초록 ▼

연구개발목표
본 연구의 최종목표는 건축구조물의 경년열화에 따른 손상도를 고려한 내진성능을 보다 합리적이며 효율적으로 평가하기 위하여 Multi-physics 측정 및 Data fusion 비파괴 기술기반 상태평가 기술을 융합한 기존 RC 건축물의 내진성능평가법을 개발하는 것임. 그 유효성은 구조부재 실험을 실시하여 검증함과 동시에, 이를 활용한 구조물 전체의 내진성능 평가를 위한 기법을 제안하고, 평가법의 실효성을 해석적 연구와 테스트 베드를 병행하여 검증하고자 함. 또한 실용화를 위하여 평가 매뉴얼 및 기술지침서를 개발하고자

연구개발목표
본 연구의 최종목표는 건축구조물의 경년열화에 따른 손상도를 고려한 내진성능을 보다 합리적이며 효율적으로 평가하기 위하여 Multi-physics 측정 및 Data fusion 비파괴 기술기반 상태평가 기술을 융합한 기존 RC 건축물의 내진성능평가법을 개발하는 것임. 그 유효성은 구조부재 실험을 실시하여 검증함과 동시에, 이를 활용한 구조물 전체의 내진성능 평가를 위한 기법을 제안하고, 평가법의 실효성을 해석적 연구와 테스트 베드를 병행하여 검증하고자 함. 또한 실용화를 위하여 평가 매뉴얼 및 기술지침서를 개발하고자 함. 결과적으로 이 연구에서는 다음과 같은 세 가지 핵심요소기술을 개발을 목표로 함.
· 제1개발 핵심요소기술 : 상태평가를 고려한 RC 건축물 내진성능평가 실용화 기술 개발
· 제2개발 핵심요소기술 : Multi-Physics 비파괴 검사 기술 및 모니터링 기술 개발
· 제3개발 핵심요소기술 : 탐사기법간 통합 Data fusion 알고리즘 개발

연구 개발 내용
1차년도 (TRL 5단계) : 기반기술 도출 및 구축
· 문헌조사를 통한 기존 RC 건축물 내진성능평가 기술 조사 및 분석
· 기존 RC 건축물 내진성능평가 기술 도출 및 구축
· 문헌조사를 통한 RC 부재 열화 평가를 위한 개별 비파괴검사법 조사
· 복합열화 단계를 평가할 수 있는 개별 비파괴검사법 구성 (하드웨어 및 분석알고리즘)
· 열화단계에 따른 개별 비파괴 검사법 민감도 분석
· 재료의 역학적 특성과 개별 비파괴 검사 인자 상관관계 정립 (실험실 재료실험)
2차년도 (TRL 6단계) : 핵심기술 개발
· RC 부재 (보, 기둥) 가속열화실험과 구조실험을 통한 내진성능평가 기술 도출 및 개선
· 상태평가 기반 융합 내진성능평가 기술 개발
· 콘크리트 재료 물성 (압축강도, 탄성계수) 평가 모델 개발 (GPR, IE, SASW, UPV)
· 철근부식 상태 및 철근-콘크리트 부착상태 평가 모델 개발 (ER, GPR,USW)
· Multi-physics 비파괴 검사 인자 모니터링 (가속열화시험 중인 RC 부재 실험체)
· 개별 비파괴 검사인자의 통계적 특성 분석 (실험결과 및 문헌연구)
· 머신러닝 기법을 활용한 이종데이터 융합 알고리즘 개발 및 실험을 통한 검증
3차년도 (TRL 8단계) : 테스트 베드 실시 및 기술 실용화
· 테스트베드를 활용한 적용 및 피드백을 통한 평가법 정립
· 비선형 정밀해석법 정립
· 비파괴기술 기반 상태평가를 고려한 기존 RC 건축물 내진성능평가 기준(안) 개발
· 테스트베드를 통한 Multi-physics 비파괴기술의 성능평가 및 피드백을 통한 개선
· Multi-physics 비파괴 검사법의 표준매뉴얼 및 상태평가 기준 개발
· 테스트베드를 통한 Data fusion 비파괴기술의 성능평가 및 피드백을 통한 개선
· Data fusion 기법 표준매뉴얼 및 상태평가 기준 개발

