선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 국내의 기존 연구 사례를 보면 H사에서는 실시간 GNSS 계측을 위해 PreventionSD라는 GNSS L1 1주파 기선해석 처리 엔진에 내장된 GNSS 실시간 모니터링 솔루션을 개발하기도 하였다. 국내 G사에서는 인터넷을 기반으로 하는 GNSS 상시계측시스템을 구축하여 GNSS 원시데이터를 수집하여 유/무선 통신 방식으로 Data Center(관측서버)로 전송하고 저장/분석하여 인터넷으로 자료를 전송함으로써 관리자가 모니터링을 하고 이상 발생 시 현장조치가 가능토록 운영하고자 하였다.
- 이러한 장점에도 불구하고 GNSS 단독으로 사면 계측시 지표변위 측정의 오류로 인해 지반의 병진, 활동, 처짐 등의 세가지 요인을 추출해낼 수 없는 한계성 있어 벡터해석이 불가능하며, 많은 오류를 나타내고 있는 실정이다. 따라서 사면계측에서의 이러한 문제점을 해결하기 위해 GNSS와 TRS 센서 및 함수비 센서 조합에 의한 새로운 계측센서로서 일명 스마트폴 계측센서를 개발하였다. 스마트폴 계측센서는 GNSS 안테나 바로 밑에 TRS센서 및 자이로(gyro) 센서 등, 그리고 하단에 장착한 함수비센서로 이루어져 있으며, 스마트폴 계측시스템은 크게 데이터 수신부, 데이터 수집 및 전송부, 데이터 처리부의 세부분으로 구성되었다.
제안 방법
- GNSS 수신부의 실질적인 이동없이 기울어짐의 각도를 달리하며 각각의 데이터를 수신하였다. GNSS는 수신부축 아래의 좌표만을 취득함으로 수신부의 실질적 이동없이 인위적으로 20°로 기울였을 경우 최고 54 cm까지 차이를 보이고 있는데 이는 GNSS 단독으로 계측시 기울어짐이 없이 54 cm의 평행이동으로 확인되는 문제점을 보여주고 있다.
- GNSS, TRS 및 함수비센서를 결합한 스마트폴 계측센서를 개발하고 데이터 수집장치, 데이터 전송장치, 데이터 처리장치 등으로 구분되는 게측시스템 구축 및 관련 프로그램을 개발한 후 테스트베드를 설치하여 적용성 연구를 수행한 결과, 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 경사지 계측을 위하여 GNSS와 TRS센서를 조합으로 GNSS 단독 계측시 GNSS안테나의 자세를 TRS 센서데이터로 보정함으로써 경사지의 거동양상을 보다 정확하게 파악하고자 인위적인 변위발생을 통한 계측실험을 수행하였다. 모니터링 지점에 실험용 지그(zig)를 수평하게 설치한 후 그 위에 스마트폴을 설치하였다.
- 따라서 본 연구에서는 사면의 경사방향(X')과 사면의 길이방향(Y')으로 변위량을 도출할 수 있도록 데이터처리 프로그램을 구축하였다.
- 배터리 시스템 구성 GNSS 등의 시스템 소모전류를 사전 입수하여 태양광 없이 배터리로 2일 이상 사용할 수 있도록 배터리를 선정하고 설계에 반영하였다. TRS 센서 x,y축의 경사각 측정범위는 ±30°이며, 데이터 전송간격은 1 sec, 함수비 센서는 아날로그 방식으로서 0~1000 mV, 컨트롤박스와 센서박스 내에는 각각 온도센서(-40~125 ℃)를 설치하였다.
- 셋째, 스마트폴 계측센서의 시범구축에서는 데이터 수집장치, 데이터 전송장치, 데이터 처리장치 등으로 구분되는 테스트베드를 구축하고 자체전원 공급, 무선통신 등을 위한 부대시설을 설치하여 각 부문별 기능 및 문제점을 파악, 보완하는 한편, 계측시스템의 운용 및 계측데이터 처리 및 변위추출을 위한 프로그램을 개발하였다.
- 지그를 이용하여 인위적으로 기울임을 줄 때 센서의 x축 방향과 일치시켜 경사를 주었는데, 기울기는 수평상태인 0° 부터 시작하여 5°, 10°, 15°, 20° 까지 5단계로 기울이면서 계측하였다.
대상 데이터
- 데이터 수신부는 기준국과 이동국의 GNSS 수신기 및 GNSS 안테나, RTK용 모뎀 및 무선 송·수신안테나, 전원공급장치로 이루어진다.
