초록 ▼

최종목표
○ 지질환경재해 대응을 위한 Geo-CPS 플랫폼의 단위 플랫폼 요소 기술 개발
- 지질환경재해 대응 센싱 플랫폼 기반 기술 개발
- VR/AR기반 지질환경재해 실감화 플랫폼 개발
- 지질환경 디지털트윈 플랫폼 개발

개발내용 및 결과
○ 지질환경재해 대응을 위한 센싱 플랫폼 기반 기술 개발
- MEMS 기반 지반진동정보 취득 체계 개발 및 구축
- MEMS 신호 처리 및 기계학습 기반 지반진동 규명 기술
- MEMS 가속도계 기반 데이터 수집용 서버 API 구축

최종목표
○ 지질환경재해 대응을 위한 Geo-CPS 플랫폼의 단위 플랫폼 요소 기술 개발
- 지질환경재해 대응 센싱 플랫폼 기반 기술 개발
- VR/AR기반 지질환경재해 실감화 플랫폼 개발
- 지질환경 디지털트윈 플랫폼 개발

개발내용 및 결과
○ 지질환경재해 대응을 위한 센싱 플랫폼 기반 기술 개발
- MEMS 기반 지반진동정보 취득 체계 개발 및 구축
- MEMS 신호 처리 및 기계학습 기반 지반진동 규명 기술
- MEMS 가속도계 기반 데이터 수집용 서버 API 구축
- 지반진동정보 수집용 클라이언트 S/W 구현 및 시스템 연동시험
○ 가상/증강현실 기반 지질환경재해(지진) 실감화 플랫폼 개발
- VR 기반 지질환경재해 실감화 서비스 모델 개발
- 인공신경망 기반 생활객체 인식 및 3차원 정보화 기술 개발
- 입자해석 기반 지질재해 시뮬레이터 개발 및 고도화
- VR/AR기반 지질환경재해 실감화시스템 개발 및 고도화
○ V-World 연계형 3차원 지하정보 가시화 플랫폼 개발
- 지층 레거시 정보의 V-World 연계 서비스 체계 개발
- 기계학습 기반 3차원 지층모델링 기법 개발
- 기계학습 기반 다중자료중합 기법 개발
- 3D WebGL 기반 3차원 지질정보 서비스 시스템 개발
- 3D 지층모델 산출물의 국가공간정보와의 연동 서비스 기술

기대효과
○ 지진 분석 및 예측모델 개발을 위한 크라우드 센싱 자료 활용
○ VR/모션 기반 지질환경재해 실감화 시스템을 통해 사용자 생활 공간의 지진취약성 분석 및 모의지진 가상 훈련 서비스를 제공함으로써 시민들의 지진 대응 능력 함양에 기여

적용분야
○ CAE 소프트웨어 패키지 형태의 지질재해 시뮬레이터 개발: 산사태, 지진 등의 해석 및 예측에 활용
○ 테스트베드인 서울시 3차원 지층모델을 V-World 지하공간통합 지도 등과 연계, 일반 국민 및 기업 대상으로 정보 서비스 제공

(출처 : 요약서 5p)

Abstract ▼

Ⅳ. Results of the Work
In this study, the ground vibration collection system based on crowdsensing technique and the elementary technologies for the system were developed. We established roles for client and server for real-time collection and analysis of ground vibration data, designed major com

Ⅳ. Results of the Work
In this study, the ground vibration collection system based on crowdsensing technique and the elementary technologies for the system were developed. We established roles for client and server for real-time collection and analysis of ground vibration data, designed major components and operation algorithms, developed actual system and conducted several tests.

For the citizen-driven ground vibration information collection system, server and client software were developed and other utilization techniques were implemented to facilitate application to various geologic resource fields. We developed Android-based crowdsensing software and an open-source hardware which enables selective mount of necessary sensors.

A multi-class classification technique for MEMS sensor-based seismic signals for seismic monitoring has been developed and applied. Numerical experiments confirm that the proposed method improves the performance and efficiency of seismic monitoring.

