초록 ▼

최근 들어 전 세계적으로 대형 토목 및 건축 구조물과 같은 사회기반시설(Infrastructure)에 대한 구조적 안정성 확보를 위해 장기적 또는 상시적 계측을 통한 유지관리 시스템을 개발 및 적용하는 사례가 증가하고 있다.
대형 토목구조물 중에서 대표적인 사례인 교량의 상태를 항상 감시하고 교량의 이상유무를 판단하는 것은 매우 중요한 일이다. 교량 등의 대형 구조물의 사고는 막대한 인명피해와 물질적인 손실을 우리 사회에 끼친다. 더 나가 이런 사고는 국민들의 정신 건강과 대외적인 국가의 이미지에도 심각한 피해를 준다. 사고를

최근 들어 전 세계적으로 대형 토목 및 건축 구조물과 같은 사회기반시설(Infrastructure)에 대한 구조적 안정성 확보를 위해 장기적 또는 상시적 계측을 통한 유지관리 시스템을 개발 및 적용하는 사례가 증가하고 있다.
대형 토목구조물 중에서 대표적인 사례인 교량의 상태를 항상 감시하고 교량의 이상유무를 판단하는 것은 매우 중요한 일이다. 교량 등의 대형 구조물의 사고는 막대한 인명피해와 물질적인 손실을 우리 사회에 끼친다. 더 나가 이런 사고는 국민들의 정신 건강과 대외적인 국가의 이미지에도 심각한 피해를 준다. 사고를 미연에 방지하고 시설물을 적절하게 관리함으로서 수명을 늘리고 시설물의 효율성을 높이기 위해서는 구조물 등에 대한 지속적인 감시와 안전성 평가가 반드시 필요하다. 이러한 요구로 인해 현재 국내에는 중요의 교량구조물에 유선 방식을 이용한 상시 감시 시스템을 구축, 운영하고 있으나 교량 통합관리 시스템으로서의 성능은 기초적인 수준에 머물고 있다. 기존 시스템은 수입 센서와 계측기기 및 소프트웨어를 주로 사용하고 있다. 각각의 제품들이 기술 및 사양이 상이하고 우리나라의 실정에 부적합한 면이 많아 전체 시스템이 주요 성능을 효율적으로 발휘하지 못한다. 또한 교량 및 구조물의 안전관리하기 위한 신호처리 프로그램과 안전성 평가 소프트웨어 등이 국내 실정에 맞게 최적화 되어 있지 못하다. 따라서 본 연구에서는 대형 및 중?소형 교량의 안전 진단과 효율적인 관리를 하기 위하여 무선통신 기반의 구조물 계측센싱 시스템을 개발하고, 이에 적합한 Web기반 네트워크를 구성하여, 사용자가 쉽게 유지/관리할 수 있는 시스템을 개발하고자 한다. 또한, 구조물의 안전성을 가장 효율적으로 평가하기 위한 센서의 선정, 설치 기술과 인공지능을 이용한 안전성평가 기술을 개발하고, 우리나라에서의 운영에 적합하도록 관리 시스템을 직접 개발하고자 한다.

