[표지]
요약문
Executive Summary
목차
제1장 서론 13
1. 전략연구의 필요성 13
2. 전략연구 목표 및 내용 14
2.1. 연구목표 14
2.2. 연구내용 14
3. 추진체계 및 전략 16
3.1. 추진체계 16
3.2. 추진전략 16
제2장 연구 수행내용 및 결과 19
1. 연구수행 달성도 및 추진실적 19
2. 본부 기획연구 운영 (WBS. A-1) 21
2.1. 본부 블록펀딩 기획을 통한 핵심기술 개발 추진전략 수립 21
2.2. 본부 블록펀딩 전략연구 및 자체 주요사업 수행 27
3. 기술교류회 추진 (WBS. B-1) 33
3.1. 제3회 한국건설기술연구원-도로교통연구원 기술교류회 33
3.2. 제3회 한국건설기술연구원-한국철도기술연구원 기술교류회 34
3.3. 국토부 교통물류실장 주재 『국가기반시설 디지털화』 관련 전문가 세미나 35
3.4. 국토부-건설연 정책간담회 36
3.5. 부산시설공단 업무협약(MOU) 체결 37
4. 사업화 지원 (WBS. B-2) 38
5. 융합연구 주제 발굴 (WBS. C-1) 39
6. R&D 전주가 역량강화 교육 (WBS. C-2) 43
7. 국제박람회 참석 (WBS. C-3) 47
8. 환경변화 대응 언론홍보 (WBS. D-1) 48
9. 중소기업 기술 자문 (WBS. D-2) 50
10. 중대형 연구과제 발굴 (WBS. D-3) 52
11. 행정 및 실험 인력 운영 (WBS. D-4) 57
12. 오픈포럼 참여 (WBS. D-5) 59
13. 신규 특임조직 인력배치 (WBS. D-6) 61
14. 연구공간 재배치 (WBS. D-7) 62
15. 연구성과 홍보 (WBS. D-8) 63
16. 기술사업화 촉진 (WBS. D-9) 64
17. 사회공헌활동 (WBS. D-10) 65
제3장 연구결과의 활용도 및 파급효과 67
1. 활용도 및 가능성 67
2. 파급효과 67
제4장 결론 69
부록 71
부록 1. (기획연구) 구조물 지속 활용을 위한 업사이클 기술 72
요약문 75
Executive Summary 77
제1장 서론 83
1. 기획연구의 배경 및 필요성 83
2. 기획연구 목표 및 내용 87
3. 추진체계 및 전략 88
제2장 연구 수행내용 및 결과 89
1. 정책적 타당성 분석 89
2. 기술적 타당성 분석 99
3. 중점분야 및 과제 기획 112
제3장 연구성과 활용계획 및 기대효과 125
1. 활용계획 125
2. 기대효과 125
제4장 결론 127
참고문헌 129
부록 2. (기획연구) 콘크리트 구조 내부시각화 기술개발 131
제1장 CTI 기술의 정의 및 기획방향 142
1. CTI 기술의 정의 142
2. 기획 방향 143
제2장 연구개발의 필요성 144
1. CTI 기술개발 필요성 144
2. 기획연구 필요성 148
3. CTI 기술 수요 조사 150
제3장 EM Wave 활용 CTI 기술 현황 분석 155
1. 개요 155
2. EM Wave 활용 CTI 기술 현황 조사 158
3. 소결론 214
제4장 Mechanical Wave 활용 CTI 기술 현황 분석 215
1. 정책 현황 215
2. 시장현황 217
3. 기술현황 221
4. 유망기술 타당성 연구(KICT) 235
5. 소결론 237
제5장 AI와 콘크리트 내부 시각화 238
1. AI·기계학습 238
2. 콘크리트 내부시각화를 위한 딥러닝 적용 가능성 251
제6장 특허 분석 253
1. 개요 253
2. 특허 분석 결과 257
제7장 CTI 연구계획 264
1. CTI 연구계획 264
2. CTI 연구 실시계획 266
참고문헌 268
부록 3. (기획연구) 동적 지반특성을 반영한 노후 건축물의 내진성능진단 및 최적 보강방안 개발 272
요약문 275
Executive Summary 277
제1장 서론 282
1. 기획연구의 개요 및 필요성 282
2. 기획연구의 목표 및 내용 288
3. 추진체계 및 전략 289
제2장 연구 수행내용 및 결과 290
1. 국내외 정책·기술 및 특허 동향 분석을 통한 연구개발 방향 설정 290
2. 동적 지반특성을 고려한 노후 건축물 내진 수준 진단 및 최적 보강방안 개발을 위한 핵심요소기술 307