- 지그를 이용하여 인위적으로 기울임을 줄 때 센서의 x축 방향과 일치시켜 경사를 주었는데, 기울기는 수평상태인 0° 부터 시작하여 5°, 10°, 15°, 20° 까지 5단계로 기울이면서 계측하였다. 데이터는 동시간대의 GNSS 데이터와 데이터로거에서 무선으로 들어오는 TRS 데이터를 결합시켜 GNSSTRS 변위량 데이터를 생성하였다. 그림 8~9는 각각 10°, 20° 기울였을 때 얻어진 데이터를 나타낸다.
- 데이터로거는 다중 모니터링 지점으로부터 계측데이터를 수집할 수 있어 여러 지점을 하나의 데이터로거를 통하여 동시에 전송받을 수 있으나, 본 현장에서는 2개소의 모니터링지점만 설치하여 실험을 하였다. 대부분의 급경사지는 전원연결의 어려움이 있어 자체 전원공급이 될 수 있도록 소형 태양광발전시스템을 사용하도록 하였다.
- 본 연구에서 구축한 스마트폴 계측시스템은 데이터 수신부, 데이터 전송부, 데이터 처리부로 구성된다. 본 과제에서 개발한 GNSS기반 계측기로부터 취득되는 급경사지 변위계측데이터는 웹기반 계측관리시스템과 연계하여 급경사지를 관리할 수 있을 것이다.
데이터처리
- 스마트폴 계측센서는 GNSS 안테나 바로 밑에 TRS센서 및 자이로(gyro) 센서 등, 그리고 하단에 장착한 함수비센서로 이루어져 있으며, 스마트폴 계측시스템은 크게 데이터 수신부, 데이터 수집 및 전송부, 데이터 처리부의 세부분으로 구성되었다. 개발된 계측시스템의 적용성 평가를 위해 시험계측을 실시하고 그 결과를 분석하였다.
성능/효과
- 둘째, GNSS기반 계측센서는 WGS84 타원체를 기준으로 평면상에 투영한 TM좌표(X: Northing, Y: Easting) 및 표고 방향에서의 3차원 변위량을 얻을 수 있으나, TM좌표 방향에서의 변위량으로는 현장에서 그 변위의 발생 방향을 인식하는 것은 용이하지 않다. 따라서 본 연구에서는 사면의 경사방향(X')과 사면의 길이방향(Y')으로 변위량을 도출할 수 있도록 데이터처리 프로그램을 구축하였다.
- 수신된 GNSS 데이터에 Moving Avg.를 사용하여 변위가 일어나는 것을 늦게 발견하는 단점이 있으나, 서서히 거동하는 지반시설의 특성에는 적합한 것으로 판단되었다. 중국 Hohai Univ.
- 첫째, GNSS로 측정한 3차원 변위량만 가지고는 지반의 전도, 회전 등으로 인해 발생할 수 있는 스마트폴 안테나의 경사를 관측할 수 없으므로 안테나 내부에 설치한 TRS센서에 의한 GNSS 계측의 한계점을 보완할 수 있었다.
- 하지만 TRS센서와의 결합을 통하여 평행이동이 아닌 폴의 각도 변화를 통하여 나타난 데이터라는 것을 확인할 수 있다. 최초 GNSS의 수신부를 기울이기 전 바로 서있을 경우와 GNSSTRS와 비교했을 때 최고 1.5 cm 차이를 보이며, 평균적으로 1 cm 정도의 차이가 나타났으며 TRS 센서를 통해 얻어진 각도의 변화에 따른 회전양상을 찾아낼 수 있음을 확인하였다.
후속연구
- GNSS 안테나 밑에 TRS센서뿐 아니라 자이로(Gyro) 센서를 장착함으로써 폴의 경사도를 정밀측정하고 추후 그 측면에 아이리스(초소형) 카메라를 부착하여 현장영상까지 원격으로 탐측할 수 있도록 제작할 것이다. 또한 GNSSTRS 센서 하단에 탈착형 함수비 측정 센서폴을 연결한 일명 스마트폴 계측센서를 개발하여 강우량과 지반변위가 밀접한 관계에 있음을 고려할 때 GNSS, TRS센서, 함수비 센서를 조합한 스마트폴 계측센서는 다양한 붕괴유형에 대처할 수 있는 all-in-one 계측센서의 역할을 구현할 수 있을 것으로 기대되다.
