초록 ▼

연구개발목표 및 내용
최종 목표
기존 대비 10% 향상된 경제성과 최소 50년 개폐 성능이 확보된 “개폐식 대공간 건축물의 통합설계 엔지니어링 기술 개발”
전체 내용
「스마트 제어 및 운영기술 개발」은 외부환경의 변화에 따라 개폐식 대공간 구조물의 사용성 및 안전성을 높이기 위한 첨단의 핵심 기술개발로 안전성 및 사용성 향상을 위한 스마트 구조제어기술, ICT기반의 스마트 센싱 및 구조안정성 자가진단기술, 환경 및 설비시스템 통합제어기술, 개폐시스템 최적운영 기술 및 화재시 피난 및 재해 예방 기술 개발하고자

연구개발목표 및 내용
최종 목표
기존 대비 10% 향상된 경제성과 최소 50년 개폐 성능이 확보된 “개폐식 대공간 건축물의 통합설계 엔지니어링 기술 개발”
전체 내용
「스마트 제어 및 운영기술 개발」은 외부환경의 변화에 따라 개폐식 대공간 구조물의 사용성 및 안전성을 높이기 위한 첨단의 핵심 기술개발로 안전성 및 사용성 향상을 위한 스마트 구조제어기술, ICT기반의 스마트 센싱 및 구조안정성 자가진단기술, 환경 및 설비시스템 통합제어기술, 개폐시스템 최적운영 기술 및 화재시 피난 및 재해 예방 기술 개발하고자 함.
본 연구는 구조물의 제어 및 관리에 대한 건축기술에 ICT 기반 첨단의 정보통신, 제어계측 기술이 융복합된 미래지향적인 차세대 기술 개발을 목표로 함.

1년차
목표
· 스마트 진동제어장치 조사/분석
· 개폐식 지붕구조물의 가속도 응답기반 건전도 평가시스템 개발
· 다중 환경정보 수집 및 처리가 가능한 스마트 센서 알고리즘 개발
· ICT기술 적용 대상 설비도출 및 적용 대상 규모 선정
· 개폐식 대공간 건축물 화재안전 기준 분석
· 피난로 내화패널 열전달 해석
· 대공간 구조물 면진장치 조사/분석
내용
· 대공간 구조물에 적합한 스마트 진동제어장치 조사
· 건전성 모니터링 평가 기술 분석
· 구동장치 가속도 센서 응용 기술 개발
· 대공간 건축물 개폐에 따른 환경변화 요소 도출
· 대공간 건축물 개폐에 따른 설비제어 시나리오 구축
· 다중 환경정보 수집 및 처리가 가능한 스마트 센서 알고리즘 개발
· ICT기술 기반 조명, 음향, 냉난방 운영시스템 설비 도출
· ICT기술 기반 조명, 음향, 냉난방 운영시스템 설비 적용 대상 선정
· 국외 개폐식 대공간 건축물 화재안전 기준 및 화재사례 분석
· 특수나노소재 물성치 도출 및 내화패널의 차열성능 해석
· 기존의 인장저항 시스템 조사
· 기존 시스템의 대공간 구조물에 대한 적합성 조사

2년차
목표
· 강성 개폐식 대공간 건축물 맞춤형 스마트 TMD 제어알고리즘 개발
· ICT기반 지붕개폐 구동장치 가속도 센서 응용 기술 검증
· 스마트 센서 Proto-type 및 개폐 시 환경변화에 따른 설비제어 알고리즘 개발
· 개폐식 대공간 지붕구조물 유지관리 지침(서) 작성
· 화재예방 매뉴얼 (Ver. 1.0)
· 인장저항 면진장치 적용을 위한 인장저항 장치 개발
· 무선기반 스마트 센서장치 및 안전성 진단 기술 성능 검증
내용
· 지붕개폐에 따른 스마트 TMD의 제어성능 해석적 검증
· 스마트 TMD 제어 알고리즘 개발
· 구동장치 가속도 센서 기술 성능 검증
· 다중 환경정보 수집 및 처리가 가능한 스마트 센서 Proto-type 개발
· 개폐식 환경변화 적응형 냉난방 설비제어 알고리즘 개발
· 풍향/풍속 센서 운영 S/W 개발 (시뮬레이션)
· 해외사례를 참조한 유지관리 지침(Ver.1.0)
· 대공간 건축물 화재위험 평가 알고리즘 정립
· 다양한 인장저항 면진시스템 구성
· 인장저항 면진장치 시제품 모형 개발
· 무선 데이터 전송 장치 (하드웨어) 개발
· LTE망을 통한 영상전송 기술 구현