3. 성공적인 기술개발에 필요한 본과제 도출 방안 310
제3장 연구성과 활용계획 및 기대효과 319
1. 연구성과의 활용 계획 319
2. 연구성과의 기대효과 320
별첨1. 전문가 자문의견서 321
참고문헌 360
부록 4. (기획연구) 인프라안전 기획연구(현장타설, 스마트 도로기상) 364
요약문 368
Executive Summary 371
제1장 현장타설 없이 급속시공이 가능한 콘크리트 기술 377
1. 사업기획 개요 377
2. 환경분석 및 대응전략 379
3. 기술수요조사 및 핵심기술 도출 387
4. 연구추진전략 392
5. 예상성과 및 기대효과 396
제2장 스마트 도로기상 관리 기술 403
1. 사업기획 개요 403
2. 환경분석 및 대응전략 410
3. 기술수요조사 427
4. 기술개발 세부계획 및 추진전략 428
5. 활용방안 및 기대효과 437
부록 5. 국외 출장 보고서(CES 2020) 443
Ⅰ. 출장 개요 446
Ⅱ. 출장 목적 및 배경 446
Ⅲ. 출장일정 및 세부출장내용 447
Ⅳ. 출장경비 집행내역 448
Ⅴ. 출장수행내용 및 결과 449
Ⅵ. 기타 관련 자료 464
부록 6. 기술사업화 지원 기술가치평가 보고서 468
대상기술 : 초음파를 이용한 비접촉식 콘크리트 강도 측정 장치 469
1. 평가대상기술 471
2. 기술개요 및 특징 471
3. 시장분석 474
4. 매출액 추정 및 가치평가 평가 479
대상기술 : 매크로 및 마이크로 기포를 활용한 기포 아스팔트용 분사 용액, 이를 이용한 기포 아스팔트 바인더 조성물, 이를... 484
1. 평가대상기술 486
2. 기술개요 및 특징 486
3. 시장분석 489
4. 매출액 추정 및 가치평가 결과 492
대상기술 : 유도전압 측정을 이용한 텐던의 손상 탐지방법 및 손상 탐지장치 외 2건 496
1. 평가대상기술 498
2. 기술개요 및 특징 498
3. 시장분석 501
4. 매출액 추정 및 가치평가 평가 502
부록 7. 자율연구모임 과제 제안서 505
서지자료 511
판권기 512
부록 2. (기획연구) 콘크리트 구조 내부시각화 기술개발 136
표 3.1. 교량 구조물 건전성 모니터링 기술 158
표 3.2. 상용 원격 센싱 제품의 성능 등급 169
표 3.3. Data 분석 결과 177
표 3.4. Measured IM Levels of RF Adaptors 207
표 3.5. Measured IM levels of Coaxial Cables 207
표 3.6. Typical Measured IM's for RG141 Cable 208
표 3.7. Pertinent Electrical Parameters of Tested Conductors(Ⅰ) 208
표 3.8. Pertinent Electrical Parameters of Tested Conductors(Ⅱ) 208
표 3.9. 기존 방법과 제안 방법 비교 212
표 3.10. PIM 시제품 설계 목표 사양 213
표 4.1. 사용연수별 1, 2종 시설물 현황 217
표 4.2. 재료의 어쿠스틱 임피던스 227
표 6.1. 분석대상 기술 분류 253
표 6.2. 키워드 검색 결과 254
표 6.3. 유효특허 결과 256
부록 3. (기획연구) 동적 지반특성을 반영한 노후 건축물의 내진성능진단 및 최적 보강방안 개발 280
표 2.1. 분석에 사용된 국내외 SSI 관련 기준 291
표 2.2. SSI 관련 연구동향 분석(SCI 급 저널 77편, 키워드별 분류) 302
표 2.3. SSI 관련 연구동향 분석 (SCI 급 저널 77편 List) 302
표 2.4. 연구로드맵 주요 목표별 연구과제 예상 목표 설정 311
표 2.5. 지상구조 및 지하구조 형식 313
부록 1. (기획연구) 구조물 지속 활용을 위한 업사이클 기술 81
그림 1.1. 연도별 폐기물발생 현황 83
그림 1.2. 건설 폐기물 재료별 재활용율 84
그림 1.3. 구조물 해체에 따른 오염 이슈 84
그림 2.1. 그린뉴딜 대한민국정부 정책 89
그림 2.2. 제1차 자원순환기본계획 90
그림 2.3. 제3차 건설폐기물 재활용 기본계획 91
그림 2.4. 과제 비전 및 목표 92
그림 2.5. 국내 정책동향 타당성 분석 요약 93