연구 개발 성과

활용 계획 및 기대 효과
활용 계획
· 새로운 경년열화를 고려한 RC 기존 건축물의 내진성능평가기술을 활용함으로써 노후화 기존 건축물의 내진성능 평가를 효과적으로 수행.
· 기존 RC 건물의 내진성능 평가법으로는 적용이 어렵거나 혹은 불가능하였던, 경년열화의 정략적 평가 및 이를 고려한 통합내진성능평가법 구현을 위한 기반 구축.
· 내진해석 시 경년열화에 따른 성능저감을 고려하여, 구조설계기술의 최적화를 통한 혁신 및 새로운 설계 패러다임 창출.
· 진행 중이거나 이미 발생된 이상대(결함, 열화, 손상)의 원인 및 규모의 정량적 평가.
· Multi-physics 기반 분석자료의 체계적인 DB 구축을 통한 향후 통계분석 및 인공지능기법 등 고급분석 및 의사결정알고리즘 개발에 기본 자료로 활용.
· 첨단 구조물 진단 기술을 학부 및 대학원의 교과과정에 반영하여 석·박사급의 고급인력 양성하고, 타 학문분야와의 연구 교류 촉진.
· Multi-physics 및 Data fusion 비파괴 기술의 확장을 통해 다양한 미래건축의 안전관리에 효과적 적용.
· 일반 건축/토목 구조물의 내부 복합열화 평가의 효율성 및 결과의 정밀도 향상을 위한 기술지원.
· Multi-physics 및 Data fusion을 활용한 진단 시스템 (장비, 소프트웨어) 구축 및 상태평가 결과를 활용한 구조물 내진성능평가 전문가 양성으로 관련 분야 발전 견인.
기대 효과
· Multi-physics 및 Data fusion 기반 RC 건축물의 경년열화에 따른 상태평가 및 내진성능평가를 위한 핵심인자 예측에 관한 글로벌 표준을 확립하고, 관련 분야글로벌 경쟁력확보에 기여.
· 기존 RC 건축물의 내구성능에 따른 손상정도 평가기술을 활용함으로써 다양한 연구/개발에 응용 가능함.
· 학술적 연구 기반을 구축하고 우수한 인력을 양성함으로써 RC 건축물의 비파괴 진단 기술을 세계적 수준으로 향상 시킬 수 있게 되며, 개발 기술을 타 학술분야에 적용함으로써 진단-유지관리 업무의 최적화 실현.
· 해외의 우수한 대학 및 연구소와의 국제 협력 사업을 통하여 콘크리트 구조물 진단 기술을 공동개발 하고 첨단의 정보를 공유함으로서 세계 수준의 구조물 진단 시스템 연구 및 개발의 선단에 설 수 있게 됨.
· 저비용으로 건축구조물의 경년열화에 따른 성능저감 평가가 가능하기 때문에 기존 안전성 평가방법에 비해 경제적 비용을 획기적으로 절감.
· 첨단 진단 및 해석 기술의 정립에 따른, RC 건축물의 상태에 따른 선별적 유지관리 계획 수립을 통한 보수/보강 업무의 최적화 및 사회적 비용의 획기적인 절감.
· 국외적으로도 독창성이 있는 연구로서 향후 국내외 내진설계분야에서 부가가치를 창출할 수 있을 것으로 기대.
· 제품 판매, 설치, 교육, 유지관리, 진단 및 해석 업무 수행을 포함한 새로운 비즈니스 모델 구축을 통한 관련 산업 부흥에 기여.
· 복합열화인자에 따른 RC 구조물 경년열화 평가 및 상태평가 결과를 고려한 구조물 내진성능 평가 기술의 국산화를 통한 글로벌 경쟁력 확보 및 관련 기술의 해외시장 수출에 따른 기술선도국으로서의 지위 확보.
· 사회 이슈화된 기존 노후화 건축물의 내진성능의 평가를 저비용, 고효율로 평가가 가능하기 때문에 사회적 이슈가 되는 노후화 건축물 해결이 가능.
· 노후화 된 공공·민간시설의 경제적인 최적공법 채택으로 내진보강사업 활성화.
· 안전을 최우선으로 하는 정부의 정책방향 지원.
· 공공시설의 맞춤형 최적 내진보강 가이드라인 개발을 통한 내진보강 및 내진보강공법 개발 활성화를 통한 지진재난에 대한 사회적 대비수준 향상.

