초록 ▼

▣ 연구의 목적 및 내용
선제적 예방관리를 통한 토석류 예측 및 최적 방재시설 설계는 피해를 저감시킬 수 있는 필수 요소임. 4차 산업기술과 관련하여 효율적인 분광 기법을 적용하여 현장물성 DB를 획득하며, 기계학습을 통해 토석류 거동특성을 고려한 증강현실 기반 최적 방재시설 설계기술 개발을 목표로 함
다음과 같은 연구과제를 수행함으로써 설정된 연구목표를 달성하고자 함
• 분광기법 기반의 체적함수비 추출 및 침투특성 평가기술 개발
- 국내 화강풍화토, 주문진 표준사의 분광특성 파악
- 토양함수특성 시험(S

▣ 연구의 목적 및 내용
선제적 예방관리를 통한 토석류 예측 및 최적 방재시설 설계는 피해를 저감시킬 수 있는 필수 요소임. 4차 산업기술과 관련하여 효율적인 분광 기법을 적용하여 현장물성 DB를 획득하며, 기계학습을 통해 토석류 거동특성을 고려한 증강현실 기반 최적 방재시설 설계기술 개발을 목표로 함
다음과 같은 연구과제를 수행함으로써 설정된 연구목표를 달성하고자 함
• 분광기법 기반의 체적함수비 추출 및 침투특성 평가기술 개발
- 국내 화강풍화토, 주문진 표준사의 분광특성 파악
- 토양함수특성 시험(SWCC test) 및 분광특성 시험 연계 기법 개발
- 분광기법 기반의 지반 침투특성 역해석 기술 개발
• 기계학습 기반의 토석류 거동특성 예측 및 취약성 평가기법 개발
- 토석류 정량적 정보(최종부피) 예측 기계학습 모델 개발
- 토석류 취약성 평가 기반의 방재시설 최적위치 결정기법 개발
• 증강현실 기반의 토석류 최적 방재시설 설계 시뮬레이터 개발
- 토석류 모형실험 결과 활용 및 수치해석 매개변수 연구를 통한 최적 방재시설 설계 기준 도출
- 증강현실 기반의 토석류 방재시설 설계 시뮬레이터 개발

▣ 연구개발성과
다음의 3가지 주요성과를 설정함
• 분광기법 기반의 체적함수비 추출 및 침투특성 평가기술 개발
- 특허 출원 및 등록 1건, SCI급 논문 1건, 일반학술지 1건
• 기계학습 기반의 토석류 거동특성 예측 및 취약성 평가기법 개발
- SCI급 논문 2건
• 증강현실 기반의 토석류 최적 방재시설 설계 시뮬레이터 개발
- SCI급 논문 1건, 일반학술지 1건, 프로그램(소프트웨어) 등록 1건

▣ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
□ 활용계획
• 시공간적으로 변수가 다양한 환경에서 복잡한 토석류 현상을 미리 예측하고 대응하기 위한 기술들의 정확성 및 효율성에 한계가 있는 현시점. 고도화된 데이터 분석 기술 및 분광카메라기술을 적용한 토석류 선제 대응 기술에 대한 본 기초연구는 향후 사회적 시급성 및 필요성 측면에서 활용성이 매우 높을 것으로 판단됨
• 향후 응용 및 실용화 연구가 진행되는 경우, 최종적인 기술 수요처인 정부 및 지자체의 재난관리 부처, 사방사업 및 산림관리 부처, 그리고 국내외 사방시설 시공업체 등에서의 기술 도입 기대
• 본 연구성과 기술적용 대상지역을 단계적으로 확대해나감으로써, 광역지역 단위의 나아가 전국지역 단위의 고도화된 토석류 위험지역 관리 및 방재체계 수립이 가능함
□ 기대효과
• 토석류 재난관리 대책에 대한 패러다임을‘사후 복구 및 대책’에서‘사전 대비(선제적 대응)’으로 전환하는 과학기술을 제공. 이는 민간에 이전된 후 국내·외 방재 시장의 활성화와 선진화를 위한 기반형성에 기여할 것으로 기대
• 본 과제의 연구수행을 통해 사방시설물 설계 매개변수 연구를 통해 가장 최적의 매개변수 조합을 도출함으로써, 과학적으로 검증된 최적의 설계조건 도출 방법론을 제시함으로써, 국내 사방구조물 건설기술의 경쟁력이 향상될 것으로 기대. 이에 따라, 강우로 인한 토석류 재난관리가 시급한 국가들을 대상으로 기술 수출이 가능함
• 국가적 차원에서 향후 체계적이고 발전된 토석류 방재체계 수립 시 정부 재난관리 소관부처, 사방사업 및 산림관리 부처 등과 직접적인 연계가 가능하며 토석류 예측 및 대응 시스템의 확립 및 운영은 각종 공공시설을 비롯한 사회재산 등의 물적 피해를 저감시킬 뿐만 아니라, 주민(국민)의 안전 및 복지를 효과적으로 향상시킬 수 있을 것으로 예상됨

