초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
교통인프라 포장 하부의 선제적 사고예방을 위한 탐사기법 및 복구기술 개발

◼ 전체 내용
본 연구개발에서는 도로, 활주로 및 철도궤도 하부구조물 등 교통인프라의 포장층의 취성파괴 및 국부침하를 야기하는 포장 하부 공동부, 이완구간과 같은 이상구간에 대한 효과적인 조사 및 선제적 사고예방을 위하여 전자기파를 이용한 광역탐사, 국부적인 정밀탐사 기법 및 해석기법을 개발하고자 하며, 이상구간에 급속 충진되어 교통인프라에 작용하는 동적하중에 대해 적절한 내구성을 발휘할 수

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
교통인프라 포장 하부의 선제적 사고예방을 위한 탐사기법 및 복구기술 개발

◼ 전체 내용
본 연구개발에서는 도로, 활주로 및 철도궤도 하부구조물 등 교통인프라의 포장층의 취성파괴 및 국부침하를 야기하는 포장 하부 공동부, 이완구간과 같은 이상구간에 대한 효과적인 조사 및 선제적 사고예방을 위하여 전자기파를 이용한 광역탐사, 국부적인 정밀탐사 기법 및 해석기법을 개발하고자 하며, 이상구간에 급속 충진되어 교통인프라에 작용하는 동적하중에 대해 적절한 내구성을 발휘할 수 있는 충진재를 개발함으로써 교통인프라에 사고로부터 이용자를 보호할 수 있는 시스템을 개발하고자 함.

◼ 1년차
ㅇ 목표
1) 광역 전자기파 탐사 모듈 및 DB 구축
2) 포장 하부 이상구간 결정을 위한 전자기파 분석기법 개발
3) 윤하중을 고려한 급속 충진재의 개발 및 재료특성 평가
ㅇ 내용
1) 광역 전자기파 탐사 모듈 및 DB 구축
- 연구계획 수립 및 문헌조사
- 전자기파를 원거리에서 광역으로 탐사할 수 있는 모듈을 개발
- 신호에 영향을 주는 영향인자 제시 및 DB 구축
2) 포장 하부 이상구간 결정을 위한 전자기파 분석기법 개발
- 포장 하부 재료 및 이상구간 매질종류에 따른 전자기파 반사 메커니즘 규명
- 실내실험규모의 포장 하부 이상구간 모사
- 이상구간 특성 및 형태에 따른 전자기파 수집 및 실험적 검증
3) 윤하중을 고려한 급속 충진재의 개발 및 재료특성 평가
- 고밀도 충진을 위한 고유동성·팽창성 그라우트재 배합설계 도출
- 윤하중조건하 장기적 내구성 향상을 위한 급속 충진재의 제조기술 개발
- 충진재의 유동성, 경화성, 조기·장기강도 특성 시험 분석

◼ 2년차
ㅇ 목표
1) 광역 전자기파 해석에 적합한 딥러닝 알고리즘 개발
2) 이상구간 분포 및 규모의 정량적 평가를 위한 관입형 모듈 개발
3) 윤하중을 모사한 조건하에 급속 충진재의 동적특성 분석
ㅇ 내용
1) 광역 전자기파 해석에 적합한 딥러닝 알고리즘 개발
- 2종 이상의 알고리즘이 결합된 해석 모듈 개발
- 신뢰성을 향상시킬 수 있는 hyperparameter 제시
2) 이상구간 분포 및 규모의 정량적 평가를 위한 관입형 모듈 개발
- 포장 하부 이상구간의 시각적 및 정량적 규모평가를 위한 관입형 모듈의 설계/제작
- 모형 현장실험 규모의 포장 하부 모사구간에 대한 관입형 모듈의 적용
- 전자기파 분석 결과와의 상호비교평가
3) 윤하중을 모사한 조건하에 급속 충진재의 동적특성 분석
- 다양한 하중조건에서 양생시간별 급속 충진재의 동적 탄성 특성 평가
- 반복하중에 의한 충진재의 소성 변형 누적 양상 시험분석 및 예측
- 급속 충진재의 적용성 평가를 위한 모형 현장실험 수행

