초록 ▼

？철도터널 상태평가 방법 연구 및 안전진단 자료관리 S/W 개발
본 연구에서는 기존 철도터널의 상태평가 방법과 최근에 새롭게 제안된 상태평가 기준을 평가하고 그 적용성을 검토하였다. 이러한 상태평가 방법의 연구를 통하여 정밀안전진단의 외관조사, 현장조사 및 상태평가, 종합등급결정을 데이터베이스화하는 시스템을 구축하였다.
새로운 상태평가 기준은 변상의 정도를 점수화하여 대표등급을 객관적으로 부여할 수 있고 상태평가 결과를 데이터베이스화 할 수 있는 장점이 있으나, 아직까지는 적용성을 검증받지 못한 상태이다. 따라서 본 연구

？철도터널 상태평가 방법 연구 및 안전진단 자료관리 S/W 개발
본 연구에서는 기존 철도터널의 상태평가 방법과 최근에 새롭게 제안된 상태평가 기준을 평가하고 그 적용성을 검토하였다. 이러한 상태평가 방법의 연구를 통하여 정밀안전진단의 외관조사, 현장조사 및 상태평가, 종합등급결정을 데이터베이스화하는 시스템을 구축하였다.
새로운 상태평가 기준은 변상의 정도를 점수화하여 대표등급을 객관적으로 부여할 수 있고 상태평가 결과를 데이터베이스화 할 수 있는 장점이 있으나, 아직까지는 적용성을 검증받지 못한 상태이다. 따라서 본 연구에서는 기존의 정밀안전진단 자료를 이용하여 새로운 상태평가 기준의 적용성을 분석하였고, 터널의 대표등급 결정의 문제점 및 개선사항을 제시하였다.
터널유지관리시스템은 전국의 철도 터널에 대하여 구조적 안전성과 결함 등을 조사, 측정하여 향후 유지관리와 정기점검 등에 필요한 자료를 제공한다.
터널의 기본 정보와 상세 정보를 Database(DB)에 취합 관리하며, 현재 MS-Windows 2000 sever를 기반으로 개발되었다. 그리고 자체 포함된 IIS(Internet Information Service)에서 구동되며, 데이터베이스는 MS SQL 2000 server를 이용하고 있다. 터널유지 관리시스템은 웹서버에 접속하여 사용하게 되어있어, 동시에 많은 사용자가 DB에 접속하는 것은 물론, 각자의 작업 수행도 가능하다.
？System Identification을 이용한 터널진단평가 기법 개발 분야
지하구조물의 손상도를 정량적으로 평가하기 위해서는 손상전·후의 구조물 상태를 비교할 수 있는 도구가 필요하며, 이를 위해서는 손상전·후의 상태 자료가 필요하다. 특히 손상후의 자료는 실험적인 방법으로만 추출이 가능하므로, 실험자료를 효율적으로 분석할 수 있는 도구가 필수적이다. 본 연구에서는 손상전·후의 구조물 동특성을 이용하여 구조물에 내재된 손상을 추정하는 방법을 채택했으므로, 손상후 구조물의 동특성 추정의 정확도에 따라 손상판정의 정확성이 좌우된다 . 따라서 본 연구에서는 구조물의 응답자료 만을 이용, 동특성을 효과적으로 추정할 수 있는 실험적 모우드 해석 기법을 제시한다. 손상을 추정하는 전반적인 과정에는 수치해석 모델이 필요하고, 터널과 같은 지하구조물은 지반의 영향 고려 여부가 매우 중요하다. 지반을 고려하지 않고 구조물의 유한요소만으로 고유치 해석을 수행하면 지점의 부재로 해석 자체가 불가능하며, 지반의 범위를 정하고 이것을 유한요소로 모형화하여 고유치해석을 수행하는 것 또한 지반의 크기에 따라서 터널구조물의 동특성이 변화되는 부정확한 결과가 초래된다. 따라서 경계요소를 지반 모형화에 적용하고 고유치해석이 가능한 개선된 유한요소-경계요소 조합모델을 제시함으로써, 터널구조물의 손상도 평가를 수행할 수 있도록 한다.
？인터넷 원격감시 시스템 개발
CDMA무선망을 이용한 원격계측시스템을 개발하기 위해서는 임베디드회로설계 기술과 아울러 패킷망에 접속하여 데이터를 전송하기 위한 제어기능들이 구현되어야 한다. 본 연구에서는 이를 위해 CDMA기반의 원격계측을 위한 요소기술들을 다음과 같이 분류하고 연구목표를 설정하였다.
-. 터널의 단면변형을 검출하기 위한 센서의 인터페이스 기술 개발
-. 무선인터넷망 접속과 디지털센서의 제어를 위한 주제어회로 개발
-. 주제어회로와 센서와의 정보전송을 위한 인터페이스회로 및 기술개발
-. 서버 및 데이터베이스의 구축, 무선인터넷과의 패킷처리기술 및 관련 프로그래밍
상기의 요소기술개발들에 대해서 진행된 세부 사항들을 정리하면 다음과 같다.
？터널 인터넷 모니터링 운영시스템 개발
철도 터널 인터넷 계측 모니터링 운영시스템 개발을 위하여 크게 3가지 절차를 밟아 체계적인 연구를 수행하였다. 먼저 기존 터널 자동계측관리 S/W들을 분석함으로써, 사용자가 가장 원활하게 사용할 수 있는 구성 요소의 내부구조 및 Logic을 정립하였고, 그에 따라 모니터링 운영시스템을 구축하였다. 원거리 및 통신라인이 구축되어 있지 않은 일반 철도터널의 현황을 고려하여 무선 통신을 이용한 인터넷 Data 전송 시스템을 구축하였다. 따라서 사용자는 어떠한 PC에서도 프로그램만 설치하면, 인터넷선을 이용하여 Data Server에 연결한 뒤 자료를 관찰·분석할 수 있도록 하였다. 부착식 자동내공변위계로부터 수집되는 자료를 효과적으로 활용하기 위한 방안으로서, 콘크리트 라이닝에 작용하는 단면력을 역산할 수 있는 알고리즘을 개발하고, 최종적으로 축력-휨모멘트 상관도상에 도시하여 간접적으로 내구성을 판별할 수 있게 시스템 내에 관련 기능을 구축하였다.