3년차
목표
· 강성 개폐식 대공간 건축물 맞춤형 스마트 TMD 최적설계 알고리즘 개발
· 가상 온열 센서와 적응형 설비제어 프로그램의 연동 및 냉난방 운영 지침서 개발
· 개폐식 대공간 지붕구조물 유지관리 지침(서) 작성
· 화재예방 매뉴얼 (Ver. 2.0)
· 인장저항 면진장치의 설계 및 해석적 연구
· 무선기반 스마트 센서장치 및 안정성 진단 프로그램 시작품 개발
내용
· 스마트 TMD의 MR 감쇠기 용량 최적 설계법 개발
· 스마트 TMD의 강성 최적 설계법 개발
· 스마트 TMD 최적설계 알고리즘 개발
· 가상 온열 센서의 온열환경 예측 정확도 평가
· 가상 온열 센서와 적응형 설비제어 연계 확인
· 개폐식 대공간 건축물 냉난방 설비 운영 지침서 작성
· 유지관리 지침 작성(Ver.2.0) (동절기 유지관리 확인)
· 화재위험요인의 가연물 실험을 통한 화재위험등급 정량화
· 인장저항 면진장치 설계
· 인장저항 면진장치 성능에 대한 해석적 검증
· 안전성 진단 프로그램 (데이터 서버 구축) 개발
· 무선 데이터 전송 장치 (펌웨어) 개발 및 성능 검증
· 무선 영상 전송 장치 (하드웨어) 개발스마트 TMD의 MR 감쇠기 용량 최적 설계법 개발

4년차
목표
· 강성 개폐식 대공간 건축물 맞춤형 스마트 TMD 최적설계 알고리즘 개발
· 가상 온열 센서와 적응형 설비제어 프로그램의 연동 및 냉난방 운영 지침서 개발
· 개폐식 대공간 지붕구조물 유지관리 지침(서) 작성
· 화재예방 매뉴얼 (Ver. 2.0)
· 경량 지붕구조의 인장저항 면진장치 시제품 제작
· 무선기반 스마트 센서장치 및 안정성 진단 프로그램 시작품 개발
내용
· 개폐식 대공간 구조물의 TMD 최적 설치위치 및 최적 설치질량 검증
· 스마트 TMD 제어성능 수치해석 검증
· 스마트 TMD 실험체 및 지그 제작
· 가상 온열 센서 모의 실험 적용
· 개폐식 대공간 건축물 조명설비 운영 지침서 작성
· 50년 개폐 유지관리 지침(서) 작성 (유지관리 지침서 확인)
· 개폐식 대공간 건축물 화재예방 매뉴얼
· 설계도에 따른 인장저항 면진장치 제작
· 무선 영상 전송 장치 (펌웨어) 개발

5년차
목표
· 강성 개폐식 대공간 건축물 맞춤형 스마트 TMD 최적설계 알고리즘 개발
· 가상 온열 센서와 적응형 설비제어 프로그램의 연동 및 냉난방 운영 지침서 개발
· 개폐식 대공간 지붕구조물 유지관리 지침(서) 작성
· 피난안전 지침서 개발 (Ver. 1.0)
· 인장저항 면진장치의 설계 및 해석적 연구
· 무선기반 스마트 센서장치 및 안정성 진단 프로그램 시작품 개발
내용
· 스마트 TMD 실험체 제어성능 실험적 검증
· 스마트 TMD 실험체을 위한 센서링 및 최적 제어알고리즘 개발
· 테스트베드 구동장치 제작
· 가상 온열센서의 온열환경 예측에 관한 성능 검증 실험 수행
· 개폐식 대공간 건축물 음향설비 운영 지침서 작성
· 유지관리 지침(서) 업데이트 (유지관리 세부내용 및 체크리스트 업데이트)
· 대공간 건축물 피난 안전 평가 프로세스 구축 및 상황별 피난용량 계산
· 인장저항 면진장치 시제품 제작(이방향)
· 시제품에 대한 수치해석적 성능검증
· 안전성 진단 프로그램 (CMS 소프트웨어) 개발
· 무선 영상 전송 장치 성능 검증

