소규모 민간 건축물을 위한 최적의 붕괴 위험 감지 모니터링 시스템 설치 방안 연구 A Study on the Installation of the Optimized Collapse Risk Detection Monitoring System for Small-Scale Private Buildings원문보기
연구목적: 본 연구는 재난 안전 사각지대에 있는 소규모의 민간 건축물을 대상으로 건축물의 위험징후를 분석하고 계측기술을 개발하기 위한 건축물 모니터링 시스템 설치 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 연구방법: 건축물 위험거동의 원인, 모니터링 계측 기기의 구성요소, 계측기기 설치 위치, 관리 방안 등을 제시한다. 연구결과: 계측기기는 필수적으로 가속도센서, 기울기센서, 자이로센서, GPS 등이 포함된다. 계측장치는 기둥의 높이와 단면적을 고려해야 한다. 결론: 본 연구의 결과는 소규모 민간 건축물에서 발생할 수 있는 건축물 붕괴로부터 발생하는 재난을 대비하여 재난 안전 역량 강화를 할 수 있다.
연구목적: 본 연구는 재난 안전 사각지대에 있는 소규모의 민간 건축물을 대상으로 건축물의 위험징후를 분석하고 계측기술을 개발하기 위한 건축물 모니터링 시스템 설치 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 연구방법: 건축물 위험거동의 원인, 모니터링 계측 기기의 구성요소, 계측기기 설치 위치, 관리 방안 등을 제시한다. 연구결과: 계측기기는 필수적으로 가속도센서, 기울기센서, 자이로센서, GPS 등이 포함된다. 계측장치는 기둥의 높이와 단면적을 고려해야 한다. 결론: 본 연구의 결과는 소규모 민간 건축물에서 발생할 수 있는 건축물 붕괴로부터 발생하는 재난을 대비하여 재난 안전 역량 강화를 할 수 있다.
Purpose: The purpose of this study is to analyze the danger signs of buildings and present a plan to install a building monitoring system to develop measurement technology for small private buildings in the blind spot of disaster safety. Method: The cause of building risk behavior, components of mon...
Purpose: The purpose of this study is to analyze the danger signs of buildings and present a plan to install a building monitoring system to develop measurement technology for small private buildings in the blind spot of disaster safety. Method: The cause of building risk behavior, components of monitoring measuring equipment, location of measuring equipment installation, management plan, etc. are presented. Result: Measuring instruments essentially include acceleration sensors, tilt sensors, gyro sensors, GPS, etc. The measuring instrument should take into account the height and cross-sectional area of the pillar. Conclusion: The results of this study can strengthen disaster safety capabilities in preparation for disasters arising from building collapses that may occur in small private buildings.
Purpose: The purpose of this study is to analyze the danger signs of buildings and present a plan to install a building monitoring system to develop measurement technology for small private buildings in the blind spot of disaster safety. Method: The cause of building risk behavior, components of monitoring measuring equipment, location of measuring equipment installation, management plan, etc. are presented. Result: Measuring instruments essentially include acceleration sensors, tilt sensors, gyro sensors, GPS, etc. The measuring instrument should take into account the height and cross-sectional area of the pillar. Conclusion: The results of this study can strengthen disaster safety capabilities in preparation for disasters arising from building collapses that may occur in small private buildings.
따라서 본 연구는 재난안전 사각지대에 놓인 건축물들이 위험 징후 상황시 신속한 대피를 할 수 있도록 시설물 센서 모니터링을 위한 최적의 센서위치와 분석을 위한 신호 처리 기술을 확보할 수 있는 최적의 위험징후 감지장치를 구성할 수 있는 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 본 연구의 결과는 건축물 위험징후를 분석하고 계측기술을 개발하는데 활용이 가능하다.
본 연구는 재난안전 사각지대에 놓인 민간 소규모 건축물에서 건축물 위험 징후 상황시 신속한 대피를 할 수 있는 최적의 센서 모니터링 구축 방안을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 건축물 위험 판단 주요거동 원인을 파악하여 거동 분석에 적합한 모니터링 구축 방안과 계측 장치의 최적 설치 위치를 제시하였다.
제안 방법
그러나 본 모니터링 시스템은 실시간 입력 데이터를 관찰하고 분석하는 상시 인력이 필요하고 데이터 수집에 많은 시간과 비용이 들어 경제적으로 효율성이 떨어진다. 따라서 모든 건축물에 모니터링을 하기 보다 국가 안전 주요 시설이나 붕괴 가능성이 높아 인명 피해가 예상되는 건축물들을 선택하여 모니터링을 실시한다. 최근에는 국가의 주요 사회기반 시설물의 건전성을 모니터링(Structural Health Monitoring : SHM)하여 구조적 이상 상태를 조기 검진하고 대처하는 것이 재난 대응에 필수적 요소로 포함된다(한국구조물진단유지관리공학회, 2016).
기울기 센서는 2축으로 되어 건축물의 기울기를 감지해준다. 배선을 최소하하기 위해 통신은 유선과 무선wifi방식을 모두 사용하며, GPS는 위치확인과 시간감지를 위해 사용하며 실내에서는 RTC로 대체한다.
