[보고서]인텔리전트 TBM 실시간 시공·안전 통합 관리 시스템 기술개발사업 기획

원동규

보고서 정보

주관연구기관

과학기술전략연구소

연구책임자

원동규

참여연구자

조정우

보고서유형

최종보고서

발행국가

대한민국

언어

한국어

발행년월

2021-05

과제시작연도

2019

주관부처

국토교통부
Ministry of Land, Infrastructure, and Transport

등록번호

TRKO202100022701

과제고유번호

1615011079

사업명

국토교통연구기획(R&D)

DB 구축일자

2021-11-06

키워드

국토교통.터널굴착장비.통합관리.효율성.성능검증.Land Infrastructure and Transport.Tunnel Boring Machine.Integrated Management.Efficiency.Performance Verification.

표 TBM 시공 개요도
표 주요 터널굴착 공법(NATM, TBM) 특징 비교
표 TBM 본체 및 도심 시공 예시
표 터널 기계화·자동화 시공법 분류 기준에 따른 TBM 구분
표 이수식 및 토압식 TBM의 주요 특성
표 TBM 본체 구성 예시
표 자료처리 능력을 포함하는 ‘인텔리전트’ 기술
표 진행 중인 현상과 같은 속도로 데이터를 처리하는 실시간 시스템
표 본 사업의 개념도
표 도시인구 비율
표 교통혼잡으로 인한 국내의 연도별 사회적 비용
표 국외 터널공사의 TBM 적용 주요실적 현황
표 발파 공사로 인해 발생한 인근 지역의 싱크홀
표 ’00년 이후 국외 터널공사의 TBM 적용 주요실적 현황
표 ’00년 이후 국내･외 주요 터널공사에서의 TBM 직경별 시공 적용현황
표 국내 터널의 TBM 적용 비율
표 저성장이 지속되고 있는 국내 건설산업
표 국내 건설산업 노동생산성
표 건설산업 분야 노동생산성 국제 비교
표 세계 TBM 시장규모
표 감소 추세의 해외건설 수주
표 주변 지반 문제를 파악하지 못한 터널 굴착 공사
표 산업기술분야 유형별 정부역할의 실천방안
표 감소 추세의 해외건설 수주
표 국정운영 5개년 계획의 주요 내용
표 국가계획 근거
표 부처계획 근거
표 기획 추진체계
표 총괄기획위원회 구성
표 기획위원회 구성
표 실무위원회 구성
표 ‘TUNCONSTRUCT’의 개발분야
표 ECTP vision 2030의 터널 건설 차세대 창의 기술항목
표 중국의 중장기 과학기술발전계획
표 문재인 정부의 국정목표
표 제4차 과학기술기본계획의 비전 및 전략
표 제6차 건설기술진흥기본계획의 전략
표 종합계획의 고부가가치 건설기술 창출 대상
표 제5차 국토종합계획의 신교통망 예시
표 세계 TBM장비 시장규모
표 ’00년 이후 국내･외 터널공사에서의 TBM 직경별 시공 적용현황
표 국내 신규 터널건설 시장 전망
표 도심교통터널 TBM 적용률
표 도시인구 비율
표 2030년 인구규모별 도시 분포도 및 지역별 도시화율
표 전 세계 도시교통 수요의 현황 및 전망
표 국외 터널공사의 TBM 적용 주요실적 현황
표 신분당선 연장공사(’17~’22년)로 인한 교통 문제
표 터널굴착 관련 사고의 발생형태별 비율
표 발파 방식의 터널굴착 공사로 인한 싱크홀 발생 사례
표 발파로 인한 건축물 균열 사례
표 Guidelines for Improved Risk Management on Tunnel and Underground Construction Projects(UCA, 2012)
표 중국 CREG사의 TBM현장 인텔리전트 빅데이터 플랫폼(Zhang et al., 2018)
표 중국 인텔리전트 TBM터널링 시스템의 개념도
표 Results of test set of different ML methods in predicting settlements (Chen et al., ‘19)
표 A typical topology sample of wavelet neural network (Pourtaghi and Lotfollahi-Yaghin, 2011)
표 영국 TIM 시스템의 결과 리포팅(예)
표 TBM 컨트롤 데이터센터 시스템의 구성개념
표 이토압식 쉴드TBM의 레이저 스캐너식 굴착토 배출량 측정
표 TBM터널 작업자 및 장비의 실시간 안전관리 시스템 관련 구축기술 사례 제시
표 Worldsensing社의 모니터링 시스템
표 모니터링 시스템의 터널 적용 사례