목차 Contents

• 표지...1
• 제 출 문...3
• 요 약 문...5
• 목 차...11
• 제 1 장 서 론...24
• 제1절 연구 배경 및 필요성...24
• 제2절 연구개발목표...25
• 1. 최종목표...25
• 가. 연구개발목표...25
• 나. 최종목표의 성격 및 설정근거...26
• 2. 연차별 연구목표...29
• 제3절 연구 내용 및 범위...30
• 1. 1차년도 연구 내용 및 범위...30
• 가. 계측인자 설정 및 안전성 평가 항목 선정...30
• 나. 센서 교정 기술 및 이상상태 발생 감지기법 실용화...30
• 다. 교량 감시에 적합한 무선통신 모듈 개발...30
• 라. DB 및 System S/W개발...31
• 2. 2차년도 연구 내용 및 범위...31
• 가. 시제품 개발 및 현장 적용...31
• 나. 교량 안전성 평가를 위한 부가 기술 개발...31
• 다. 현장상황에 최적화된 Protocol 및 기기간 Interface 개발...31
• 라. 안전성 평가용 S/W 개발...31
• 3. 3차년도 연구 내용 및 범위...32
• 가. 전체 시스템 통합 및 상품화...32
• 나. 기타 구조물 적용성 검토...32
• 다. 현장 검증용 PDA 적용기술 개발...32
• 제4절 연구 추진체계...33
• 1. 연구개발 추진체계...33
• 2. 연차별 세부 추진계획 및 방법...34
• 가. 1차년도 세부 추진계획 및 방법...34
• 나. 2차년도 세부 추진계획 및 방법...35
• 다. 3차년도 세부 추진계획 및 방법...36
• 제 2 장 국내.외 기술개발 현황...37
• 제1절 국내.외 교량 유지관리 계측시스템 관련 기술개발 현황...37
• 1. 교량 유지관리 계측기술 관련 연구 동향...37
• 가. 교량 유지관리 계측의 개요...37
• 나. 계측시스템 구성요소 기술...38
• 다. 국내.외 관련 연구동향...41
• 2. 교량 유지관리 계측시스템H /W 및 S/W 개발 현황...48
• 가. 교량 유지관리 계측시스템의 기술 동향...48
• 나. 국내.외 교량 계측시스템 개발 현황...48
• 다. 관련개발기술 현황 분석...66
• 제2절 국내.외 무선통신 센서 네트워크 관련 기술 동향...68
• 1. 무선통신 센서 네트워크 기술 동향...68
• 가. 무선센서 네트워크 구성기술...68
• 나. 무선 계측센서 기술...68
• 다. 무선 네트워크 기술...70
• 2. 무선통신 센서 네트워크 장비 개발동향...71
• 가. MEMS 기반 첨단 무선센서 개발동향...71
• 나. 무선 네트워크 기술 개발동향...72
• 제 3 장 연구개발수행내용 및 결과...79
• 제1절 무선통신 센서 시스템의 개발 ...79
• 1. 개요...79
• 2. 무선 센서 모듈의 개발...79
• 가. 센서 모듈의 개발 진행 과정...81
• 나. 센서 모듈의 하드웨어...83
• 다. 센서 모듈의 소프트웨어...93
• 라. AP(Access Point) 모듈의 하드웨어와 소프트웨어...96
• 3. 무선 센서 모듈의 통신 알고리즘...98
• 가. 무선 통신 알고리즘...98
• 나. Protocol의 성능 개선 및 통신 프로그램의 보완...106
• 4. 개발된 무선 모듈 성능 요약...109
• 가. 성능...109
• 나. 국내외 연구결과와의 비교...109
• 5. 무선센서 시스템의 모의시험...110
• 6. 결론...112
• 제2절 교량의 안전성 평가항목 고찰 및 알고리즘 개발...113
• 1. 교량의 안전성 관리를 위한 계측 시스템...113
• 가. 안전 감시시스템의 목적 및 필요성...113
• 나. 안전감시시스템의 안전성 평가...113
• 다. 교량 계측 연구개발 동향 분석...114
• 라. 계측인자 설정 및 안정성 평가 항목 선정...115
• 2. 자동계측 시스템...118
• 3. 교량 유지관리 시스템...119
• 가. 계측시스템을 통한 교량 유지관리...119
• 나. 교량의 유지관리 시스템의 개발...121
• 다. 교량 유지관리 계측시스템의 정보제공 목적...122
• 4. 계측데이터 분석 알고리즘 및 방법론...123
• 가. 데이터 분석 과정...123
• 나. 데이터 신호처리...123
• 5. 국내.외 교량 이상거동감지 분석기술 현황...130
• 6. 시스템 인식기법...131
• 가. 시스템인식기법의 개념...131
• 나. 장기계측시스템 분야에서 적용...132
• 다. 역문제...133
• 7. 상시진동을 이용한 장기계측 시스템...133
• 가. 이론적 요소...134
• 나. 신호와 데이터 처리시스템...135
• 8. 교량의 안전성 평가 시스템...136
• 제3절 통합 안전성 관리 시스템 구축...138
• 1. 시스템 개요...138
• 2. 시스템 개발범위 및 전체 구성...139
• 3. 시스템 구축 환경...142
• 가. 시스템 개발 적용 기술...143
• 나. 프로그램의 실행 환경...144
• 4. 개발 시스템 인터페이스 기본구성...145
• 가. 초기 로그인 화면...147
• 나. 메인 화면...148
• 다. 환경설정...149
• 라. 채널관리...151
• 5. 시스템 주요기능...153
• 가. 수집데이터 분석...153
• 나. 교량 안전성 판단 시뮬레이션 시스템...155
• 다. 차량 유동을 고려한 교량 안전성 진단 알고리즘 및 시스템...162
• 6. Web 및 Mobile 기술 기반의 사용자 시스템 구현...166
• 가. Web기반의 관리 프로그램 인터페이스 구성...167
• 나. PDA용 현장 관리 프로그램 인터페이스 구성...172
• 제4절 시스템 성능평가를 위한 실험 및 검증...173
• 1. 개요...173
• 2. 센서의 성능 비교 분석...173
• 가. 센서장치 구성...173
• 나. 센서 성능 실험...179
• 다. 센서 성능 비교 실험 (강재 캔틸레버보)...181
• 라. 센서 성능 비교 실험 (나무판)...184
• 3. 무선 계측장치의 성능 비교 분석...187
• 가. 유선 계측장치와의 비교실험...187
• 나. 가진기를 통한 유선 계측장치와의 비교실험...188
• 4. 무선 계측장치의 현장실험 비교 분석...203
• 가. 새만금지구 가력배수갑문교량 현장실험...203
• 나. 전주월드컵 경기장...209
• 다. 영종대교...215
• 라. 실험결과...219
• 제 4 장 연구개발목표 달성도 및 관련분야에의 기여도...220
• 제1절 연구개발목표 달성도...220
• 제2절 대외 기여도...223
• 1. 기술적 측면...223
• 2. 경제.산업적 측면...223
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획...225
• 제 6 장 참고문헌...232
• 1. 국내문헌...232
• 2. 국외문헌...234
• 부록...238
• 부록 A. CPU 센서 모듈 프로그램...240
• 부록 B. C/S 프로그램 목록...252
• 부록 C. C/S 프로그램 사양서...262
• 부록 D. WEB 프로그램 사양서...394