초록 ▼

최종목표
본 과제는 ‘유비쿼터스 기술을 이용한 긴장재 모니터링 및 상태 평가 시스템 개발’을 최종 목표로 하며, 다음과 같은 연구 내용을 포함함.

○ 임피던스 기반의 정착부 및 긴장재 진단 기술 개발
○ 유비쿼터스 기술을 활용한 정착부 및 긴장재 모니터링 기술 개발
개발내용 및 결과
○ 3-Hole 정착부의 시뮬레이션을 통한 긴장력 변화에 따른 정착부응력 변화 및 이에 따른 임피던스 신호 분석
○ 3-Hole 정착부에서의 실험을 통해 긴장력 변화에 따른 임피던스 신호를 획득/분석하여 긴장력 및 정착

최종목표
본 과제는 ‘유비쿼터스 기술을 이용한 긴장재 모니터링 및 상태 평가 시스템 개발’을 최종 목표로 하며, 다음과 같은 연구 내용을 포함함.

○ 임피던스 기반의 정착부 및 긴장재 진단 기술 개발
○ 유비쿼터스 기술을 활용한 정착부 및 긴장재 모니터링 기술 개발
개발내용 및 결과
○ 3-Hole 정착부의 시뮬레이션을 통한 긴장력 변화에 따른 정착부응력 변화 및 이에 따른 임피던스 신호 분석
○ 3-Hole 정착부에서의 실험을 통해 긴장력 변화에 따른 임피던스 신호를 획득/분석하여 긴장력 및 정착부 모니터링을 위한 알고리즘 개발
→ 앵커헤드와 베어링 플레이트에서 획득한 임피던스 신호의 RMSD 지수와 긴장력간의 상관관계 및 각 센서의 RMSD 지수간 상관관계를 분석하여, 긴장력 저하와 정착부 손상을 구분하여 진단 가능.
○ 3-Hole 정착부에서의 실험을 통해 환경인자(온도, 습도)에 따른 영향 분석
→ 온도에 의한 영향이 지배적으로 나타남. 온도 변화에 의해 임피던스 신호가 주파수축을 따라 이동하기 때문에, 이를 보상하는 RMSD 지수를 새롭게 제안함. 수정된 RMSD 지수를 통해 온도 변화 하에서 긴장력을 효과적으로 추정함. 한편, 습도에 의한 영향은 미미함.
○ 19-Hole 정착부에서의 실험을 통해 개발 기술 검증
→ VSL Korea의 도움으로 실제 텐던이 삽입되어 있는 19-Hole 정착부에서 실험을 수행함. 실험 결과, 제안된 개발 기술이 효과적으로 실규모 구조물에 적용될 수 있음을 확인.
○ 3-Hole 정착부에서의 실험을 통해 소형 유/무선 임피던스 센서노드의 적용 가능성 확인
→ 타 과제를 통해 개발된 소형 유/무선 임피던스 센서노드를 통해 3-Hole 정착부에서 긴장력에 따른 임피던스 신호를 획득한 후 제안 기술을 적용함. 정착부 및 긴장재 모니터링에 효과적으로 사용될 수 있음을 확인.
○ 시뮬레이션을 통한 부착식 텐던에서의 적용 가능성 확인
→ 제안된 기술을 부착식 텐던에 적용하기 위해서는 추가적인 응력 해석이 필요함. 실제 정착부 구조물에서 실험을 통해 RMSD 지수와 정착부 응력 사이의 관계를 획득하고, 응력 해석을 통해 유효 긴장력과 정착부 응력 사이의 관계를 구한 다음, 이를 데이터베이스로 구축함. 이후 모니터링을 수행함.
기술개발배경
○ 기전 임피던스 기법은 고주파수 대역의 임피던스 신호 변화를 통해 구조물의 건전성을 평가함. 고주파수 대역을 사용하기 때문에 구조물의 미세한 변화 및 국부적 손상에 민감하게 반응하고, 측정이 용이하다는 장점이 있음. 본 연구진을 포함한 많은 연구진이 교량, 건물, 파이프라인 등 다양한 구조물에 임피던스 기법을 적용·활용하고 있음.

○ 본 연구에서는 기전 임피던스 기법을 통해 원전 구조물의 정착부 상태 및 긴장력을 진단할 수 있는 기술을 개발하는 것을 목표로 함. 실제 원전 구조물에 부착된 센서로부터 계측을 수행할 수 있게 함으로써, 보다 효율적이고 정확한 상태 평가가 이루어질 수 있도록 하고자 함. 추후 원전시설물의 수요 및 건설이 증가함에 따라 제안된 기술의 필요성 및 중요성이 증가할 것으로 판단됨.
핵심개발기술의 의의
○ 정착부 진단 및 긴장력 추정을 위한 신규 개발 기술임.

○ 기존의 기법에 비해 비용이 저렴하고 지속적인 모니터링이 가능하다는 장점이 있음.
적용분야
○ 원전시설물 (배관, 원전설비 등) 모니터링
○ 교량, 건물 등에 시공되는 긴장재 모니터링
○ 봉, 관 형태의 구조물 모니터링

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 4
• <기술개발사업 주요 연구성과> ... 9
• 목차 ... 13
• 제 1 장 서 론 ... 14
• 제 1 절 개발기술의 중요성 및 필요성 ... 14
• 제 2 절 국내.외 관련 기술의 현황 ... 14
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적.경제적 파급 효과 ... 19
• 제 2 장 기술개발 내용 및 방법 ... 21
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 21
• 제 2 절 단계 목표 및 평가 방법 ... 23
• 제 3 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 24
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 79
• 제 1 절 연구개발 최종 결과 ... 79
• 1. 연구개발 추진 일정 ... 79
• 2. 연구개발 추진 실적 ... 80
• 3. 마일스톤 점검계획 대비 연구 성과 ... 81
• 4. 기술개발 결과의 유형 및 무형 성과 ... 84
• 제 2 절 연구개발 추진 체계 ... 85
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 86
• 참고문헌 ... 88
• 끝페이지 ... 91