6년차
목표
· 강성 개폐식 대공간 건축물 맞춤형 스마트 TMD 시제품 설계
· 적응형 냉난방 설비제어 프로그램 적용 및 실내외 환경변화 적응형 냉난방 설비제어 프로그램 성능 평가
· 개폐식 대공간 지붕구조물 유지관리 지침(서) 완성(Ver.3.0)
· 대공간 건축물 피난 안전 지침서 작성
· 인장저항 면진장치 시제품의 실험적 연구
· 무선기반 스마트 센서장치 및 안정성 진단 프로그램 성능 검증
내용
· 가변강성 및 가변질량 테스트 구조물 제작 및 성능검증
· 스마트 TMD 시제품 수치해석 성능검증
· 스마트 TMD 시제품 설계
· 센서와 제어 알고리즘 연동 냉난방 설비제어 프로그램 모의실험을 통한 적용성 검토
· 실내외 환경변화 적응형 냉난방 설비제어 프로그램의 성능 검증실험 (기존 설정온도 제어 vs. PMV 제어 비교 실험)
· 타원형 개폐식 돔 지붕의 풍향, 개폐 상태 등에 따른 주의 및 점검항목 도출
· 연성개폐시스템의 체크리스트 추가 및 점검사항에 대한 내용 추가
· 강성개폐시스템에 대한 목차 추가(점검 항목, 체크리스트 내용추가)
· 개폐식 대공간 건축물 피난안전 지침(서) (1~3장) 작성
· 시제품 인장저항 면진장치에 대한 성능 실험
· 대공간 구조물의 하부구조에 적용 가능한 제진장치 설계
· 안전성 진단 프로그램 (GUI 소프트웨어) 개발

7년차
목표
· 강성 개폐식 대공간 건축물 맞춤형 스마트 TMD 시제품 성능 검증
· 가상온열센서의 실용화 검증
· 개폐식 대공간 지붕구조물 유지관리 지침(서) 완성(Ver.3.0)
· 대공간 건축물 피난 안전 지침서 완성
· 경량 지붕구조 적합 인장저항 면진장치의 실용화
내용
· 스마트 TMD 시제품 제작
· 스마트 TMD 시제품 실험적 성능 검증
· 스마트 TMD 설계 가이드라인
· 가상 온열센서의 대공간 건축물(테스트베드 또는 실험장소 섭외) 적용을 통한 실용화 검증
· 개폐 운영 사항 적용 및 검증(관리풍속, 개폐시간, 운영계획 등)
· 풍동실험으로 도출된 풍압계수, 변동풍압 특성을 활용한 풍하중 산정 및 비교
· 개폐식 대공간 건축물 피난안전 지침(서) (4~5장) 작성
· 인장저항 면진장치 시제품 성능개선 및 실용성 검증
· 인장저항 면진장치 제작 기술이전

연구개발성과
핵심 성과물
3세부 : 스마트 제어 및 운영기술 개발
- 강성 개폐식 대공간 건축물 맞춤형 스마트 TMD
- 경량 지붕구조 적합 인장저항 면진장치
- 개폐식 구조물 안전성진단 프로그램 및 장치
- 개폐식 대공간 환경 적응형 냉난방 설비제어 프로그램
- 개폐식 대공간 지붕구조물 유지관리 지침(서)
- 대공간 건축물 화재예방 기준 및 피난 지침(서)