Abstract ▼

？Topic 1
① Development of evaluation of tunnel structures
② Development of DataBase system to buildup the appearance and site investigation, defect index, and the soundness rating at the stage of detailed tunnel inspection
？Topic 2
① Development of experimental modal analysis
② Develo

？Topic 1
① Development of evaluation of tunnel structures
② Development of DataBase system to buildup the appearance and site investigation, defect index, and the soundness rating at the stage of detailed tunnel inspection
？Topic 2
① Development of experimental modal analysis
② Development of FE-BE coupling model for considering the property of soil or rock
③ Assessment of tunnel damage using SI technique
？Topic 3
① Development of sensors for detecting the convergence variation of the tunnel ling
② Development of main control board for controlling the connection with the CDMA packet network and gathering the data from each sensor
③ Design of the server and database
？Topic 4
① Development of internet-based remote monitoring system.
② Development of a logic computing the sectional forces of the concrete lining from displacement measurements

목차 Contents

• 표지 ...1
• 제출문 ...2
• 요약문 ...4
• SUMMARY ...17
• 목차 ...24
• 표차례 ...27
• 그림차례 ...30
• Contents ...35
• List of tables ...38
• List of figures ...41
• 제1장 서론 ...47
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ...51
• 가. 국내 기술동향...51
• 나. 국외 기술동향...52
• 다. 기술동향 분석 결론...53
• 제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 ...54
• 제1절 상태평가 방법 및 정밀안전진단자료의 DB화 ...54
• 1. 상태평가 방법 연구 ...55
• 가. 개요 ...55
• 나. 기존의 상태평가 방법 ...56
• 다. 외국의 상태평가 방법 ...60
• 라. 새로운 상태평가 방법 ...64
• 마. 새로운 상태평가의 적용성 분석 ...73
• 2. 터널 안전진단 관리 시스템 개발 ...99
• 가. 터널유지관리시스템의 개발 환경 ...99
• 나. 시스템 구성 ...101
• 제2절 SI기법을 이용한 터널 진단 및 평가 기법 개발 ...133
• 1. 실험적 모우드해석 ...134
• 가. 주파수영역 방법 ...135
• 나. 시간영역 방법 ...137
• 다. 수치 시뮬레이션 해석 ...148
• 라. 실내 모형 실험 ...156
• 2. 지반 물성을 고려한 지하구조물 모형화 ...167
• 가. 지하구조물의 모형화 ...168
• 나. 유한요소 정식화 ...168
• 다. 경계요소 정식화 ...173
• 라. 유한요소-경계요소 조합해석 ...186
• 마 . 지반을 고려한 지하구조물의 실험적 모우드해석 ...192
• 3. 응답자료를 이용한 터널의 손상도 추정 ...206
• 가. 손상전.후 지하구조물의 고유치해석 ...208
• 나. 손상후 모델의 실험적 모우드해석 ...213
• 다. 손상도 추정 ...234
• 4. 소결 ...237
• 제3장 연구개발 수행내용 및 결과 ...239
• 제3절 터널 인터넷 원격감시 및 모니터링 운영시스템 개발 ...239
• 1. 터널 유지관리 자동계측 운영 시스템(H/W부문) 개발 ...242
• 가. 센서시스템 ...242
• 나. 주제어콘트롤러(Main Control Board : Wisstem.MCB) ...249
• 2. 터널 유지관리 자동계측 운영 시스템(S/W부문) 개발 ...250
• 가. 구성요소의 내부구조 및 Logic 정립 ...250
• 나. 개발된 Logic에 따른 S/W 프로그래밍 ...257
• 3. 단면력 역산 및 축력/휨모멘트 상관도 알고리즘 개발 ...270
• 가. 내공변위 산출 알고리즘 ...270
• 나. 단면력 역산 알고리즘 ...272
• 다. 무근 콘크리트 라이닝의 단면력 역산 파라미터 ...274
• 라. 철근 콘크리트 라이닝의 단면력 역산 파라미터 ...274
• 마. 무근 콘크리트 라이닝의 축력-휨모멘트 상관도 ...281
• 바. 철근 콘크리트 라이닝의 축력-휨모멘트 상관도 ...285
• 4. 시험계측 적용 및 결과 분석 ...292
• 가. 시험계측 현장 및 계측시스템 설치 ...292
• 나. 시험계측시스템의 구현 및 개발 ...298
• 다. 계측결과 및 고찰 ...299
• 제4절 연구수행 결과 ...302
• 제4장 연구개발목표 달성도 ...306
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ...310
• 제6장 참고문헌 ...312