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
Through preemptive preventive management, prediction of debris flow and optimum disaster prevention facility design are essential elements to mitigate damages. By advent of the 4th industrial renovation, we can obtain the physical property database by applying a highly effici

□ Purpose & Contents
Through preemptive preventive management, prediction of debris flow and optimum disaster prevention facility design are essential elements to mitigate damages. By advent of the 4th industrial renovation, we can obtain the physical property database by applying a highly efficient spectroscopic technique and through a machine learning algorithm. The goal is to develop a design technology for an optimal disaster prevention facility based on the debris flow behavior with the application of those technologies
The specific tasks are designed as follows:
• Development of spectroscopic techniques for volumetric water content extraction and infiltration characteristics evaluation technique:
- Identification of spectroscopic characteristics of domestic granite weathered soil, Jumunjin sand
- Linkage between SWCC test and spectral characteristics test
- Infiltration analysis technique based on spectroscopic characteristics
• Estimation of the behavior of debris flow based on machine learning and Development of vulnerability evaluation technique:
- Predictive machine learning model for quantitative information (final volume) of debris flows
- A decision technique of optimal location for disaster prevention facility based on the vulnerability assessment of debris flow
• Development of an optimal design simulator for debris flow disaster prevention facility based on Augmented Reality:
- An augmented reality-based simulator through derivation and verification of optimal design standards for disaster prevention facilities

□ Results
Expected development products are as follows:
• Development of spectroscopic techniques for volumetric water content extraction and infiltration characteristics evaluation technique:
- Patent application 1EA, SCI Journal paper 1EA, Domestic Journal paper 1EA
• Estimation of the behavior of debris flow based on machine learning and Development of vulnerability evaluation technique:
- SCI Journal paper 2EA
• Development of an optimal design simulator for debris flow disaster prevention facility based on Augmented Reality:
- Patent enrollment 1EA, SCI Journal paper 1EA, Domestic Journal paper 1EA, Software registration 1EA

□ Expected Contribution
o Application plan
• At present, there are limitations on the accuracy and efficiency of techniques for predicting and responding to complex debris flows in a variety of environments with variable time and space, This basic research on advanced preventive technologies for analyzing data and using spectroscopic camera will be very useful in view of social urgency and necessity in the future
• By the future application and more practical research, it is anticipated to adopt those technologies at the disaster management department of local governments, and the forest management department
• By gradually expanding the area applied by this research achievement technology, it is possible to develop advanced hazardous area management and disaster prevention systems further in the national level
o Expected Contribution
• Technologies that shift the paradigm of debris flow management measures from post-recovery and countermeasures to ‘preemptive response’ can be provided
• The best combination of parameters for the design parameters of prevention facilities, and the scientifically proven method of optimal design conditions will be proposed to enhance the construction technology competiveness
• Establishment and operation of the prediction and response system of debris flow will not only reduce physical damages such as social facilities including public facilities, but also improve the safety and welfare of public people effectively

(source : Summary 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• CONTENTS ... 6
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1. 연구개발 목적 ... 8
• 2. 연구개발의 필요성 ... 10
• 3. 연구개발 범위 ... 11
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 13
• 제3장. 연구수행내용 및 성과 ... 14
• 1. 연구개발 목표 ... 14
• 2. 연구개발 추진전략 ... 14
• 3. 연구개발 내용 및 결과 ... 15
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 50
• 1. 목표 달성도 ... 50
• 2. 관련 분야 기여도 ... 53
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 54
• 1. 최종목표의 국가적 활용방안 ... 54
• 2. 추가 연구의 필요성 ... 55
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 56
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 58
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 58
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 59
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 60
• 제11장. 기타 사항 ... 61
• 제12장. 참고 문헌 ... 62
• 끝페이지 ... 64