초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
건축물 스마트 해체 통합 관리 시스템 기술 개발

◼ 전체 내용
○ 실측기반 노후·위험 건축물의 3차원 디지털 역설계 기술 개발
- 노후 건축물 중 90% 이상이 도면의 부재 또는 손실을 극복하기 위한 3D 디지털 공간정보 및 내부정보 구축을 통한 3D 디지털 도면 최적화 및 구조 모델링 구축 기술
○ 노후·위험 건축물의 스마트 해체설계 및 해체공정 최적화 기술 개발
- 해체 시 단계별 동적 구조해석 시스템 개발 및 다중 해체 작업을 고려할 수 있는

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
건축물 스마트 해체 통합 관리 시스템 기술 개발

◼ 전체 내용
○ 실측기반 노후·위험 건축물의 3차원 디지털 역설계 기술 개발
- 노후 건축물 중 90% 이상이 도면의 부재 또는 손실을 극복하기 위한 3D 디지털 공간정보 및 내부정보 구축을 통한 3D 디지털 도면 최적화 및 구조 모델링 구축 기술
○ 노후·위험 건축물의 스마트 해체설계 및 해체공정 최적화 기술 개발
- 해체 시 단계별 동적 구조해석 시스템 개발 및 다중 해체 작업을 고려할 수 있는 최적 해체설계/해체공정 시스템 개발

◼ 1년차
❏ 목표
○ 디지털 공간정보 구축을 위한 3D 공간정보 역설계 기술 개발
○ 해체 시 단계별 하중 재분배 구조해석 시스템 개발
❏ 내용
⦁ 드론 이미지 및 라이다 포인트 기반 3D 정밀 스캐닝 기술 개발
⦁ 3D 스케닝 데이터 기반 모델링 기술 개발 및 역설계 모델링 시스템 개발
⦁ 동적하중 특성 및 하중재분배 특성에 따른 구조해석
⦁ IER 해석 기법을 적용한 단계별 동적 구조해석 시스템 개발

◼ 2년차
❏ 목표
○ 디지털 내부정보 구축을 위한 3D 내부정보 구조 모델링 기술 개발 및 3D 디지털 도면 최적화 기술 개발
○ 해체설계/해체공정 최적화 기술 개발 및 건축물 스마트 해체 통합 관리 시스템 개발
❏ 내용
⦁ 가변형 접촉 GPR 센서를 이용한 구조정보 구축 기술 개발
⦁ 디지털 이미지 및 포인트 데이터 자동화 병합 설계 알고리즘 구축
⦁ 3D 디지털 도면 구축 알고리즘 개발 및 도면 최적화 기술 개발
⦁ 3D deconstruction 시뮬레이션과 단계별 동적 구조해석을 연계한 해체공정 최적화 기술 개발
⦁ 다중 해체 작업에 따른 최적 해체공정 시스템 개발
⦁ 3D 실측기반 디지털 자료를 활용한 스마트 해체 통합 관리 시스템 개발

□ 연구개발성과
■ 1차년도
○ 동적하중 특성에 및 하중 재분배 특성에 따른 구조해석
- 해체설계를 위한 경계조건, 접촉조건, 하중조건 도출
- 동적하중(이동하중, 충격하중, 적재하중)에 따른 하중 재분배 특성 분석
○ IER해석 기법을 적용한 단계별 동적 구조해석 시스템 개발
- IER 해석에서 단계별 동적 구조해석 및 하중 재분배 특성 분석
- 동적하중 재분배 특성에 따른 구조안전성 해석
○ 드론 이미지 및 라이다 포인트 기반 3D 정밀 스캐닝 기술 개발
- 드론 이미지 및 라이다 포인트 기반 3D 공간정보 구축
- 구조해석을 위한 콘크리트-철근 요소 알고리즘 개발
○ 3D 스캐닝 데이터 기반 모델링 기술 개발 및 역설계 모델링 시스템 개발
- 디지털 이미지 포인트 데이터 병합 설계 알고리즘 개발
- 디지털 데이터 역설계 모델링 분석

■ 2차년도
○ 3D deconstruction 시뮬레이션과 단계별 동적 구조해석을 연계한 해체공정 최적화 기술 개발
- 하중 재분배와 동적하중을 연계한 단계별 해체설계 기술 개발
- 3D deconstruction 시뮬레이션과 단계별 동적 구조해석을 연계한 해체공정 최적화 기술 개발
○ 3D 실측기반 디지털 자료를 활용한 스마트 해체 통합관리 시스템 개발
- 다중 해체작업에 따른 최적 해체공정 시스템 개발
- 해체설계 및 해체공정 비교를 통한 스마트 해체 통합관리 시스템 개발
○ 가변형 접촉 GPR 센서를 활용한 구조정보 구축 기술 개발
- 내부정보 구조 모델링 구축
- 공간정보와 내부정보와의 요소생성을 위한 변환 기술 개발
○ 3D 디지털 도면 추출 및 도면 최적화 기술 개발
- 3D 요소망 또는 포인트 클라우드 데이터 병합 기술 개발
- 3차원 디지털 도면 구축 기술 개발