- GNSS는 3차원 절대좌표를 취득가능하고 절대좌표를 통해 구조물 또는 지반의 상대변위를 관측함으로써 GNSS 기반의 계측시스템은 기존 측량방법의 한계를 극복하고 지반침하, 지진, 홍수, 태풍, 우천 등의 상시관측을 가능하게 할 수 있을 것으로 기대된다. 국내·외 사례를 통해 GNSS 상시계측시스템 도입은 그 당위성과 타당성을 제시해 주고 있으며 또한 Network-RTK 등 신기술과의 접목을 통한 관측 데이터의 실시간 처리로 고정밀 위치정보를 확보할 수 있게 되어 향후 방재분야 등 각종 중요시설의 위치변동을 분석할 수 있는 기초자료 확보가 가능할 것으로 보여진다.
- 국내·외 사례를 통해 GNSS 상시계측시스템 도입은 그 당위성과 타당성을 제시해 주고 있으며 또한 Network-RTK 등 신기술과의 접목을 통한 관측 데이터의 실시간 처리로 고정밀 위치정보를 확보할 수 있게 되어 향후 방재분야 등 각종 중요시설의 위치변동을 분석할 수 있는 기초자료 확보가 가능할 것으로 보여진다.
- 국내·외 사례를 통해 GNSS 상시계측시스템 도입은 그 당위성과 타당성을 제시해 주고 있으며, 미국의 GPS 현대화 계획 및 유럽의 Galileo 시스템 도입 등에 따라 GNSS 기술의 비약적인 발전을 통하여 사면 및 구조물 거동 관측을 위한 GNSS 고정밀 측위 기술은 더욱 발전될 것으로 기대된다.
- 급경사지 붕괴로 발생되는 교통의 두절과 인명손실은 엄청난 국가적 손실을 초래하고 있는 실정이므로 과학적인 급경사지 예방정책의 필요성이 증대되어 왔으며 이에 급경사 지반의 다양한 지질상태 및 붕괴유형에 적합한 계측센서를 개발하여 상시계측관리시스템에 연계할 필요성이 있다. 급경사지 상시계측관리시스템을 적용한 체계적인 관리를 통하여 사전 예방 및 사전 대응 필요성이 절실해졌으며 이를 통한 신속한 주민 대피 유도, 급경사 지정비사업 투자우선순위의 결정 등의 효과를 기대할 수 있을 것이다.
- 넷째, GNSS기반 스마트폴 계측센서는 급경사지에 대한 실시간 3차원 지반계측에 활용됨으로써 Web-EOC 계측관리시스템과 연계하여 급경사지 붕괴예측 및 사전대응체계에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
- GNSS 안테나 밑에 TRS센서뿐 아니라 자이로(Gyro) 센서를 장착함으로써 폴의 경사도를 정밀측정하고 추후 그 측면에 아이리스(초소형) 카메라를 부착하여 현장영상까지 원격으로 탐측할 수 있도록 제작할 것이다. 또한 GNSSTRS 센서 하단에 탈착형 함수비 측정 센서폴을 연결한 일명 스마트폴 계측센서를 개발하여 강우량과 지반변위가 밀접한 관계에 있음을 고려할 때 GNSS, TRS센서, 함수비 센서를 조합한 스마트폴 계측센서는 다양한 붕괴유형에 대처할 수 있는 all-in-one 계측센서의 역할을 구현할 수 있을 것으로 기대되다.
- 국내·외 사례를 통해 GNSS 상시계측시스템 도입은 그 당위성과 타당성을 제시해 주고 있으며, 미국의 GPS 현대화 계획 및 유럽의 Galileo 시스템 도입 등에 따라 GNSS 기술의 비약적인 발전을 통하여 사면 및 구조물 거동 관측을 위한 GNSS 고정밀 측위 기술은 더욱 발전될 것으로 기대된다. 또한 Network-RTK 등 신기술과의 접목을 통한 관측 데이터의 실시간 처리로 고정밀 위치정보를 확보할 수 있게 되었고 향후 안정화 단계에 이를 경우 방재분야 등 각종 중요시설의 위치변동을 분석할 수 있는 기초자료 확보가 가능해졌다.
- 본 연구에서 구축한 스마트폴 계측시스템은 데이터 수신부, 데이터 전송부, 데이터 처리부로 구성된다. 본 과제에서 개발한 GNSS기반 계측기로부터 취득되는 급경사지 변위계측데이터는 웹기반 계측관리시스템과 연계하여 급경사지를 관리할 수 있을 것이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.