그림 2.6. 일본 순환형 사회 구축관련 법체계 94
그림 2.7. 일본 폐기물처리 우선순위 95
그림 2.8. 조립식 콘크리트 구성품의 재활용 96
그림 2.9. 건설분야 순환경제 안내서 97
그림 2.10. 선행연구 과제 수 및 연구비 현황 100
그림 2.11. 선행연구 과제 수 비율 100
그림 2.12. 연도별 재성형 및 모듈화 기술 101
그림 2.13. 국가별 출원건수 점유율 102
그림 2.14. 특허포트폴리오 103
그림 2.15. 주요 시장국 기술시장 성장단계 104
그림 2.16. 주요 시장국 출원인 TOP 10 106
그림 2.17. 특허 경쟁력(기술성/시장성) 107
그림 2.18. 연도별 콘크리트 구조물 해체 및 분해(철거) 기술 출원동향 108
그림 2.19. 연도별 해체부재의 재성형(리포밍) 및 모듈화 기술 출원동향 109
그림 2.20. 연도별 재성형된 모듈부재를 활용한 시공기술 출원동향 110
그림 2.21. 구조물 지속 활용을 위한 업사이클(Up-cycle) 기술 분야의 다출원인 특허 동향 111
그림 2.22. 업사이클의 개념 112
그림 2.23. 선형 경제에서 순환 경제로의 전환 112
그림 2.24. 건설산업 가치사슬에서의 순환 경제 113
그림 2.25. 기술수요조사 양식 116
그림 2.26. 우선순위 조사 양식 117
그림 2.27. 구조물 지속활용 업사이클 기술 개발 로드맵 124
그림 4.1. 연구사업 비젼 및 목표 127
그림 4.2. 구조물 지속활용 업사이클 기술 개발 로드맵 128
부록 2. (기획연구) 콘크리트 구조 내부시각화 기술개발 137
그림 1.1. CTI 기술 개념 142
그림 1.2. 기획연구 방향 143
그림 2.1. 도로 건설 현황 144
그림 2.2. 정릉천고가교 외부텐던 부식절단사고(2016) 145
그림 2.3. 국내외 NDE 기술현황 145
그림 2.4. 서울 강남 대종빌딩 기둥 손상(2018) 146
그림 2.5. 교각손상(예) 146
그림 2.6. 포항지진 후 구조안전 점검 현실 146
그림 2.7. 포항지진 시 손상된 필로티 건물 기둥(부실 배근) 147
그림 2.8. 평택국제대교 시공 중 붕괴(2017) 147
그림 2.9. 현존 초음파 활용 NDE 장비의 한계 148
그림 2.10. 설문안 151
그림 2.11. 기술의 필요성 관련 설문 결과 152
그림 2.12. 최대 탐사깊이 설문조사 결과 153
그림 2.13. 최대 허용장비무게 설문조사 결과 153
그림 2.14. 최대 장비크기 설문조사 결과 154
그림 2.15. 최대 운용시간 설문조사 결과 154
그림 3.1. Introduction to Nondestructive Testing 156
그림 3.2. 철근콘크리트 구조물 철근 부식 노출 156
그림 3.3. 철근 부식 진행 탐사 157
그림 3.4. 케이블 비파괴 탐사 장비(IPC) 159
그림 3.5. 외부텐던 비파괴 탐사 장비(IPC) 160
그림 3.6. GPR 비파괴 탐사 장비(IPC) 161
그림 3.7. GPR 장비 162
그림 3.8. 탐사 개요 162
그림 3.9. Grid 용지에 데이터 수집 163
그림 3.10. Reflection result at air embedded side 163
그림 3.11. 장비 원리 및 개요 164
그림 3.12. 탐사 결과 165
그림 3.13. sample 165
그림 3.14. sample 탐사결과 166
그림 3.15. AMT 탐사 결과 167
그림 3.16. 두꺼운 콘크리트에서의 철근 온도 프로파일 168
그림 3.17. Immediate thermal camera imaging 결과 168
그림 3.18. Microwave Heating 후 철근 탐사결과 169
그림 3.19. 레이더 해상도 171
그림 3.20. 콘크리트 전파 감쇠 특성 176
그림 3.21. 콘크리트 전파 감쇠 특성 분석 177
그림 3.22. Concrete 내부에서 EM Plane Wave의 전파 특성 178
그림 3.23. Concrete 내부에서 유한 Aperture의 EM Wave의 전파 특성 178
그림 3.24. Concrete 내부의 Rebar Array에서의 산란 특성 179