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose
The primary objectives of this study is to develop an innovative seismic performance evaluation methodology for old/existing buildings considering the condition assessment results from Multi-physics and Data-fusion non-destructive evaluation methods, which will improve rationality and rel

Purpose
The primary objectives of this study is to develop an innovative seismic performance evaluation methodology for old/existing buildings considering the condition assessment results from Multi-physics and Data-fusion non-destructive evaluation methods, which will improve rationality and reliability of structural performance evaluation results. For the purposes, this study includes following three main tasks;
· Task 1: Development of a practical technique for seismic performance evaluation of reinforced concrete (RC) buildings considering the results of condition assessment of structures
· Task 2: Development of a Multi-Physics Non-destructive evaluation (NDE) and monitoring technology
· Task 3: Development of data fusion algorithm of Multi-physics NDE sensors

Contents
Year 1 (TRL Level 5) : Deriving and building basic technology
· Investigation and analysis of conventional seismic performance evaluation methods for RC buildings seismic (literature reviews)
· Development of an innovative seismic performance evaluation technology for existing RC buildings
· Investigation of NDE methods for condition assessment of RC member (literature review)
· Configuration of NDE methods for evaluation of concrete deterioration from multi-physics sources (hardwares and analysis algorithms)
· Sensitivity Analysis of NDE methods with the severity of deterioration
· Establishment of the relationship between the mechanical properties of materials and the individual NDE parameters (laboratory material experiments)
Year 2 (TRL Level6) : Developing core technology
· Identification and improvement of seismic performance evaluation technology through accelerated deterioration test and structural loading tests of RC members (beams and columns)
· Development of seismic performance evaluation technology in conjuction with condition assessment
· Development of measurement model for evaluating concrete material properties (compressive strength, elastic modulus) [GPR, IE, SASW, UPV]
· Development of measurement model of steel corrosion condition and reinforcing steel - concrete adhesion condition [ER, GPR, USW]
· Monitoring of Multi-physics non-destructive test parameters during the accelerated deterioration test of RC members
· Statistical characterization of individual NDE parameters
· Development of heterogeneous data convergence algorithm using machine learning technique and verification through comparison with experimental results
Year 3 (TRL Level 8) : Developing practical technology
· Development of evaluation method by application to test bed and improvement through feedback
· Establishment of nonlinear precision analysis method
· Development of existing RC building seismic performance evaluation standard (draft) considering nondestructive technology based condition evaluation
· Performance evaluation of the multi-physics NDE method through test bed and improvement through feedback
· Development of standard manual and condition evaluation criteria for Multi-physics non-destructive testing
· Improvement of the Multi-physics and Data fusion NDE method through feedback
· Development of a standard manual and a condition evaluation standard for the Multi-physics and Data fusion NDE method

Development results

Expected Contribution
Plan for application
· [Technology] The integrated seismic performance evaluation method eases to evaluate the seismic performance of existing building considering the quantitative aging deterioration that is difficult or impossible to achieve by the conventional seismic performance evaluation method
· [DB construction] Systematic DB of high quality fundamental data for advanced analysis and decision algorithm using statistical analysis and artificial intelligence techniques
· [Application to smart maintenance strategy] Multi-physics and Data fusion-based NDE technology can be expanded to the safety management of various future buildings
· [Education] Fostering high-level manpower of master's and doctoral level by reflecting structural diagnosis techniques utilizing advanced measurement and analysis technology into undergraduate and graduate curriculum and promoting research exchange with other disciplines
· [New Business model] Establishment of diagnostic system (equipment, software) using multi-physics and data fusion and development of relevant seismic performance by training expert of seismic performance evaluation of structure using result of condition evaluation
Benefit
· [Industry and Business] Establishes global standards for the condition assessment and seismic performance of RC buildings based on multi-physics and data fusion, and contributes to securing global competitiveness in related fields
· [Academia] By establishing academic research foundation and cultivating excellent manpower, non-destructive diagnosis technology of RC building can be improved to world-class level, and optimization of diagnosis-maintenance work is realized by applying development technology to other academic fields.
· [International collaboration] By jointly developing concrete structure diagnosis technology and sharing cutting-edge information through international cooperation projects with excellent universities and research institutes abroad, it will be able to stand at the forefront of research and development of world-level structure diagnosis system.
· [Economy] Reduce the economic cost compared with the existing safety evaluation method by accurate condition assessment and seismic performance evaluatio
· [Public safety] Improvement of social contrast level against earthquake disaster through development of seismic reinforcement and seismic reinforcement method development by developing customized optimal seismic reinforcement guidelines for public facilities.

(source : Summary 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• Summary ... 6
• 목차 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 9
• 1-1. 연구 개발의 개요 ... 9
• 1-2. 연구 개발 대상의 국내·외 현황 ... 17
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 26
• 1. 1차 년도 연구 ... 27
• 2. 2차 년도 연구 ... 30
• 3. 3차 년도 ... 86
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 126
• 1) 연구수행 결과 ... 126
• 2) 목표 달성 수준 ... 136
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 137
• 6. 연구개발성과 관리 및 활용 계획 ... 138
• 별첨 자료. 참고문헌 ... 139
• 끝페이지 ... 141