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 해외 Backfill Grouting 연구
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 계근대에 의한 굴착토 중량측정 예
표 Ground settlement evaluation by simplified settlement evaluation chart (박치면 등, 2018)
표 고함수비 굴착버력 고화처리/운반기술 사례 제시
표 국가연구개발사업과 국토교통 R&D 사업의 투자 동향
표 연차별 정부 및 국토교통 R&D 투자 규모
표 분야별 투자비중 및 분야별 투자추이
표 부처별 TBM 관련 분야 R&D 예산 투자 현황
표 부처별 TBM 관련 분야 R&D 연도별 투자 비중
표 부처별 TBM 관련 분야 R&D 과제당 평균 연구비 현황
표 터널굴착장비 관련 분야 연구단계별 R&D 예산 투자 현황
표 연구단계에 따른 터널굴착장비 관련 분야 R&D 예산 투자 현황
표 부처별 연구단계에 따른 관련 분야 R&D 예산 투자 현황
표 수행기관별 TBM 관련 분야 R&D 투자 현황
표 TBM기술 관련 국내 특허 현황
표 TBM 관련 국내 특허 현황
표 TBM 시공방법 관련 국내 특허 현황
표 TBM 시공방법 관련 국내 특허 현황
표 TBM 예측시스템 관련 국내 특허 현황
표 TBM 예측시스템 관련 국내 특허 현황
표 TBM 장치개발 관련 국내 특허 현황
표 TBM 장치개발 관련 국내 특허 현황
표 TBM 설계방법 관련 국내 특허 현황
표 TBM 설계방법 관련 국내 특허 현황
표 TBM 관련 국내 논문 현황과 국외 논문 현황
표 TBM 시공방법 관련 논문 현황
표 TBM 시공방법 관련 국내 논문 현황과 국외 논문 현황
표 TBM 예측시스템 관련 논문 현황
표 TBM 예측시스템 관련 국내 논문 현황과 국외 논문 현황
표 TBM 장치개발 관련 논문 현황
표 TBM 장치개발 관련 국내 논문 현황과 국외 논문 현황
표 TBM 설계방법 관련 논문 현황
표 TBM 설계방법 관련 국내 논문 현황과 국외 논문 현황
표 우리나라 전공별 연구원 수 추이 (명)
표 우리나라 전공별 연구원 수
표 TBM기술 관련 국내 연구인력 현황
표 주요 TBM 관련 연구기관
표 TBM기술 관련 국내 연구인력 현황
표 TBM 기술 개발 관련 국내 장비 현황
표 기술수요조사 개요
표 기술 제안기관별 응답자 현황
표 인터뷰 의견수렴 개요
표 부처별 유사사업과의 차별성
표 R&D 추진방향 도출 방법
표 세계 TBM장비 시장규모
표 Guidelines for Improved Risk Management on Tunnel and Underground Construction Projects(UCA, 2012)
표 제6차 건설기술진흥기본계획의 전략
표 발파 방식의 터널굴착 공사로 인한 싱크홀 발생 사례
표 신분당선 연장공사(’17~’22년)로 인한 교통 문제
표 국가연구개발사업과 국토교통 R&D 사업의 투자 동향
표 TBM기술 관련 국내 연구인력 현황
표 연차별 정부 및 국토교통 R&D 투자 규모
표 분야별 투자비중 및 분야별 투자추이
표 SWOT 요약
표 TBM 분야 기술개발사업(안) 도출 과정
표 연구개발 과제 도출 과정
표 기술수요조사 양식
표 과제 우선순위 평가항목
표 평균 3.7점 이상의 최종 후보과제
표 논리모형의 기본구조
표 본 사업의 논리모형
표 핵심기술 1의 기술개발 방향
표 TBM 시공정보의 실시간 분석 및 최적 의사결정 기술(핵심기술 1) 개념도
표 인텔리전트 TBM 실시간 시공․안전 통합 관제시스템(핵심기술 1~3 통합)의 개념도
표 핵심기술 1의 구성
표 TBM 실시간 모니터링·분석기술 및 의사결정 기술의 As-is와 To-be
표 TBM 장비 상태의 실시간 모니터링 및 평가 기술의 As-is와 To-be
표 TBM 시공·안전 통합 시스템의 As-Is와 To-Be
표 TBM 실시간 모니터링·분석기술 및 의사결정 기술의 As-is와 To-be
표 TBM 장비 상태의 실시간 모니터링 및 평가 기술의 As-is와 To-be
표 (영국사례) 교차기능 접근법에 의한 TBM 토탈 모니터링 솔루션 개념도(To-Be)
표 (중국사례) 첨단 정보기술 기반의 TBM 인텔리전트 통합관제플랫폼 개념도(To-Be)
