 것으로 기대된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
U-IT란?
최근 홈 네트워크 및 유비쿼터스 정보기술 (Ubiquitous Information Technology; U-IT)에 대한 일반인들의 관심이 크게 증가하고 있다. U-IT란, 무수히 많은 지능화된 사물들로부터 언제 어디서나 편안하고 안전한 서비스를 제공받을 수 있게 해 주는 이용자 중심의 정보기술을 말한다(한국RFID/USN협회, 2008). 이러한 U-IT 중 가장 각광받는 기술 중 하나가 유비쿼터스 센서 네트워크(Ubiquitous Sensor Network; USN)이다.
USN이란?
USN은 네트워크가 널리 편제되어 있어서 어떠한 기기를 이용하든지 고속의 네트워크에 접속하여 정보를 교환할 수 있는 통신 인프라이다. 즉 USN이란, 정보수집을 위한 각종 센서가 널리 편재되어 있고, 언제 어디서든 네트워크에 접속하여 수집된 정보를 활용하고 정보를 교환할 수 있는 인프라를 말한다(한국RFID/USN 협회, 2008). 이러한 USN은 기존 유선시스템이 가지고 있던 문제점 즉, 선의 단락으로 인한 네트워크의 붕괴, 고가의 시공비, 사람의 접근이 용이하지 않은 곳에 대한 유지관리의 어려움 등을 해결할 수 있는 대안으로 부각되고 있다.
사면 붕괴의 대책공법인 보호공법과 보강공법을 설명하면?
사면붕괴의 대책공법은 크게 보호공법과 보강공법으로 구분할 수 있다. 보호공법이란, 사면이 현시점을 기준으로 허용 기준 안전율을 확보하고 있으나, 향후 우수나 풍화진행 등에 의해 안전율이 감소되는 것을 방지하기 위한 공법이다. 그리고 보강공법이란, 사면 활동에 대한 저항력을 증가시키거나 활동력을 감소시킴으로써 기준의 안전율을 확보하기 위한 일련의 공법을 말한다. 그리고 대책공법을 세부적으로 분류하면, 활동 하중을 경감하는 공법과 활동을 억제하는 공법, 낙석을 제어하는 공법, 절토사면 표면을 보호하는 공법, 수리 특성을 제어하는 공법, 기타 공법 등으로 나눌 수 있다.
참고문헌 (8)
국립방재연구소(2002), 사면붕괴의 유형별 원인과 저감대책 연구
국립방재연구소(2004), 사면붕괴감지 및 관측에 관한 연구(I), 소방방재청
남상엽 외 2인(2006), 유비쿼터스 센서 네트워크, 도서출판 상학당
장기태 외 7인(2001), 광섬유격자 센서를 활용한 사면거동 실시간 안전진단시스템, 한국지반공학회 사면안정기술위원회학술발표회
한국건설기술연구원(2004), 2003년도 도로절토사면 유지관리 시스템 개발 및 운용, 건설교통부
한국건설기술연구원(2006), 2005년도 도로절토사면 유지관리 시스템 개발 및 운용, 건설교통부
한국RFID/USN 협회(2008), 유비쿼터스지식능력검정
한재구, 김균태(2007), USN 기술을 이용한 사면붕괴모니터링 시범시스템 개발, 한국건설관리학회 2007정기학술발표대회논문집, pp316-321
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