[표지]
요약문
목차
제1장 기술의 정의 및 필요성 14
1. 기술의 정의 및 분류 체계 14
2. 연구개발의 필요성 14
제2장 국내외 동향 및 환경 분석 20
1. 국내외 정책 동향 20
1.1. 국내 정책 동향 20
1.2. 국외 정책 동향 27
2. 국내외 시장동향 및 전망 32
2.1. 국내 시장 동향 32
2.2. 국외 시장 동향 38
3. 국내외 기술동향 46
3.1. 노후 인프라 구조물의 내진 진단 분야 46
3.2. 노후 인프라 지반구조물(사면, 옹벽)의 내진진단 분야 59
3.3. 노후 도로시설물 내진 성능 보강 분야 81
3.4. 도시 커뮤니티 - 네트워크 재난 리질리언스(Resilience) 분야 97
4. 특허 조사 및 분석 결과 122
4.1. 분석대상 기술 및 분류 기준 122
4.2. 유효특허 선별결과 123
4.3. 분석 결과 124
4.4. 특허분석 종합결론 128
4.5. 시사점 129
5. 메가트렌드 분석 132
6. 기술개발 사업 추진상의 기회와 위협요인 분석 135
7. 중점연구분야 도출 136
8. 국내 연구개발 인프라 분석 138
8.1. 관련 연구기관 현황 분석 138
8.2. 관련 연구시설 및 장비 현황 140
제3장 기술수요 및 수준예측 조사 142
1. 기술수요조사 142
2. 기술수준 및 우선순위 조사 145
3. 기술개발 추진방향 정립 148
3.1. 기술수준 및 우선순위조사 결과 분석 148
3.2. 기술개발 추진 방향 163
제4장 연구개발과제 구성 및 추진전략 166
1. 비전 및 목표 166
2. 중점추진 분야 및 연구개발과제 구성 168
3. 세부분야별 주요 연구내용 및 주요 성과 지표 169
4. 기술개발 로드맵 172
5. 연구개발 추진 전략 172
6. 실용화 추진 전략 173
7. 연구추진체계 174
제5장 사전타당성 자체 검토 176
1. 정책적 타당성 176
2. 기술적 타당성 178
3. 경제적 타당성 181
4. 기술 개발의 파급효과 183
5. 기대효과 183
제6장 제안요청서(RFP) 및 과제카드 186
1. 제안요청서 186
2. 과제카드 193
참고문헌 196
부록 : 특허기술동향조사 보고서 204
요약 205
I. 개요 213
II. 환경분석 225
III. 심층분석 283
IV. 특허분석 결론 및 시사점 319
V. 부록 329
서지자료 402
판권기 403
[표 2.1] 기존 공공시설물 내진성능 확보현황(2018년 말 기준) 22
[표 2.2] 기존 지진방재 대책 및 개선안 비교 24
[표 2.3] 시설물별 내진설계기준 현황('18.11.13 기준) 26
[표 2.4] 국외 건축물 내진성능 확보를 위한 주요 정책 27
[표 2.5] 미국의 시설물별 내진설계기준 29
[표 2.6] 일본 지진조사연구추진본부의 지진 관련 R&D 예산 30
[표 2.7] 일본의 시설물별 내진설계기준 31
[표 2.8] 준공연도별 기반시설물 현황 32
[표 2.9] 준공 후 30년 이상 시설물 현황 33
[표 2.10] 국내 대형지진 발생현황 34
[표 2.11] 국내 지진 피해사례 34
[표 2.12] 국내 구조물 내진장치 적용사례 36
[표 2.13] 미국 기반시설의 시설물별 평가결과 38
[표 2.14] 2013년 기준 일본 주요 인프라의 건설 후 경과년수 39
[표 2.15] 세계 지진피해 규모(1986~2015) 40
[표 2.16] VISION 2000 내진성능수준 47
[표 2.17] 철근콘크리트 구조물의 DM 49
[표 2.18] 국외 손상도 평가기법의 비교 51
[표 2.19] 구조부재의 손상도에 따른 손상상태 및 내진성능저감계수 52
[표 2.20] 접합부의 손상도에 따른 손상상태 52
