초록 ▼

연구개요
본 연구개발의 최종 목표는 (1) IoT 비접촉 초음파 스캐닝 기법, (2) 베이지안 네트워킹 머신러닝 알고리즘을 접목하여 굳지 않은 콘크리트에 변형을 가하지 않으면서 콘크리트 깊이별 응결 및 경화 과정을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 현장 적용 기술 개발하는 것이다. 연구개발기술은 콘크리트로부터 공기층으로 누설되는 초음파를 비접촉으로 계측하고 이에 대한 파동의 분산을 역해석하여 깊이별 응결을 모니터링하는 개념이다.

연구 목표대비 연구결과
○ 다중 채널 표면파 기반 분석 알고리즘 개발
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연구개요
본 연구개발의 최종 목표는 (1) IoT 비접촉 초음파 스캐닝 기법, (2) 베이지안 네트워킹 머신러닝 알고리즘을 접목하여 굳지 않은 콘크리트에 변형을 가하지 않으면서 콘크리트 깊이별 응결 및 경화 과정을 실시간으로 모니터링 할 수 있는 현장 적용 기술 개발하는 것이다. 연구개발기술은 콘크리트로부터 공기층으로 누설되는 초음파를 비접촉으로 계측하고 이에 대한 파동의 분산을 역해석하여 깊이별 응결을 모니터링하는 개념이다.

연구 목표대비 연구결과
○ 다중 채널 표면파 기반 분석 알고리즘 개발
― 다중 채널 표면파 기반 분석 기법은 측정된 시간-진폭 신호를 분산해석하여 주파수에 따른 위상속도를 추출하고 추출된 분산곡선 결과를 역해석을 수행한다. 역해석 결과 깊이에 따른 전단파의 속도가 도출되며 전단파 속도를 통해 매질에 대한 특성 파악이 가능하다.
○ 굳지 않은 콘크리트 시뮬레이션 수행
― Comsol Multipyhsics 프로그램을 사용하여 깊이에 따라 탄성계수가 다른 콘크리트 매질을 모델링하여 시뮬레이션을 진행하였다. 시뮬레이션은 Elastic waves 모듈을 사용하여 모델링이 수행되며, 시간-진폭 신호는 다중채널표면파 기법을 사용하여 신호 분석을 수행하였다.
○ IoT 기반 비접촉 초음파 시스템 개발 개요
― 신호를 측정하기 위하여 IoT를 기반으로한 무선 센서 보드가 개발되었다. 개발된 IoT 기반 비접촉 초음파 시스템은 (1) 중심 주파수가 50kHz인 가진기, (2) 신호를 측정하고 전달하는 센서 보드, (3) 데이터 저장을 위한 소프트웨어로 구성된다.
○ 전송거리에 따른 신호 세기 검증
― 개발된 IoT 시스템의 신호 전송 세기를 평가하기 위하여 Wi-Fi 강도에 대한 측정을 수행하였다. Wi-Fi 신호 세기는 전송 거리가 1m에서 20m까지 증가함에 따라 –40dBm에서 –70dBm로 감소하는 경향을 확인할 수 있었다. -70dBm은 Wi-Fi 세기 기준에 따라 메일을 전송하는 것이 가능한 수준으로 개발된 시스템이 20m 측정거리를 기준으로 양호한 성능을 갖는 것으로 판단된다.
○ 유선 시스템과 IoT 시스템의 성능 비교 검증
― 콘크리트 경화 과정을 유선 시스템과 IoT 기반 비접촉 초음파 시스템을 사용하여 모니터링을 수행하였다. 결과적으로 유선 시스템과 IoT 기반 비접촉 초음파 시스템에서 측정된 누설 레일리파의 계측 시점이 0,2~0.5시간 정도의 오차로 두 시스템의 성능이 유사한 것을 확인할 수 있었다.

연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 건설 현장에서 품질 및 안전 관리에 대한 기술 적용
― 개발기술은 다양한 건설 현장에서 굳지 않은 콘크리트를 대상으로 하는 품질 관리 기술로서 활용될 수 있다. 시공 전 굳지 않은 콘크리트에서부터 상태변화를 모니터링하여, 공기 단축 등을 기대할 수 있다.
○ 스마트 건설에 대한 원천 기술 확보
― 개발된 연구과제는 IoT를 기반으로 센서를 개발하여 사용함으로써 건설 작업의 자동화 등에 기여가 가능하다. 이를 통해 건설 프로젝트의 생산성과 효율성을 높일 수 있을뿐더러 자동화를 통해 작업자들에게 안전한 작업 환경을 제공할 수 있다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 4
• 2) 연구의 필요성 및 중요성 ... 4
• 3) 연구의 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 굳지 않은 콘크리트 시뮬레이션 결과 ... 6
• 2) IoT 기반 비접촉 초음파 시스템 개발 ... 7
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 9
• 1) 정성적 연구성과 ... 9
• 2) 세부 정량적 연구성과 ... 9
• 3) 목표 달성 수준 ... 9
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 10
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 10
• 6. 자체점검표 ... 11
• 7. 참고문헌 ... 11
• 붙임1. 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 붙임2. 연구책임자 대표적 연구실적 및 증빙(요약문 및 사본) ... 16
• 끝페이지 ... 25