□ 연구개발성과
○ 해당 연구개발성과은 다음과 같고 그에 따른 내용은 다음과 같음.
1) 이상구간에 따른 적외선 열화상 이미지 데이터 구축
2) 기계학습을 통한 열화상 이미지 해석 방안 구축
3) 윤하중을 고려한 급속 충진재의 개발 및 재료 특성 평가
4) 윤허중을 모사한 조건하에 급속 충진재의 동적특성 분석
5) 포장하부 이상구간 결정을 위한 전자기파 분석기법 개발
6) 이상구간 규모 평가를 위한 관입형 모듈 개발

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 해당 연구성과의 활용방안은 다음과 같이 3가지 범주로 구분되며 그에 따른 내용은 다음과 같음.
1) 교통인프라 장기거동 예측시스템 모니터링 시스템 구축을 위한 활용
- 본 연구의 개발성과에 해당하는 포장 하부 이상구간 결정을 위한 전자기파 반사파 분석기법은 도로, 활주로 및 철도궤도 하부구조물과 같은 교통인프라의 포장부 하부에 분포하는 공동 탐사에 의한 포장층 취성파괴 위험지역 탐지 및 교통 분야 사고 예방뿐만 아니라 상대적 이완구간에서 반사되는 전자기파의 수집 및 분석에 활용될 수 있으므로 교통인프라의 장기 침하 및 거동 예측에도 활용될 수 있음.
2) 교통인프라 및 도심지 매설관 등 인프라시설 유지관리 시스템 구축을 위한 활용
- 도심지에 매설된 상하수도관이 파손되는 경우 해당 파손부로부터 유출되는 상하수로 인하여 포장 하부 재료의 전자기적 임피던스가 국부적으로 변화함. 전자기파의 전파매질 및 반사매질의 물리적 특성에 따른 반사특성 분석은 도심지 포장 하부의 공동부 및 이완구간 뿐만 아니라 국부적으로 변화하는 상하수도관 파손부를 탐지할 수 있으므로 매설관 모니터링 시스템 구축에 활용될 수 있음
3) 개발된 충진재를 지반 공동 충진에 활용
- 도심지에서 발생되는 지반함몰 문제를 효과적으로 저감하고, 실제 현장에서 공간적, 시간적 제약을 극복하여 시공의 효율성을 증대함. 또한, 지하매설물의 충분한 조기 및 장기강도 확보를 통한 안정성 확보 및 사회·경제·문화적 피해를 최소화할 수 있음.
○ 또한 해당연구는 4차 산업 기술의 일환인 딥러닝 기법을 통한 데이터 분석에 관련된 내용도 포함하고 있어 미래원천 기술을 확보하고 관련 기술이 건설 분야에 활용될 수 있도록 도모함.
- 도로 분야에 딥러닝 기법 설계 및 적용을 통해 건설 분야에 딥러닝 기법이 더욱 효율적이고 간편하게 접목될 수 있도록 방법론을 제안함.
○ 해당 연구의 “경제적ㆍ산업적” 그리고 “사회적” 측면의 기대효과는 다음과 같음.
1) 경제적ㆍ산업적 측면
- 도로 침하를 사전에 예측하고 보강할 수 있는 고도화 기법을 통해 도로 함몰 발생에 따른 복구비용 및 차량 통행 불능을 통한 기회비용을 절감할 수 있으며, 해당과제를 통해 개발된 기법은 도로 분야뿐만 아니라 건설 분야에 다양하게 활용될 가능성이 높아 추가적인 인력 및 예산 낭비를 방지함.
2) 사회적 측면
- 도로 침하 방지 시스템을 통해 전문적인 유지관리를 도모할 수 있으며, 이를 통해 안전한 대한민국을 실현할 수 있음. 또한, 4차산업 기술 기반의 연구 결과가 관련 업체 및 학교의 교육자료로 활용되어 건설 분야의 의식 및 전문성이 향상됨.

(출처 : 요약문 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 최종보고서 ... 4
• PART1 ... 6
• 요 약 문 ... 7
• PART2 ... 10
• 목차 ... 11
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 12
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 18
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 41
• PART3 ... 79
• (3) 세부 정량적 연구개발성과 ... 80
• PART4 ... 86
• 2) 목표 달성 수준 ... 87
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 89
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 89
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용계획 ... 89
• 끝페이지 ... 96