[표 2.21] 한계상태와 전체변형각의 관계 53
[표 2.22] 한계상태와 전체변형각의 관계 53
[표 2.23] 휨 항복부재의 한계상태와 손상도 및 손상내용 관계 54
[표 2.24] 기둥부재의 한계상태와 손상도 및 손상내용 관계 54
[표 2.25] 손상단계별 내진성능 저감계수 55
[표 2.26] R-Index를 이용한 판정기준 56
[표 2.27] 사면안정해석에 사용된 해석방법과 프로그램 60
[표 2.28] 콘크리트옹벽의 안전율과 임계가속도 산정결과 66
[표 2.29] 옹벽의 지진 후 긴급진단 결과 및 안정성 평가 기준 77
[표 2.30] 교량의 내진성능향상 공법 88
[표 2.31] 커뮤니티 리질리언스의 기능별 요소 101
[표 2.32] 분석대상 기술분류 122
[표 2.33] 분석대상 기술분류기준 123
[표 2.34] 유효특허 선별결과 123
[표 2.35] SWOT 분석 135
[표 2.36] 중점추진분야별 세부분야 및 인프라 시설물 137
[표 2.37] 관련 연구기관 현황 138
[표 2.38] 관련 연구시설 및 장비 현황 140
[표 3.1] 1차 기술수요조사 결과(연구항목 후보군(안) 도출) 142
[표 3.2] 기술수준조사 안건 145
[표 3.3] 2차 기술수요조사 안건(추가된 연구과제 후보군에 대한 우선순위 조사) 146
[표 3.4] 향후 추가 필요 과제 162
[표 4.1] 중점추진 분야 및 연구개발 과제 168
[표 4.2] 세부분야별 주요 연구내용 및 주요 성과 지표 169
[표 5.1] 지진 방재 국가정책 176
[표 5.2] 유사과제 중복성 검토 178
[표 5.3] 핵심가치/성능목표 정의 및 추출 근거 180
[표 5.4] 핵심가치 성능목표별 요구수준 제시 근거 180
[표 5.5] 핵심가치 성능목표별 현재수준 제시 근거 181
[표 5.6] 경제적 타당성 검토 182
[그림 1.1] 기술개발 개요도 14
[그림 1.2] 우리나라의 지진 발생 빈도 증가 15
[그림 1.3] 공공시설물 연도별 내진율 및 내진보강대책 추진현황 15
[그림 1.4] 노후 시설물에 대한 비파괴 평가 예 16
[그림 1.5] 비파괴 장비를 이용한 비파괴 검사 실시 예 16
[그림 1.6] 미국 HAZUS 프로그램 17
[그림 1.7] 일본 동경 오타구의 지역위험도 사례 17
[그림 1.8] GIS 기반 액상화 위험지도 예시 18
[그림 1.9] 네트워크 기반 지역 단위 복원력 평가 시스템 18
[그림 1.10] 연구원 고유임무 부합성 및 주요사업 지원 필요성 19
[그림 2.1] 기존 공공시설물 내진성능 확보현황(2018년 말 기준) 22
[그림 2.2] 국가 지진 재해 저감 프로그램(NEHRP) 비전 및 전략목표 28
[그림 2.3] 준공 후 30년 이상 시설물의 증가 추세 33
[그림 2.4] 규모 2.0 이상 국내 지진 발생 현황 33
[그림 2.5] 공공시설물 내진보강 시장 & 내진 적용율 전망 37
[그림 2.6] 전세계 규모 6.0 이상 지진발생 추이(1990~2015) 40
[그림 2.7] 미국 교량 붕괴 사고 사례 42
[그림 2.8] 한미일 국가별 교량 준공현황 및 노후화 시설물 현황 42
[그림 2.9] 일본 유지보수 공사 시장 규모 43
[그림 2.10] GPR(ground penetration radar) 장비를 이용한 교량 상판 열화상태 조사 사례 44
[그림 2.11] 세계 비파괴검사 시장 및 발전 추세 45
[그림 2.12] 지역별 비파괴검사 시장 점유율 45
[그림 2.13] 국내의 지진 위험도 평가체계 46
[그림 2.14] ATC-58 확률론적 성능평가 과정 49