표 TBM 기계데이터의 연속 모니터링(英TBMView) 및 실시간 인텔리전트 모니터링 개념도 사례
표 기계분야의 상태진단 기술발전 단계와 상태기반 예지기술(PHM)의 개념
표 해외의 TBM 실시간 모니터링·분석기술 현황 사례
표 중국 CREG사의 TBM현장 인텔리전트 빅데이터 플랫폼(Zhang et al., 2018)
표 중국 인텔리전트 TBM터널링 시스템의 개념도
표 TBM 컨트롤 데이터센터 시스템의 구성개념
표 영국 TIM 시스템의 결과 리포팅(예)
표 국내의 TBM 실시간 모니터링‧분석기술 현황 사례
표 스마트건설사업 디지털 데이터 통합 표준화 및 검증 기술
표 스마트 안전 통합 관제 시스템 개요
표 TBM 실시간 모니터링․분석 기술 관련 기술수준 비교
표 TBM 데이터 표준화 및 데이터센터 관련 기술수준 비교
표 TBM 통합관제시스템 관련 기술수준 비교
표 TBM 기계데이터 실시간 분석/의사결정 관련 국내 타 선행과제와의 차별성･연계성
표 수명예측기술(PHM) 관련 국내 타 선행과제와의 차별성･연계성
표 본 구성기술관련 국내 타 선행과제와의 차별성･연계성
표 TBM 기계데이터 실시간 분석/의사결정 관련 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 TBM 장비상태의 실시간 모니터링/평가 관련 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 TBM 시공정보의 실시간 분석 및 최적 의사결정 기술(핵심기술 1)의 추진로드맵
표 TBM 시공정보의 실시간 분석 및 최적 의사결정 기술(핵심기술 1)의 성과로드맵
표 핵심기술 1의 구성기술별 예상 소요예산
표 핵심기술 1의 연구장비 및 시제품 내역
표 핵심기술 2의 기술개발 방향
표 실시간 지반침하 및 굴착기술 예·경보 기술 개요
표 TBM터널 작업자 및 장비의 실시간 안전관리 기술 개념도
표 TBM 시공구간의 지반거동 모니터링 기술 개념도
표 핵심기술 2의 구성
표 최근 발생된 TBM 시공중 사고 사례
표 TBM 지반침하 실시간 예측/굴착위험도 평가시스템의 구성기술(As-is To-be)
표 TBM 시공중 지반침하 리스크 빈발 (As-is)
표 TBM 지반침하 예측/굴착위험도 평가 예시 (To-be)
표 TBM터널 작업자 및 장비의 실시간 안전관리 기술 구성기술(As-is To-be)
표 현행 TBM 모니터링 시스템(As-Is)
표 실시간 TBM 터널 안전관리 기술(To-be)
표 GNSS+IMU 센서 융합 기술을 활용한 TBM 시공구간의 지반거동 모니터링 기술(As-is To-be)
표 지반 모니터링 시스템의 부재(As-is)
표 센서 융합 기술을 활용한 TBM 시공구간의 지반거동 모니터링 기술 예시 (To-be)
표 배토량 측정 및 인공지능/위험도관리 관련 구축기술 사례
표 이토압식 쉴드TBM의 레이저 스캐너식 굴착토 배출량 측정
표 Results of test set of different ML methods in predicting settlements(Chen et al., 2019)
표 A typical topology sample of wavelet neural network(Pourtaghi and Lotfollahi-Yaghin, 2011)
표 Guidelines for Improved Risk Management on Tunnel and Underground Construction Projects(UCA, 2012)
표 TBM터널 작업자 및 장비의 실시간 안전관리 기술 관련 구축기술 사례 제시
표 Worldsensing社의 모니터링 시스템
표 모니터링 시스템의 터널 적용 사례
표 TBM 위험도관리 시스템 관련 국내 구축기술 사례
표 계근대에 의한 굴착토 중량측정 예
표 Ground settlement evaluation by simplified settlement evaluation chart (박치면 등, ‘18)
표 설계안전성 검토 매뉴얼(국토교통부, 2017) 및 Risk matrix and risk acceptance criteria for risk evaluation(정희영 등, 2020)
표 TBM터널 작업자 및 장비의 실시간 안전관리 기술 관련 구축기술 사례 제시
표 지하공사에서 무선통신 기술을 사용한 사례 ((주)오픈웍스 홈페이지)