10대 대표성과물
1. 개폐식 대공간 건축물 최적화 구조설계 프로그램
- 모델링 소요시간 90% 감축 및 대공간 건축물 골조 물량 10% 절감
2. 개폐식 대공간 건축물 구조설계 지침(서)
- 개폐식 대공간 건축물의 구조설계기술자립화 100%
3. 연성 개폐식 구동장치
- 연성개폐 구동장치 제작기술 자립화 100%
- 트롤리 및 트랙터(개폐속도: 10m/min 이상, 마찰계수: 0.4 이하)
- 앵커링(최소 250KN/개)
4. 강성 개폐식 구동장치
- 대차형식 구동장치* 제작기술 자립화 100%
- 구동 속도: 10m/min 이상, 재하하중: 5 ton 이상, 동조제어 정확도: 속도편차 2%미만
5. 개폐식 지붕구조 시공지침(서)
- 연성 개폐식 지붕구조 시공지침(서)
- 강성 개폐식 지붕구조 시공지침(서)
- 연성개폐식 지붕구조 시공기술 자립화 100%, 동일규모 프로젝트대비 공기단축 5%, 테스트베드 적용
6. 초경량 막/필름재 성능기준 지침(서)
- 막/필름재료 성능기준에 대한 KBC-S 기준 제정
7. 강성 개폐식 대공간 건축물 맞춤형 스마트 TMD
- 제어성능: 20% 이상 제어성능 향상, TMD 강성·감쇠 변화율: 10% 이상
8. 경량 지붕구조 맞춤형 인장저항 면진장치
- 인장력: 수직하중/변위의 10% 이상, 가격: 10,000$/1개 이하
9. 개폐식 대공간 지붕구조물 유지관리 지침(서)
- 내구성: 50년 이상 개폐 성능 확보
10. 테스트 베드
- 기존 대비 10% 향상된 경제성과 25년 이상 개폐 성능이 확보된 연성 개폐식 지붕구조물 구축

기술적 기대성과
1. 개폐식 대공간 건축물을 새로운 건설 산업의 역점 분야로 개척
- 대공간 구조물 지붕의 최첨단 개폐 기술 개발을 통하여 건설, 환경, 기계, 전자 등 관련분야 융복합을 통한 기술시너지 효과 구현
- 대공간 건축물의 설계에 대한 통합적인 기술 확보로 개폐식 대공간 건축물 기술의 국산화 실현
- 건설기술과 ICT기술의 결합을 통하여 창조적 가치를 창출하는 새로운 기술 개발
2. 대공간 구조물 형상/형태 제어, 통합설계, 구동 시스템 등 기술적 난제 해결
- 개폐식 대공간 건축물과 같이 국내 기술수준이 미약한 첨단 건축물 건설기술력 배양
- 개폐식 지붕 구조의 개폐 형태/방법에 따른 구조, 제어, 유지관리 등의 최적화
3. 개폐식 대공간 건축물의 건설기술 자립화
- 대공간 구조물 구조해석 및 프로그램 개발을 통한 기술 확립 등 개폐식 대공간 건축물 관련 엔지니어링 시장에서의 글로벌 기술 경쟁력 확보
- 국제적으로 추격형 기술인 개폐식 대공간 건축물의 건설 핵심기술 확보를 통해 기술수입 대체를 넘어서는 기술자립
- 기술 선도적인 고부가가치의 기술 개발로 기술 선진국과의 경쟁력 확보

사회/경제적 기대성과
1. 개폐식 대공간 구조시스템에 대한 국민의식 전환
- 안전성 및 친환경성을 확보하여 대공간 건축물의 긍정적 이미지로 의식 전환
- 공간 활용의 극대화를 통하여 대공간 건축관련 산업의 위상 제고
2. 조선/항공 산업 등과 연계된 특수시설 분야로 적용 확대
- 선박/항공 제작 및 수리 등 기간 단축이 매우 중요한 산업분야에서 요구 증대
- 재해와 기후 등의 자연환경 영향에 민감한 발전소, 방호 시설 등으로 확대 적용
3. 기술집약형 건설 산업으로 양질의 일자리 창출
- 국내 산업체와 인력 활용을 통한 고부가가치의 신성장동력 및 일자리 창출
- 현장 노무자 안전성 향상 및 전문 노동인력 부족현상 대체기술 개발
- 단순인력 중심에서 기술집약 중심으로 건설 산업구조의 전환을 통한 노동시장 구조 개선

