초록 ▼

IV. 결론
본 연구의 최종목적은 터널재해예방 계측 기술 개발을 위해 기존 자동 계측기의 체계적 활용 및 데이터 관리 시스템 개발, 반도체 제작 기술인 MEMS (MicroElectroMechanical System) 기술을 활용한 소형 무선 계측기의 개발 및 활용기술 개발, 계측 데이터 관리 시스템의 개발 및 그 활용 기술 개발에 있다 .4차년도 연구의 세부 목표는 1) 기존 계측기의 무선화 시제품 현장실험. 2) MEMS 기반 발파 진동계 시제품 개발. 3) 계측 데이터 프로토콜 및 데이터관리 시스템을 설계하는 것이다 본

IV. 결론
본 연구의 최종목적은 터널재해예방 계측 기술 개발을 위해 기존 자동 계측기의 체계적 활용 및 데이터 관리 시스템 개발, 반도체 제작 기술인 MEMS (MicroElectroMechanical System) 기술을 활용한 소형 무선 계측기의 개발 및 활용기술 개발, 계측 데이터 관리 시스템의 개발 및 그 활용 기술 개발에 있다 .4차년도 연구의 세부 목표는 1) 기존 계측기의 무선화 시제품 현장실험. 2) MEMS 기반 발파 진동계 시제품 개발. 3) 계측 데이터 프로토콜 및 데이터관리 시스템을 설계하는 것이다 본 연구의 수행 결과는 다음과 같다.

첫째, 지그비 (Zigbee) 기술을 사용하여 개발된 기존 터널 계측에 다수 활용되고 있는 진동현 방식의 계측기(변형률 내공변위 간극수압 록볼트 축력 등) 무선화 모율을 시공중인 터널에서 활용도를 시험하였다 . 시험결과 유선 배선 시간의 1/5정도의 시간에 설치가 가능하였으며, 통신장애, 오작동 없이 계측값을 수신하였다.
둘째, 전년도의 문제점을 보완한 MEMS 기반 터널 발파 진동 측정 계측기 시작품을 제작하였으며, 소형화, 저전력화를 달성하였다 프로토타입 MEMS 진동센서는 3 축 방향의 가속도 변화를 감지하여 진동을 측정하도록 하며, 회로는 수직 축을 포함한 3축 검지 신호 간의 감도 차이를 보정할 수 있는 알고리즘을 구현하였다 - 또한 회로는 3축 진동 센서의 실제설치 사용 시 발생할 수 있는 설치 오차를 자동 또는 반자동으로 검지 및 판단하여 보정할수 있는 알고리즘을 가지도록 되어 있다.
셋째, 다수 터널의 다량으로 발생하는 데이터의 효율적인 처리, 모니터링 및 역구조해석이 가능한 계측 데이터 관리 시스템의 개발을 수행하였다.
(출처 : 요약문)

Abstract ▼

Tunnel measurement for construction can be divided into daily management measurement measurement and representative point measurement. The daily management measurement is subject to all the construction area. which is to confirm the safety of the tunnel construction. The representative point measure

