초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ 본 연구의 최종 목표는 ‘초장대교량 대형 케이블의 건전성 평가를 위한 멀티스케일 마그네틱 센싱 기반 자동 비파괴 진단 기술 개발’임.
◎ 전체 내용
○ 이를 위해 케이블 손상의 유형에 따라 각각의 장단점을 가지는 (1) Total Flux 계측 기반의 케이블 전체 단면 손상 진단 기술과 (2) MFL 기법을 활용하는 국부손상 진단 기술을 융합하고, 이들로부터 수집되는 (3) 멀티스케일의 마그네틱 신호특성을 활용하여 인공지능(AI)기술을 통해 손상의 위치, 유형, 크기

□ 연구개발 목표 및 내용
◎ 최종 목표
○ 본 연구의 최종 목표는 ‘초장대교량 대형 케이블의 건전성 평가를 위한 멀티스케일 마그네틱 센싱 기반 자동 비파괴 진단 기술 개발’임.
◎ 전체 내용
○ 이를 위해 케이블 손상의 유형에 따라 각각의 장단점을 가지는 (1) Total Flux 계측 기반의 케이블 전체 단면 손상 진단 기술과 (2) MFL 기법을 활용하는 국부손상 진단 기술을 융합하고, 이들로부터 수집되는 (3) 멀티스케일의 마그네틱 신호특성을 활용하여 인공지능(AI)기술을 통해 손상의 위치, 유형, 크기와 같은 정보를 객관적으로 자동 진단하여 (4) IoT 및 시각화 기술과 접목하여 진단 결과를 직관적으로 제공하는 익스퍼트 진단 기법을 개발 하고자 함.
◎ 1단계
● 목표
○ 멀티스케일 마그네틱 센싱 기반 자동 비파괴 진단 기술 개발
● 내용
○ 대형케이블 내부손상 진단을 위한 Total flux 센싱 기반의 단면손실 진단 기법 개발
· 대형 케이블에 탈착이 가능한 Total Flux 계측용 마그네틱 센서헤드 개발
· 케이블의 자기 특성 획득을 위한 Total Flux 계측용 DAQ 시스템 개발
· Minor B-H곡선의 특성 변화를 이용하는 케이블 단면 감소 진단 기술 개발
○ 손상위치 특정 및 미세손상 감지능 향상을 위한 다채널 MFL 기법 융합 기술 개발
· 국부손상의 감지를 위한 다채널 MFL 센서헤드 및 계측 시스템 설계 및 제작
· 손상 감지능 향상을 위한 다채널 누설자속의 신호처리 및 가공 알고리즘 개발
· Outlier Analysis 기반 손상 판정 및 손상 정량화 기법 개발
○ 멀티스케일 마그네틱 손상인덱스를 활용한 AI 기반 자동손상 진단 기법 개발
· Total Flux 및 MFL의 융합을 통한 손상위치 특정 및 진단 정확도 향상 기법 개발
· AI 기반 패턴인식기법을 활용하는 케이블 손상의 자동 손상 평가 기술 개발
· 자동 손상 평가 결과의 분석을 통한 케이블 부재 건전도 평가 알고리즘 개발
◎ 2단계
● 목표
○ 대형 케이블 건전성평가를 위한 익스퍼트 진단시스템 고도화
● 내용
○ 멀티모달 마그네틱 진단시스템 통합 개선 및 DB 구축
· Total flux 및 MFL 진단시스템의 하드웨어 통합 및 엔코더 기반의 계측 신호 싱크
· 무선통신 탑재를 통한 대용량 데이터 전송 네트워크 구성
· 멀티모달 데이터베이스 구축을 위한 클라우드 플랫폼 구성
○ 멀티모달 데이터 기반 AI를 활용한 케이블 익스퍼트 진단 시스템 개발
· 멀티모달 데이터 기반 AI를 활용한 케이블 자동 진단 기법 개발
· 유지관리 규정과의 연동을 통한 케이블 익스퍼트 진단 시스템 개발
· 실시간 모니터링 및 유지보수 효율화를 위한 케이블 손상정보 시각화 기술 개발

□ 연구개발성과
○ 1단계 연구개발성과
· 대형케이블 내부손상 진단을 위한 Total flux 센싱 기반의 단면 손실 진단 기법
· 손상위치 특정 및 미세손상 감지능 향상을 위한 다채널 MFL 기법
· 멀티스케일 마그네틱 손상인덱스를 활용한 머신러닝 기반 자동손상진단 기법

○ 2단계 연구개발성과
· Total flux 및 MFL 진단시스템 및 엔코더가 통합된 케이블 진단용 센서헤드
· 실시간 다채널 신호 전송을 위한 LTE 무선통신 지원 신호 수집 장치
· 멀티모달 센싱기반 익스퍼트 케이블 진단 시스템

○ 정량적 연구개발성과
· SCI논문 6건, 국내논문 1건, 학술발표 14건
· 특허등록 1건, 특허출원 1건, 프로그램 등록 2건, 수상 6건

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 초장대교량 건설기업, 구조물안전진단 전문기업, 교량관리기관, 케이블생산기업 등을 대상으로 지적재산권을 활용한 기술이전 추진 및 개발성과를 토대로 한 지속적인 후속 연구 추진
○ 구조물의 형상에 적합한 센서헤드의 구조 변경과 연속체 구조물을 이동할 수 있는 로봇장비 결합과 같은 개선을 통해 유사 구조를 가지는 PSC 텐던, 승강기 와이어 로프와 같은 케이블 구조물뿐만 아니라 넓게는 배관 및 철도와 같은 강자성 연속체 구조물에 폭 넓게 활용할 수 있도록 연구범위 확장
○ 멀티모달 센싱과 클라우드가 결합된 진단시스템은 추가적인 센서로 부터의 데이터, 환경데이터 등의 융합 및 고차원적인 분석을 통해 케이블뿐만 아니라 타 주요부재의 유지관리를 위한 종합적인 빅데이터 플랫폼으로 활용범위 확장
○ 교량을 구성하는 PSC, 박스거더 등 타부재로의 진단 플랫폼 확장 및 BIM 등 구조물 모델과의 결합을 통해 기술을 발전시킨다면 디지털트윈 기반의 시설물 유지관리에 있어 핵심기술로 활용 가능

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• (1) 연구의 최종 목표 ... 5
• (2) 연구의 필요성 및 배경 ... 5
• (3) 연구내용, 범위 및 방법 ... 6
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 7
• (1) 대형케이블 내부손상 진단을 위한 Total flux 센싱 기반의 단면 손실 진단 기법 개발 ... 7
• (2) 손상위치 특정 및 미세손상 감지능 향상을 위한 다채널 MFL 기법 개발 ... 9
• (3) 멀티스케일 마그네틱 손상인덱스를 활용한 머신러닝 기반 자동손상진단 기법 개발 ... 11
• (4) 시스템 활용도 향상을 위한 마그네틱 신호 계측시스템의 경량화 및 소형화 ... 12
• (5) 마그네틱 진단시스템 개선 통합 및 실시간 계측을 위한 LTE 무선통신 탑재 ... 13
• (6) 멀티모달 데이터 기반 AI를 활용한 케이블 익스퍼트 진단 시스템 개발 ... 14
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 15
• 3) 목표 달성 수준 ... 15
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 16
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 참고문헌 ... 17
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 18
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 21
• 끝페이지 ... 36