그림 3.25. Stepped Frequency Radar 방식의 Microwave Imaging System 180
그림 3.26. 신호 생성 181
그림 3.27. Stepped Frequency 신호와 Beat 신호 184
그림 3.28. 1 Step : Measurement 186
그림 3.29. 2 Step : Range Processing 186
그림 3.30. 3 Step : Back Projection Algorithm 187
그림 3.31. 영상화 알고리듬 188
그림 3.32. 제안 영상 알고리듬의 해상도 특성 188
그림 3.33. Assignment of Tx and Rx Array for the Specified Imaging Area 189
그림 3.34. Imaging Simulation Area 190
그림 3.35. Imaging 결과 190
그림 3.36. Microwave NDE Prototype 구성도 191
그림 3.37. 부품 List 191
그림 3.38. 배열 안테나 설계 결과 192
그림 3.39. 배열 안테나 반사손실 특성 193
그림 3.40. SAR 영상 레이더 Prototype 구조 CAD VIEW 194
그림 3.41. Rebar에 형성된 Corrosion에 의한 Concrete 박리현상 195
그림 3.42. 시간에 따른 Corrosion 성장 196
그림 3.43. Non-Linear System의 입출력 관계 197
그림 3.44. Two-Tone 입력 스펙트럼 197
그림 3.45. Intermodulation Products 199
그림 3.46. PIM 시험 구성도 200
그림 3.47. 외부 전경 201
그림 3.48. 외부 환경 202
그림 3.49. PIM 위치 추정 203
그림 3.50. 신호 관측 204
그림 3.51. PIM 신호 205
그림 3.52. 시험 수행자의 위치 205
그림 3.53. 전파흡수체를 이용한 방해물 영향을 최소화한 예 206
그림 3.54. RF Cable에서의 PIM 시험 개념도 207
그림 3.55. Evolution of the frequency response of normalizing the... 209
그림 3.56. PIM 실험결과 분석 210
그림 3.57. Reflection/Transmisssion Measurement 개념 211
그림 4.1. 연도별 준공시설물 현황 217
그림 4.2. 사용연수가 30년 이상인 1, 2종 시설물 개수 218
그림 4.3. SOC 분야 예산 수립 현황 218
그림 4.4. 미국 시설물 안전등급(위)/일본 시설물 유형별 노후화 비율(아래) 219
그림 4.5. 예방적 유지관리/보수보강의 필요성 220
그림 4.6. 초음파를 이용한 콘크리트 내부시각화 관련 연간 논문 수 221
그림 4.7. 역학파의 종류 222
그림 4.8. 충격에 의한 고체 매질 내부의 파동 222
그림 4.9. P파 모드변환 223
그림 4.10. 초음파 신호의 형상 224
그림 4.11. 탐촉자 단면 225
그림 4.12. 탐촉자 파장/지름 별 빔 패턴 226
그림 4.13. 일반적인 초음파 실험에서 반사 비율 227
그림 4.14. 접촉식 탐촉자-습식(왼쪽), 건식(오른쪽) 227
그림 4.15. 초음파 커플런트 젤 228
그림 4.16. 비접촉식 탐촉자-공기결합 탐촉자(왼쪽), 수침 탐촉자(오른쪽) 228
그림 4.17. 초음파배열센서, A1040 MIRA 230
그림 4.18. 초음파 속도에 따른 초음파 배열 장비 결과 230
그림 4.19. 배열센서 시그널 계측 방식-모노스태틱/바이스태틱 231
그림 4.20. 모노스태틱 시스템 결과(왼쪽), 바이스태택 시스템 결과(오른쪽) 231
그림 4.21. 측정된 FMC 시그널 형태 232
그림 4.22. A1040 MIRA 측정 데이터(왼쪽) 및 해석 결과(오른쪽) 232
그림 4.23. 이미지 크기에 따른 소요 계산 시간 233
그림 4.24. 공기결합 탐촉자 배열에 따른 콘크리트 내부 시각화 결과 234
그림 4.25. 콘크리트 구조물 모서리 부위 탐지를 위한 (a) 배열 탐촉자 및... 234