Tunnel measurement for construction can be divided into daily management measurement measurement and representative point measurement. The daily management measurement is subject to all the construction area. which is to confirm the safety of the tunnel construction. The representative point measurement is subject to a representative ground or the first excavation area. which is to confirm the distribution of plasticity areas and movement such as support stress in order to verify the safety and design feasibility of support and to prepare the construction for future excavations.
The developed vibration sensor is a capacity-type vibration sensor that can read changes in the capacitance in accordance with external input acceleration. The accelerator consists of one proof mass and four support beams. The sensing electrode is arranged in the right and left of the proof mass. It is designed to be a reverse between the movement direction of the proof mass and the change direction of the capacitance , which is called as the differential capacitance sensing method. This method improves linearity compared with single capacitance sensing.
A Vibration sensor using MEMS manufacturing technology developed by a semiconductor manufacturing process. The sensor was made through a total of two lithographic processes and a total of three etching processes. Athin g이 d film was formed on the S0I (Silicon On Insulator) wafer, and then the thin film became the g이d pad that would connect to the external signal processing circuit through lithography and etching processes. The pad was changed into a sensor-type through lithography and etching processes , and finally , when the silicon dioxide film that fixes the moving part of the sensor is removed in the last etching process , the vibration sensor is completed.
We configured the MEMS vibration sensor modu1e by equipping the MEMS-based vibration sensor on a signal processing circuit in a PCB. The measured value of vibration is shown as a O.2V ~ 1V output vo1tage. When calculated, vibration unit [g] and [Hz] were used. Here , we can determine the operational process through calibration with the standard vibration generator. However, the process is not included in this study, but it is planned in the future.
(출처 : Executive Summary)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 3
• Executive Summary ... 6
• 목차 ... 11
• 표목차 ... 13
• 그림목차 ... 14
• 제1장 서론 ... 17
• 1. 연구의 필요성 ... 17
• 1.1 체계적인 터널 계측 데이터 획득의 필요성 ... 17
• 1.2 기존 계측기의 문제점 ... 18
• 1.3 사업의 목표와 관련하여 세부과제 수행의 필요성 ... 18
• 2. 최종목표 ... 19
• 3. 연차별 연구 목표 ... 20
• 제2장 추진실적 ... 21
• 1. 세미나 개최 및 참가 ... 21
• 2. 교육 훈련 ... 22
• 3. 정량적 발표 실적 ... 22
• 제3장 연구수행내용 ... 23
• 1. 기술개발 동향 분석 ... 23
• 1.1 터널 유지관리 관련 기존 연구 동향 ... 23
• 1.2 MEMS 기술 동향 ... 26
• 1.3 MEMS 기술의 건설산업 활용현황 조사 ... 30
• 1.4 국외 출장을 통한 MEMS 활용 계측기 개발 현황 조사 ... 38
• 1.5 협력 체계 구축 ... 40
• 2. 터널 계측 작업 분석 ... 42
• 2.1 터널 계측 작업 분석 ... 42
• 2.2 계측 요소기술 테스트 및 활용방안 정립 ... 58
• 3. MEMS기반 진동계 시제품 개발 ... 61
• 3.1 개발 목적 및 기존 진동계 분석 ... 61
• 3.2 MEMS 가속도 센서 설계 ... 68
• 3.3 MEMS 가속도 센서 제작 ... 70
• 3.4 가속도 센서의 신호 증폭 회로 제작 ... 72
• 3.5 MEMS 가속도 센서의 측정 ... 73
• 3.6 Active RF 송수신 모듈 인식능력 실험 ... 76
• 3.7 무선 센서 네트워크 (Wireless Sensor Networks) 구성 (안) ... 84
• 3.8 결론 ... 85
• 4. MEMS기반 진동계 시제품 성능 시험 ... 86
• 4.1 시험방법 ... 86
• 4.2 시험 결과 및 분석 ... 87
• 4.3 성능 분석 ... 90
• 4.4 개선 사항 ... 92
• 5. MEMS 기반 진동계 소자 설계 개선 ... 94
• 5.1 1차 설계 및 제작 결과 ... 94
• 5.2 2차 설계 및 제작 결과 ... 96
• 5.3 3차 설계 및 제작 결과 ... 98
• 5.4 4차 설계 및 제작 결과 ... 105
• 6. MEMS 기반 진동계의 활용방안 ... 111
• 6.1 MEMS 기반 무선 발파 진동계의 개발 개요 ... 111
• 6.2 개발 시제품의 요구성능 ... 113
• 6.3 기대효과 ... 116
• 7. 기존 계측기 무선화 모듈 ... 117
• 7.1 시제품 개요 및 구성 ... 117
• 7.2 개발 시제품의 요구 성능 ... 119
• 7.3 개발 시제품의 제작 ... 123
• 8. 계측데이터 프로토콜 및 데이터 관리 시스템 ... 126
• 8.1 무선 통신 기반의 데이터 통신 프로토콜 분석 ... 126
• 8.2 데이터 통합관리시스템 지원을 위한 미들웨어의 활용 ... 128
• 8.2 터널 무선계측 데이터베이스 시스템 상세설계 ... 130
• 제4장 결론 ... 137
• 제5장 기대효과 ... 138
• 참고문헌 ... 139
• 끝페이지 ... 146