표 엘파코리아社의 화재발생시 무선통신 구축사례 ((주)엘파코리아 홈페이지)
표 지에스아이엘社의 통합 모니터링 시스템 ((주)지에스아이엘 홈페이지)
표 구성기술의 기술수준 비교
표 구성기술의 기술수준 비교
표 구성기술의 기술수준 비교
표 구성기술의 기술수준 비교
표 구성기술의 기술수준 비교
표 본 구성기술관련 국내 타 선행과제와의 차별성･연계성
표 TBM 실시간 안전관리 관련 국내 타 선행과제와의 차별성･연계성
표 지반거동 모니터링 기술 관련 국내 타 선행과제와의 차별성･연계성
표 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 TBM 실시간 안전관리 관련 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 지반거동 모니터링 기술 관련 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 실시간 TBM 시공 위험도 평가 및 안전성 향상 기술의 추진로드맵
표 실시간 TBM 시공 위험도 평가 및 안전성 향상 기술(핵심기술 2)의 성과로드맵
표 핵심기술 2의 구성기술별 예상 소요예산
표 핵심기술 2의 연구장비 및 시제품 내역
표 핵심기술 3의 기술개발 방향
표 친환경 TBM 시공 지원 기술 개념도
표 뒤채움 그라우트용 플랜트
표 핵심기술 구성
표 국내 터널 유지보수 사례
표 국내·외 강도기준(일본터널공학회, 1996, 서울특별시, 2006)
표 현장별 총공사비 대비 현장 굴착토 처리 비용 수준
표 친환경 굴착토 개량(Soil Conditioning) 기술(As-is To-be)
표 친환경 굴착토 개량(Soil Conditioning) 기술(As-is)
표 친환경 굴착토 개량(Soil Conditioning) 기술(To-be)
표 친환경 뒤채움재 및 관리기준 개발 및 다양한 강도와 두께의 세그먼트에 범용적으로 적용 가능한 품질 평가 기술 개발(As-is To-be)
표 쉴드 TBM 세그먼트 배면 뒤채움 품질 평가 시스템 개발(As-is)
표 쉴드 TBM 세그먼트 배면 뒤채움 품질 평가 시스템 개발(To-be)
표 친환경 무기계 가소성 그라우트 기술(As-is To-be)
표 친환경 무기계 가소성 그라우트 기술(As-is)
표 친환경 무기계 가소성 그라우트 기술(To-be)
표 고함수비 굴착버력의 친환경 고화처리/운반시스템 개발(As-is To-be)
표 구축기술(As-is)
표 구축기술(To-be)
표 친환경 신소재를 이용한 굴착토 건설재료화 기술(As-is To-be)
표 구축기술(As-is)
표 구축기술(To-be)
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 해외 Backfill Grouting 연구
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 구성기술 관련 구축기술 사례 제시
표 고함수비 굴착버력 고화처리/운반기술 사례 제시
표 친환경 굴착토 개량(Soil Conditioning) 기술의 기술수준 비교
표 세그먼트 뒤채움 품질평가 기술수준 비교
표 친환경 무기계 가소성 그라우트 기술
표 고함수비 굴착토/버력 운반기술의 기술수준 비교
표 친환경 신소재를 이용한 굴착토 처리 및 건설재료화 기술수준 비교
표 본 구성기술관련 국내 타 선행과제와의 차별성･연계성
표 굴착토/버력을 갱내 운반중 고화처리 가능한 운반차량 개발
표 친환경 신소재를 이용한 굴착토 후처리 및 건설재료화 기술
표 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 민간 보유기술과의 차별성･연계성
표 굴착토/버력을 갱내 운반중 고화처리 가능한 운반차량 개발
표 친환경 신소재를 이용한 굴착토 후처리 및 건설재료화 기술
표 친환경 TBM 시공 지원 기술(핵심기술 3)의 추진로드맵
표 친환경 TBM 시공 지원 기술(핵심기술 3)의 성과로드맵
표 핵심기술 3의 구성기술별 예상 소요예산
표 사업 추진 체계도
표 최종평가 중점항목 및 평가지표(예시)
표 성과관리의 기본구조
표 핵심기술별 사업 추진 규모
표 본 사업의 핵심기술별, 연도별 총사업비
표 본 사업의 구성기술별, 연도별 총사업비
표 연도별 소요인력

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