그림 4.26. 앵커볼트가 박혀있는 콘크리트 큐브 235
그림 4.27. A1040 MIRA 미가공 데이터를 이용한 콘크리트 큐브 3차원 내부 시각화 236
그림 5.1. 심층 신경망 개념도 및 경사하강법과 오류역전파 학습 과정 240
그림 5.2. 합성곱 신경망 개념도 241
그림 5.3. 순환 신경망 개념도 242
그림 5.4. 볼츠만 머신과 제한적 볼츠만 머신 개념도 243
그림 5.5. 심층 신뢰 신경망 개념도 244
그림 5.6. 적대적 생성 신경망 학습 개념도 245
그림 5.7. 적대적 생성 신경망을 이용한 인물 이미지 생성 : 모두 실제 사진이 아닌 생성모델을 통해 만들어낸 가짜 이미지 245
그림 5.8. 적대적 생성 신경망 Mode Collapse(윗줄 : 이상적인 학습과정, 아랫줄 : 실제학습과정) 246
그림 5.9. 조건부 적대적 생성 신경망 개념도 : x는 기존 잠재 변수, y는 추가된 잠재 변수 247
그림 5.10. 조건부 적대적 생성 신경망을 이용한 이미지 생성 예시 248
그림 5.11. 오토인코더 개념도 248
그림 5.12. 오토인코더 상세 개념도 : 잠재변수, 특성, 숨겨진 정보 249
그림 5.13. 뉴스에 대한 주성분분석과 오토인코더 학습 예(왼쪽은 주성분 분석, 오른쪽은 오토인코더) 249
그림 5.14. 변분 오토인코더 개념도 250
그림 5.15. 의학분야의 오토인코더 활용 예 251
그림 5.16. 조건부 오토인코더를 활용한 콘크리트 내부 시각화 개념 252
그림 6.1. 주요 국가별 연도별 특허 동향 257
그림 6.2. 전체 출원 건수의 동향 258
그림 6.3. 기술분류별 연도별 특허 동향 259
그림 6.4. 기술분류별 주요 국가의 특허출원 동향 260
그림 6.5. 주요 출원인 동향 261
그림 6.6. 기술분류별 주요 출원인의 특허 출원 동향 262
그림 6.7. 주요 출원인의 해외 출원 동향 263
그림 1.1. 우리나라의 지진 발생 빈도 증가 283
그림 1.2. 역대 주요 지진 발생 현황 283
그림 1.3. 포항지진 건축물 피해사례 283
그림 1.4. 국내 건축물 내진설계 대상 및 현황 284
그림 1.5. 지역별 건축물 내진설계율 현황(2016) 284
그림 1.6. 공공시설물 연도별 내진율 및 내진보강대책 추진 현황 285
그림 1.7. 지반-구조물 상호작용해석을 위한 지하구조물 모델 예시 286
그림 1.8. 포항지진시 지진 취약건축물 피해 사례 287
그림 1.9. 해외 지진시 지하구조물 피해 사례 287
그림 1.10. 기획과제 목표 및 내용 288
그림 2.1. 해외 SSI 관련 기준들 상호관계 Diagram 290
그림 2.2. Flexible Foundation Effect 294
그림 2.3. 기초형상에 대한 Radiation damping coefficient 295
그림 2.4. Foundation Embedment Effect 296
그림 2.5. 지표면 산정 방법 297
그림 2.6. 지반 스프링 모델을 적용한 내진설계방안의 문제점 301
그림 2.7. 국내 지반특성을 반영한 SSI 연구 301
그림 2.8. 전문가 설문지 308
그림 2.9. SSI를 고려한 내진성능평가 연구 로드맵 도출 310
그림 2.10. 연구추진체계 312
그림 2.11. 연구개발 추진 전략 312
그림 2.12. 역량 스펙트럼(Capacity Spectrum) (FEMA 440) 314
그림 2.13. 건축물+지반 정보통합관리시스템 (예시 : 시설안전관리공단 시설안전DB구축 시스템) 315
그림 2.14. 하부구조 형식에 따른 구조물의 지진응답 비교 316
그림 2.15. 지반-구조물 상호작용을 고려한 지진 취약도 함수 316
그림 2.16. 원심모형실험 317
그림 2.17. 실내모형 토조실험 317
그림 2.18. SSI를 고려한 건축물 및 지반구조물 내진성능평가 플랫폼(예시 : 서울시 내진성능 자가점검 시스템) 318
그림 2.19. 특허(기술) 개발 계획 318
그림 3.1. SSI를 고려한 건축물 및 지반구조물 내진성능평가 플랫폼 319
그림 3.2. 도시단위 지진위험도 평가를 위한 기반기술 예시(Hazus Earthquake model) 320