초록 ▼

□ 연구개요
본 연구의 목표는 “멀티데이터 기반 반지도 딥러닝 모델을 이용한 실시간 교량 이상상태 모니터링 기술 개발”로서, 3년의 연구기간동안 다음의 연구 Task를 수행하였다.
*Task 1: 반지도 딥러닝 모델 학습/검증을 위한 실교량 학습데이터 세트 개발
*Task 2: 실시간 교량 이상상태 탐지를 위한 멀티데이터 반지도 딥러닝 모델 개발
*Task 3: 반지도 학습데이터의 불확실성을 고려한 교량 이상상태 종류 판정 및 정량화 기술 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
이 연구의 1차년도에는

□ 연구개요
본 연구의 목표는 “멀티데이터 기반 반지도 딥러닝 모델을 이용한 실시간 교량 이상상태 모니터링 기술 개발”로서, 3년의 연구기간동안 다음의 연구 Task를 수행하였다.
*Task 1: 반지도 딥러닝 모델 학습/검증을 위한 실교량 학습데이터 세트 개발
*Task 2: 실시간 교량 이상상태 탐지를 위한 멀티데이터 반지도 딥러닝 모델 개발
*Task 3: 반지도 학습데이터의 불확실성을 고려한 교량 이상상태 종류 판정 및 정량화 기술 개발

□ 연구 목표대비 연구결과
이 연구의 1차년도에는 다양한 문헌 연구를 바탕으로 구조부재 손상, 데이터 이상, 과적하중 등 주요 이상 상태를 선정하고, 이를 측정할 수 있는 방법론을 개발하였다. 실제 교량인 올림픽대교의 도로 재포장 전후 데이터를 사용하여 라벨 데이터 300세트와 비라벨 데이터 3000세트를 제작하였다. 또한 Deep SAD 기반의 반지도 학습 방법론을 제안하고, 단순지지보 시뮬레이션을 활용하여 최적의 오토 인코더 구조를 탐색하였다.
2차년도부터 3차년도까지 LK-Block 기반의 반지도 교량 이상상태 탐지 프레임워크를 제시하고 실험적으로 검증하였다. 먼저 단순지지보 시뮬레이션을 이용하여 프레임워크에 최적화된 Encoder 및 Activation Function을 도출하였다. 또한 전단 빌딩 모형과 PSC빔을 이용하여 실험을 수행하였으며 제안된 프레임워크가 높은 정확도로 손상 여부를 판정함을 확인하였다. t-SNE 기반 시각화를 통해 교량 이상 상태의 종류와 손상 정도를 판정할 수 있는 방법을 보였으며, Python 코드를 작성하여 Encoder의 학습 및 테스트를 수행할 수 있도록 스크립트를 작성하였다. 연구 중 수행된, 단순지지보 시뮬레이션, 전단빌딩 모형, PSC빔을 포함한 다양한 환경에서 제안된 방법론을 검증함으로써, 교량의 주요 이상 상태를 효과적으로 탐지하고 판정할 수 있는 새로운 접근 방식을 제안하였음을 보였다.

□ 연구발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
시장경제적 관점에서 본 연구는 교량 유지관리를 위한 기술 개발을 통해 국가의 시설물 유지관리 분야의 경쟁력을 강화할 것으로 기대되며, 개발된 모니터링 시스템은 해외 시장으로의 수출 가능성을 열어주었다. 과학기술적 측면에서는 딥러닝 및 빅데이터 기술의 시설물 유지관리 분야 적용을 통해 교량 유지관리의 난제를 해결하였으며, 유사 데이터가 축적된 다른 분야에도 활용 가능한 기술을 개발하였다.
개발된 연구 결과를 국내 주요 교량 관리 주체에 실제로 적용할 예정이다. 예를 들어, 서울특별시는 올림픽대교 등의 모니터링 대상 교량에, 서울시설공단은 탄천2 고가교에 스마트 모니터링 시스템을 확장 적용할 수 있다.
또한, 국내외 관련 분야의 연구자들과 후속 연구를 수행하여 협력 연구를 강화하고, 토목, 빅데이터, 인공지능 학회에서 발표를 통해 연구자들과의 후속 연구 기회를 마련할 것이다. 개발된 소프트웨어의 공개를 통해 다양한 적용 사례를 만들어 나가길 기대한다.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 4
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 6
• 1) 정성적 연구성과 ... 6
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 16