[그림 2.15] 목표성능수준과 내진보수성능지표와의 관계 50
[그림 2.16] 복원력 특성과 한계상태와 관계 53
[그림 2.17] 지진 시 사면재해위험도(설계지진가속도 대비) 59
[그림 2.18] 지진 시 사면재해위험도(단층거리와 지진규모 대비) 59
[그림 2.19] 2차원 단면의 1차원 지진응답해석을 위한 밀도보정법 61
[그림 2.20] 신 유사정적법 해석결과 예시 62
[그림 2.21] 억지말뚝 사면보강 1g 진동대실험 전경 63
[그림 2.22] 산사면의 2차원 지진응답해석 결과 예시 64
[그림 2.23] 지진가속도에 따른 산사면의 동적 변위 계산 예 65
[그림 2.24] Mononoge-Okabe 방법의 모식도 66
[그림 2.25] 보강토옹벽의 보강재별 가속도별 수치해석 방법 제시 예시 68
[그림 2.26] 역T형 옹벽 2차원 동적해석 모델링도(ABAQUS) 69
[그림 2.27] 역T형 옹벽 2차원 동적해석 결과 69
[그림 2.28] 역T형 옹벽 부재의 지진취약도 곡선 산정 예 70
[그림 2.29] 수평 절편법의 이론 개념도 72
[그림 2.30] MR 회귀식의 적합도 73
[그림 2.31] 원심모형 진동대실험을 통한 보강토옹벽의 지진파괴 분석 74
[그림 2.32] 보강토옹벽 원심모형실험 비교 동적수치해석 모형 75
[그림 2.33] 원심모형실험을 모사하기 위한 동적수치해석 요소망 76
[그림 2.34] 옹벽의 직접적 지진 손상 77
[그림 2.35] 옹벽의 간접적 지진 손상 77
[그림 2.36] GPR 탐사가 필요한 옹벽 단면 78
[그림 2.37] GPR 탐사로 획득한 기반암선의 위치 79
[그림 2.38] 내진보강의 개념 81
[그림 2.39] 내진보강공법 81
[그림 2.40] 강도증진형 보강공법 예 82
[그림 2.41] 면진장치 82
[그림 2.42] 강판보강공법 83
[그림 2.43] 아라미드 섬유 보강공법 84
[그림 2.44] SRF 내진보강공법 84
[그림 2.45] 하이브리드 섬유시트 부착 전경 85
[그림 2.46] SR 패널 85
[그림 2.47] BT 보강공법 86
[그림 2.48] MFRI 공법 섬유봉 86
[그림 2.49] 앵커 케이블에 의한 동적에너지 소산율 89
[그림 2.50] 지진 시 다른 두 조건에서의 안전율 차이 89
[그림 2.51] 보강된 사면 위 연속기초의 동적지지력 90
[그림 2.52] 보강 사면위 연속기초 지지력계수 산정 챠트 예 91
[그림 2.53] 세 가지 다른 보강재 분배 패턴 91
[그림 2.54] 보강재 분배패턴에 따른 효과 분석 92
[그림 2.55] 긴장앵커틀 보강사면 단면 93
[그림 2.56] 연직기둥의 간편 계산법 93
[그림 2.57] 최대축력의 이론과 해석결과 비교 93
[그림 2.58] 비선형 파괴규준 및 해당 탄젠트 라인 94
[그림 2.59] 변위계산 절차도 94
[그림 2.60] 두 가지 방법의 결과 비교 94
[그림 2.61] 옹벽의 손상 및 붕괴 95
[그림 2.62] 앵커중력식옹벽의 해석 모식도 96
[그림 2.63] 앵커중력식옹벽의 해석 결과 96
[그림 2.64] 도시 재난재해복원력 융합연구센터(2015-2017)의 연구주제 97
[그림 2.65] 공공데이터 기반 서울시 지진재난 리질리언스 분석 예 98
[그림 2.66] 서울시 행정구역별 리질리언스 패턴분석 예 98
[그림 2.67] 시스템 신뢰성에 기반한 재난 리질리언스의 이해 99
[그림 2.68] 재난 리질리언스 평가기준과 적용스케일 조합 100
[그림 2.69] 지진 재난 리질리언스 평가를 위해 도입된 회복곡선 102
[그림 2.70] 세분화, 고도화된 회복곡선 102