연구개발성과 활용방안 및 기대효과
1. 현장적용 방안
- 기존 경기장 리모델링 건설에 유지관리 및 모니터링 관련 개발 요소기술의 적용 모색
- 신축 예정인 지자체 대상으로 경기장 건설에 개폐식 구조시스템 개발 관련 기술 적용 추진
- 테스트 베드의 성공적 추진으로 국내외 대형 개폐식 대공간 건축물 설계 및 엔지니어링 기술 접목을 위한 실증 추진
2. 실용화 및 제품화 방안
- 관련 개발 요소기술 및 핵심기술의 고품질의 완성도를 높여 일반 건축물 적용 통한 실용화
- 성공적 기술개발 통해 연구 성과물 활용 및 수요처를 중심으로 대내외적인 홍보로 실용화 모색
- 연구단 참여 중소․중견기업 중심의 기술경쟁력 확보를 통한 개발도상국 건설시장 진출로 개발된 기술의 실용화 및 제품화 추진
3. 미래원천기술 확보 방안
- 개폐식 대공간 건축물의 하이테크 기술력을 이용한 설계 및 엔지니어링 분야의 고부가가치 영역의 원천기술 확보 통하여 해외 점유율 상승효과
- 개폐식 대공간 건축물 건설 기술의 국산화를 위한 대공간 건축물의 설계-시공-유지관리 등의 통합적 시스템화 가능한 원천기술 확보 토대 마련
- 대공간 건축물의 최첨단 개폐 기술개발을 통해 건설-환경-기계-전자 관련분야 핵심기술의 융복합화 할 수 있는 고유의 기술력 구축
4. 신산업창출 방안
- 건설기술과 ICT기술 간의 융복합화 통한 미래 수요 충족이 가능한 창조적 가치를 창출할 수 있는 새로운 산업분야로의 개척
- 고부가가치의 신성장동력 및 일자리 창출을 위한 개폐식 대공간 건축 관련 산업의 활성화 추진
- 개폐식 대공간 건축물 성공적 기술개발을 기반으로 해외시장의 새로운 산업분야 창출 및 진출 활성화 모색
5. 연구결과의 기업 활용방안
- 개폐식 대공간 구조물의 해석 및 설계 전용 프로그램
‧ 기존 상용 프로그램에 대비하여 소요 시간 및 비용 절감
‧ 엔지니어링 업체의 기술 및 비용 경쟁력 확보로 국내외 수주 기회 확대
- 개폐상태에 따른 실내공간 환경 및 설비 최적설계 프로그램
‧ 기존 대비 최적 설비설계로 초기 공사비 절감 및 운영에너지 절감
‧ 참여기업의 개폐식 대공간 건축물 관련 설비설계 능력 제고 및 수주 기회 확대
- 에너지 절감을 위한 태양열 활용 계획/환경 설계기술
‧ 저에너지 및 친환경 개폐식 대공간 환경설계 기술 확보
‧ 관련 기업의 친환경 설계 능력 제고 및 국내외 수주 기회 확대
- 개폐식 대공간 건축물의 하이브리드 구동시스템 및 시공 모듈화
‧ 첨단 기술과 구동장치 및 제어장치 등의 융복합을 통한 건설 신기술 창출
‧ 대공간 건축물의 시공표준화, VE 및 모듈화를 통한 시공 기술력 확보

(출처 : 요약문 15p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 최종보고서 ... 3
• 제출문 ... 5
• 연구개발 추진체계 ... 13
• 요 약 문 ... 15
• 목차 ... 21
• 01 연구개발과제의 개요 ... 25
• 1-1 연구개발과제의 개요 ... 25
• 1-2 연구개발과제 추진 필요성 ... 28
• 1-3 연구개발과제의 최종목표 ... 40
• 1-4 연구개발과제의 년차별 목표 ... 41
• 02 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 49
• 2-1 연구개발과제의 년차별 연구 내용 ... 49
• 2-2 연구개발 추진전략 ․ 방법 ... 59
• 2-3 연구개발 추진체계 ... 61
• 2-4 연구단 실증화사업(Test Bed) ... 65
• 03 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성정도 ... 80
• 3-1 연구수행 결과 ... 80
• 3-2 세부 정량적 연구개발성과 ... 121
• 3-3 목표 달성 수준 ... 158
• 04 목표 미달 시 원인분석 ... 161
• 4-1 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 및 보완활동 ... 161
• 05 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여정도 ... 162
• 5-1 기대성과 ... 162
• 5-2 파급효과 ... 163
• 06 연구개발성과 관리 및 활용 계획 ... 165
• 6-1 연구개발성과 활용 방안 ... 165
• 6-2 연구성과 총괄 ... 169
• 6-3 연구개발성과의 향후 5년간(활용보고서 제출기간) 성과활용 목표·계획 ... 175
• 끝페이지 ... 184