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
■ 활용방안
○ 실측기반 건축물의 3D 도면 정보의 디지털화
- 국내 노후·위험 건축물의 도면 미보유에 대한 실측기반 3D 도면 정보를 디지털화함으로써 노후·위험 건축물의 최적 설계/해체를 위한 기술로 활용
○ 최적 해체설계/해체공정 시스템
- 해체 단계별 해체설계 기술 및 공정 간섭 최소화를 위한 해체공정 시스템을 개발함으로써 안전성/경제성을 확보한 해체 기술로 활용
○ 노후 및 위험 건축물의 급속해체 시공기술로 활용
○ 연쇄붕괴를 연계한 발파해체 설계기술로 활용
○ 철근콘크리트 건축물의 연쇄붕괴 방지 설계 및 방폭 설계의 응용기술로 활용

■ 기대효과
○ 기술적 측면
- 노후·위험 건축물의 붕괴사고를 사전 예방할 수 있는 해체설계/해체시공 기술의 확보
- 공간정보와 구조정보를 통합한 3D 디지털 공간정보 수집체계 구축으로 건축물 안전정보 확보
- 해체대상 건축물의 성능 평가와 위험 예측을 통한 붕괴사고 피해 최소화
- 노후·위험 건축물의 해체사업 집행계획을 위한 효과적인 기술 확보
- 3D 디지털 공간정보 활용성 증가에 따른 건축물 안전관리 분야에 대한 기술 고도화 구현이 가능
○ 경제적ㆍ산업적 측면
- 노후·위험 건축물의 해체 단계별 해체 프로세스를 제공함으로써 붕괴사고에 따른 인적/물적 피해를 사전에 제거 및 건설안전 재해율 감소를 기대
- 글로벌 해체 산업시장에서의 기술경쟁력 확보로 인한 고부가가치 창출
- 기존 현장조사 중심 대비 3D 디지털 도면화로 인력 및 소요시간 단축효과로 정보추출 비용 감소
○ 사회적 측면
- 건축물 해체설계의 최적화 및 시공관리를 통해 해체 및 리모델링 산업의 동반성장 기대
- 건축물 해체의 해체설계 심의 및 감리제도에 대한 법·제도적 장치에 기여
- 건축물 해체 안전에 대한 사회적 불안감 해소
- 공간정보 획득 및 최적화된 해체설계/해체공정으로 인력 보호 및 업무 효율성 극대화

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1) 연구개발의 개요 ... 7
• 2) 연구개발 추진 필요성 ... 8
• 3) 연구개발과제의 최종 목표 ... 9
• 4) 연구개발과제의 연차별 목표 ... 12
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 13
• ○ 동적하중 특성 및 하중 재분배 특성에 따른 구조해석 ... 13
• ○ IER 해석 기법을 적용한 단계별 동적 구조해석 시스템 개발 ... 28
• ○ 드론 이미지 및 라이다 포인트 기반 3D 정밀 스케닝 기술 개발 ... 33
• ○ 3D 스캐닝 데이터 기반 모델링 기술 개발 및 역설계 모델링 시스템 개발 ... 42
• ○ RC 건축물의 콘크리트 파괴 거동 모사를 위한 3D Combined Finite-Discrete Element (FDEM) 기반 파괴 과정 해석 코드 개발 및 개발 코드의 GPGPU 고속 병렬 연산 최적화 ... 47
• ○ 가변형 GPR 센서를 활용한 구조정보 구축 기술 개발 ... 51
• ○ 3D 디지털 도면 추출 및 도면 최적화 기술 개발 ... 56
• ○ 3D deconstruction 시뮬레이션과 단계별 동적 구조해석을 연계한 해체공정 최소화 기술 개발 ... 63
• ○ 3D 실측기반 디지털 자료를 활용한 스마트 해체 통합 관리 시스템 개발 ... 82
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 90
• 1) 연구수행 결과 ... 90
• 2) 목표 달성 수준 ... 94
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 95
• 5. 연구개발성과 관리 및 활용 계획 ... 96
• 1) 연구성과 총괄 ... 97
• 2) 연구개발성과의 향후 5년간(활용보고서 제출기간) 성과활용 목표·계획 ... 98
• 끝페이지 ... 101