[그림 2.71] 전력망의 연평균 리질리언스 확률론적 평가 결과 103
[그림 2.72] 시스템의 수요와 공급을 고려한 리질리언스 평가 103
[그림 2.73] 이동 시간 단축의 측면에서 제안된 회복곡선과 의사결정 프로세스 104
[그림 2.74] 미국 내륙지방 수로 네트워크의 링크 별 중요도 평가 105
[그림 2.75] 이산 사건 시뮬레이션을 이용한 회복 프로세스 평가 106
[그림 2.76] 두 개의 이산 사건 리질리언스 시뮬레이션 모델: 가용자원의 총합과 재배치 모델 106
[그림 2.77] 실제 회복곡선과 시뮬레이션을 통해 얻은 회복곡선의 비교 107
[그림 2.78] 베이지안 네트워크를 이용한 전력 시스템의 허리케인 리질리언스 평가 프레임워크 108
[그림 2.79] 비선형 모델인 CTM을 사용한 시뮬레이션 모델의 도식 108
[그림 2.80] 적응성, 여용성, 리질리언스의 퍼지 언어 변수로의 표현 109
[그림 2.81] 9개 리질리언스 요소 간의 원인 결과 109
[그림 2.82] 인프라네트워크(수자원)와 커뮤니티의 리질리언스 척도 112
[그림 2.83] 커뮤니티 자본 손실의 취약성 곡선 112
[그림 2.84] 마르코프 체인으로 표현한 모델 회복성 113
[그림 2.85] GIS 재난 분석 플랫폼 기반의 클러스터링 방법론 114
[그림 2.86] 지진 진앙과 세 커뮤니티의 위치 115
[그림 2.87] 지진 시나리오 전후 전력공급시스템의 변화 115
[그림 2.88] 지진 직후 예상되는 구조물의 파괴비율 115
[그림 2.89] 일일 전력 수요-공급 곡선 116
[그림 2.90] 지진 재난에 노출된 커뮤니티의 회복 모델 117
[그림 2.91] 그래픽 유저 인터페이스로 표현한 회복 모델 117
[그림 2.92] 개별 구조물의 기능상태 분류 118
[그림 2.93] 개별 구조물의 상태로 표현되는 군집기능 회복도 119
[그림 2.94] 연속시간마르코프체인을 이용한 개별 구조물의 상태 전이 119
[그림 2.95] 일반적인 기능 상태에 따른 마르코프체인 전이 과정 119
[그림 2.96] 구조물 군집의 회복도 변화 120
[그림 2.97] 공학과 사회과학 데이터를 모두 활용하여 얻은 회복 예측 모델 120
[그림 2.98] 주요 출원국 전체 연도별 특허동향 124
[그림 2.99] 주요 출원국 전체 연도별 특허동향 125
[그림 2.100] 중분류 연도별 특허동향 127
[그림 2.101] 중분류 구간별 특허동향 127
[그림 2.102] 미국의 GIS 기반 HAZUS-MH 133
[그림 2.103] 내진성능맵 적용의 예 134
[그림 2.104] 인공신경망 기반 초고속 데이터 생성 구조 134
[그림 2.105] Issue Tree 및 중점추진분야 136
[그림 3.1] 전체 연구분야에 대한 우선순위조사 결과 157
[그림 3.2] 내진수준 진단 분야 우선순위(교량 시설물) 158
[그림 3.3] 내진수준 진단 분야 우선순위(사면/옹벽 시설물) 159
[그림 3.4] 내진보강 및 보강 적정성 평가 분야 우선순위 160
[그림 3.5] 지역 단위 내진 수준 관리 및 내진 복원력 평가 기술 분야 161
[그림 3.6] 도시 커뮤니티 지진 리질리언스 평가 분야 우선순위 162
[그림 4.1] 비전 및 연구목표 167
[그림 4.2] 노후 인프라 내진수준진단 및 관리체계 구축 기획의 프레임 구성 167
[그림 4.3] 기술개발 로드맵 172
[그림 4.4] 지진방재 전문기관 클러스터 기능 예 - 지진정보 결집 173
[그림 4.5] 실용화 추진 174
[그림 4.6] 기획 연구 추진 체계 174
[그림 5.1] 핵심기술의 차별성 및 우수성 179
[그림 5.2] 기대효과 184