(1998)에 의해 최초 도입된 이후, 다양한 스마트 센서의 하드웨어와 소프트웨어가 개발되어 활용되었다. 스마트 센서 개발과 관련하여 초기의 주요 연구방향은 개발된 모니터링 센서 시스템 성능확인을 위한 실험과 단기적으로 모니터링 성과를 보고하는 형식으로 진행되었다. Swartz et al.
본 연구는 재난안전 사각지대에 놓인 민간 소규모 건축물에서 건축물 위험 징후 상황시 신속한 대피를 할 수 있는 최적의 센서 모니터링 구축 방안을 제시하는 것을 목적으로 하였다. 이를 위해 건축물 위험 판단 주요거동 원인을 파악하여 거동 분석에 적합한 모니터링 구축 방안과 계측 장치의 최적 설치 위치를 제시하였다.
대상 데이터
건축물 변이 감지장치는 설하중이나 풍하중, 침하 등과 같은 비 정상적 외부하중이 예상되는 취약 부재로 선정한다. 변위나 변형률이 크게 작용하는 기둥 부재는 기둥의 하부와 상부 모두 설치하고, 보 부재의 경우 경간이 큰 부분의 중앙 부분에 설치한다.
데이터처리
최초 모니터링 시스템과 계측기를 설치 한 후 최소 4주 이상의 일주일 단위로 계측값을 측정하여 평균값을 도출하고, 분기별 계측 평균값을 산정한다. 유지 관리는 건축 관리장이 관리 대장을 작성하여 관리한다.
후속연구
건축물의 구조적 결함이나 각종 자연 재해로부터 발생할 수 있는 건축물 붕괴를 사전에 대비하여 안전관리 역량 강화를 기대한다. 본 연구는 소규모 민간 건축물의 최적 감지 모니터링 시스템 구축 방안으로 향 후 일반 건축물과의 위험 판단 주요거동의 차이점, 기존 보편화된 계측기와의 차이 등과 관련된 후속 연구가 필요하다.
본 연구를 활용성으로 민간 소규모 건축물에서 위험 징후를 파악하고, 이를 분석하여 경제적이고 간단한 계측 기술을 개발할 수 있다. 모든 건축물에 모니터링 시스템을 설치하여 건축물 붕괴 등에서 발생하는 인명피해를 최소화 할 수 있다.
따라서 본 연구는 재난안전 사각지대에 놓인 건축물들이 위험 징후 상황시 신속한 대피를 할 수 있도록 시설물 센서 모니터링을 위한 최적의 센서위치와 분석을 위한 신호 처리 기술을 확보할 수 있는 최적의 위험징후 감지장치를 구성할 수 있는 방안을 제시하는 것을 목적으로 한다. 본 연구의 결과는 건축물 위험징후를 분석하고 계측기술을 개발하는데 활용이 가능하다. 특히 재난안전 사각지대에 놓인 소규모 민간 노후 건축물을 대상으로 보급형 위험징후 감지장치 개발의 기반을 구축하는 것은 건축물의 구조적 결함에 의한 붕괴 및 파손과 대설과 같은 자연재해로 부터의 붕괴 등 다양한 재난으로부터 실시간으로 위험 거동 징후를 파악하여 재산피해와 인명피해를 최소화 하고 안전관리 역량을 강화할 수 있다.
건축물은 시간이 지날수록 안전도가 감소한다. 현재 우리나라에 건설된 건축물들은 사용기간이 길지 않아 내구성 저하로 피해를 입는 경우는 적지만, 향 후 시간이 지나 기존 건축물들이 자연재해 등에 노출되어 피해가 증가할 것으로 예상된다. 또한 건축물의 주요 구조 안전성은 확보되어도 비구조재 탈락과 손실로 인해 유지 관리에 경제적 손실이 발생하며, 심지어 인명피해까지 발생시킬 수 있다.
참고문헌 (10)
Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection (2016). Sustainable Repair and Reinforcement Technique for Concrete Structures, Kimoondang, Seoul.
Ministry of Land, Infrastructure and Transport (2021). Statistics on the Status of Buildings.
Ministry of the Interior and Safety (2022). Disaster Yearbook 2021 (Social disaster).
National Disaster Management Research Institute (2016). Actual Measurement Analysis for Hazardous Movements of Facilities Based on Sensor Monitoring, National Disaster Management Research Institute.
Presidential Commission on Architecture Policy (2015). Emergency Management for Building Public Safety Against Earthquake and Climate Change Hazards.
Rice, J.A., Spencer Jr, B.F. (2008). "Structural health monitoring sensor development for the Imote2 platform."?Proceedings of In The 15th International Symposium on: Smart Structures and Materials & Nondestructive?Evaluation and Health Monitoring, International Society for Optics and Photonics, Urbana, IL USA, pp. 1-12.
Straser, E.G., Kiremidjian, A.S. (1998). A Modular, Wireless Damage Monitoring System for Structures. John A.?Blume Earthquake Engineering Center, Stanford, CA, USA.
Swartz, R.A., Jung, D., Lynch, J.P., Wang, Y., Shi, D., Flynn, M.P. (2005). "Design of a wireless sensor for scalable?distributed in-network computation in a structural health monitoring system." Proceedings of 5th International?Workshop on Structural Health Monitoring, Stanford, CA, USA, pp. 1570-1577.
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