We also developed a particle-method-based geo-disaster simulator software. To this end, we propose a novel discrete element method (DEM) algorithm that can describe a system that consists of a massive number of non-spherical particles, and through comparative studies between new algorithm and UDEC, a commercial DEM software.

For the sake of indoor-earthquake simulation, we also developed a model that can derive structure response spectrums from ground vibration signals. By combining the algorithm with previously mentioned DEM algorithm, we implemented a computational process that can simulate indoor earthquake from ground vibration signals.

We also developed a technique to reconstruct living-space indoor environment on 3D digital space based on artificial neural network. By using multi-directional convolution kernels and by applying histogram enhancement techniques, classification accuracy has been significantly improved even under harsh conditions of lighting, rolling, and etc..

The VR-based earthquake realistic simulator and VR contents for simulated earthquake experience and virtual drilling were developed and deployed. We are planning to open the drilling service for public in 2020, at KIGAM geological museum.

In order to develop the digital twin platform technology, geo-layer modeling was performed using the borehole data of Seoul to build the 3D geolayer model. In addition, this study developed and verified a 3D geo-layer modeling method based on machine learning designed with optimized neural network.

We developed the multi-resolution geo-data integration approach based on Gaussian mixture model to confirm the possibility of improvement of spatial prediction model in the geoscience field.

Also, we developed a technology that can visualize the 3D geo-layer information of the urban area generated through modeling in conjunction with the spatial information provided by V-World.

(출처 : SUMMARY 10p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 3
• 최종보고서 요약서 ... 5
• 요 약 문 ... 7
• SUMMARY ... 9
• CONTENTS ... 12
• 목차 ... 13
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 15
• 제1절 연구개발의 목적 및 필요성 ... 15
• 1. 연구개발의 목적 ... 15
• 2. 연구개발의 필요성 ... 15
• 제2절 연구개발 범위 ... 18
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 22
• 제1절 Geo-CPS 융합 기술 ... 22
• 1. CPS, IoT 그리고 디지털트윈 ... 22
• 2. Geo-CPS 정의 ... 24
• 3. Geo-CPS 기반 플랫폼 기술 ... 26
• 제2절 기술 환경 분석 및 시장 현황 ... 32
• 1. Geo-CPS 요소기술 분류 ... 32
• 2. 기술 환경 분석 ... 33
• 3. 시장 현황 ... 39
• 제3절 지질재해 대응 Geo-CPS 관련 기술 특허 현황 ... 41
• 1. 개요 ... 41
• 2. 시민참여형 지질재해 대응 기술 ... 45
• 3. 지질재해 실감 체험 기술 ... 52
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 60
• 제1절 지질재해 대응 크라우드소싱 기반 센싱 플랫폼 개발 ... 60
• 1. 크라우드센싱 기반 지반진동 모니터링 체계 개발 ... 60
• 2. AI 기반 지진동 자동 분류 및 리소스 효율화 기술 개발 ... 87
• 제2절 지질재해 대응 실감화 플랫폼 개발 ... 132
• 1. SPH simulator 개발 ... 132
• 2. DEM simulator 개발 ... 145
• 3. AI 기반 생활객체 인식 자동화 기술 ... 167
• 제3절 V-World 연계 가시화 플랫폼 개발 ... 178
• 1. 시추공 기반 3차원 지층 모델링 기법 개발 ... 178
• 2. 공간분포예측을 위한 다중자료중합기법 개발 ... 206
• 3. V-World 연계 3차원 지층 가시화 기술 개발 ... 234
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 294
• 제1절 목표달성도 ... 294
• 1. 최종 연구 목표의 달성도 ... 294
• 2. 당해연도 목표의 달성도 ... 296
• 제2절 관련 분야에의 기여도 ... 297
• 1. 기술적 측면 ... 297
• 2. 경제‧산업적 측면 ... 297
• 3. 정책적 측면 ... 298
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 299
• 제6장 연구개발결과에서 수집한 해외과학기술정보 ... 301
• 제1절 해외 연구 및 기술 동향 ... 301
• 제2절 논문 ... 304
• 제7장 참고문헌 ... 307
• 끝페이지 ... 313