터널재해 예방 계측기술 개발 (IV) : (Development of Automatic Tunnel Monitoring System to Prevent Structural Failures & Collapses (IV))

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The results of this research can contribute to advance the development of automatic monitoring and data management system applicable to tunnel construction, environmental preservation and maintenance and may support tunnel structure failure and advance safety planning. In addition, from economic and industrial perspectives, operation and maintenance costs are expected be saved as well as social costs since damages to civil structures can be addressed in advance, their service system extended and safety accidents prevented. Moreover, sensormarkets will be expanded in the wake of MEMS-based sensor development and MEMS-based sensor makers will be able to advance into a market worth USD 5 billion in 2 years. Lastly, the developed automatic stuctural health monitoring and data management technologies in this research project can be expanded to apply other civil structures (bridges or dams, etc.), resulting in mitigation of more safety hazards in construction industry as a whole

국문 초록 (Abstract)

본 연구의 최종목적은 터널재해예방 계측 기술 개발을 위해 기존 자동 계측기의 체계적 활용 및 데이터 관리 시스템 개발, 반도체 제작 기술인 MEMS(MicroElectroMechanical System)기술을 활용한 소형 무선 계측기의 개발 및 활용 기술 개발,계측 데이터 관리 시스템의 개발 및 그 활용 기술 개발에 있다. 1차년도 연구의 세부 목표는 1) 기술개발 동향 분석을 통한 동 기술의 현황을 파악, 분석하며, 2) 계측 대상선정을 통해 계측할 요소를 결정하도록 하며, 3) 계측 요소 기술 분석을 통해 MEMS무선센서 네트워크 기술의 현재 활용현황 및 미래의 활용 가능성에 대해 분석하고 4) RF 송수신 모듈을 이용한 데이터 전송 실험을 통하여 개발될 센서의 계측데이터 전송능력을 실험하고, 5) MEMS 시험제작 및 RF Module 과 Sensor Network 모듈의 결합을 통해 시작품을 제작하는 것이다.

목차 (Table of Contents)

• 제1장 서론
• 1. 연구의 필요성
• 1.1 체계적인 터널 계측 데이터 획득의 필요성
• 1.2 기존 계측기의 문제점
• 1.3 사업의 목표와 관련하여 세부과제 수행의 필요성
• 2. 최종목표
• 3. 연차별 연구 목표
• 제2장 추진실적
• 1. 세미나 개최 및 참가
• 2. 교육 훈련
• 3. 정량적 발표 실적
• 제3장 연구수행내용
• 1. 기술개발 동향 분석
• 1.1 터널 유지관리 관련 기존 연구 동향
• 1.2 MEMS 기술 동향
• 1.3 MEMS 기술의 건설산업 활용현황 조사
• 1.4 국외 출장을 통한 MEMS 활용 계측기 개발 현황 조사
• 1.5 협력 체계 구축
• 2. 터널 계측 작업 분석
• 2.1 터널 계측 작업 분석
• 2.2 계측 요소기술 테스트 및 활용방안 정립
• 3. MEMS기반 진동계 시제품 개발
• 3.1 개발 목적 및 기존 진동계 분석
• 3.2 MEMS 가속도 센서 설계
• 3.3 MEMS 가속도 센서 제작
• 3.4 가속도 센서의 신호 증폭 회로 제작
• 3.5 MEMS 가속도 센서의 측정
• 3.6 Active RF 송수신 모듈 인식능력 실험
• 3.7 무선 센서 네트워크(Wireless Sensor Networks) 구성(안)
• 3.8 결론
• 4. MEMS기반 진동계 시제품 성능 시험
• 4.1 시험방법
• 4.2 시험 결과 및 분석
• 4.3 성능 분석
• 4.4 개선 사항
• 5. MEMS 기반 진동계 소자 설계 개선
• 5.1 1차 설계 및 제작 결과
• 5.2 2차 설계 및 제작 결과
• 5.3 3차 설계 및 제작 결과
• 5.4 4차 설계 및 제작 결과
• 6. MEMS 기반 진동계의 활용방안
• 6.1 MEMS 기반 무선 발파 진동계의 개발 개요
• 6.2 개발 시제품의 요구성능
• 6.3 기대효과
• 7. 기존 계측기 무선화 모듈
• 7.1 시제품 개요 및 구성
• 7.2 개발 시제품의 요구 성능
• 7.3 개발 시제품의 제작
• 8. 계측데이터 프로토콜 및 데이터 관리 시스템
• 8.1 무선 통신 기반의 데이터 통신 프로토콜 분석
• 8.2 데이터 통합관리시스템 지원을 위한 미들웨어의 활용
• 8.2 터널 무선계측 데이터베이스 시스템 상세설계
• 제4장 결론
• 제5장 기대효과