표제지

2. 제출문

3. 보고서초록

4. 국문요약

5. 영문요약

목차

제1장 서론 34

1.1. 과제의 필요성 34

1.1.1. 유해물질 재난전조 관리 시스템 35

1.1.2. 붕괴 및 도괴 재난전조 관리 시스템 36

1.2. 최종 연구 목표 39

1.2.1. 센서개발 39

1.2.2. 재난전조 통합 시스템 구축 39

1.3. 연구의 범위 42

1.4. 연구 진척 및 달성도 43

1.5. 연구 개발 성과 46

제2장 서울대학교 48

2.1. 감시 대상 물질 선정 및 물질 특성 분석 48

2.1.1. 국내외 허용 농도 기준 및 농도별 유해성 분석 50

2.1.2. 센서 감지 기준 제시 및 경보 단계 설정 55

2.2. 유해물질 경보 기준 설정 및 보완 58

2.2.1. 감지대상 물질 선정 58

2.2.2. 경보 기준 농도 설정 59

2.3. 최적 센서 설치 위치 선정을 위한 지침 마련 61

2.3.1. 물질 특성 65

2.3.2. 구조 특성 67

2.3.3. 관련 기준 68

2.4. 경보 수준별 대응 방안 마련 71

2.4.1. 대상 재난의 유형 72

2.4.2. 경보 단계의 구분 74

2.4.3. 재난 대응 관련 인력 76

2.4.4. 단계별 재난 대응 활동 81

2.4.5. 재난 경보 방송 82

2.5. 재난 상황 관리 방안 84

2.5.1. 매뉴얼 예시 84

가) 매뉴얼 85

2.6. 테스트베드 운용 방안 136

2.6.1. 사고 시나리오 140

가) 유해가스 직접 주입 140

2.7. 이종 재난 대상 시스템 통합 방안 141

2.7.1. 시스템 통합의 필요성 141

2.7.2. 시스템 통합을 위한 고려 사항 141

가) 데이터 및 접근성 유지 141

나) 시스템 특성 유지 및 상호 보완 142

다) 동일 요소의 일관성 유지 142

라) 통합 시스템 방안 143

제3장 재난전조 감시 및 경보 시스템 개발 144

3.1. 과제 개요 144

3.1.1. 과제의 필요성 144

가. 기술적 측면 144

나. 경제·산업적 측면 144

다. 사회·문화적 측면 145

3.1.2. 지금까지의 연구개발 실적 147

3.1.3. 현기술상태의 취약성 148

3.1.4. 앞으로의 전망 148

3.2. 연구 내용 149

3.2.1. 1차년도 149

가) 1차년도 연구개발 목표 149

나) 연구 범위 및 연구 수행 방법 149

다) 연구수행 내용 및 결과 150

3.2.2. 2차년도 157

가) 2차년도 연구개발 목표 157

나) 연구범위 및 연구수행 방법 158

다) 연구수행내용 및 결과 159

3.2.3. 3차년도 177

가) 통합 재난전조 감시 및 경보 시스템 데이터베이스 구조 설계 182

나) 통합 재난전조 감시 및 경보 시스템 개발 182

다) 센서 최적 위치 연구 183

라) 테스트 수행 187

마) 통합 재난전조 감시 및 경보 시스템 테스트 수행 191

제4장 재난 관리 대상 시설물의 유해 가스 모니터링을 위한 나노 전자코 시스템 개발 - 국민대학교 192

4.1. 연구배경 192

4.2. 최종 연구 목표 193

4.3. TIO₂를 이용한 센서 제작 및 성능 평가 194

4.3.1. TIO₂ 나노튜브를 이용한 센서제작 공정 194

4.3.2. TIO₂ 나노튜브를 어레이를 이용한 센서 성능 평가 197

4.4. SnO₂를 이용한 센서 제작 및 성능 평가 199

4.4.1. SnO₂ 나노와이어 합성 공정 199

4.4.2. 감지물질 적용 및 신호 검출을 위한 센싱 칩 설계 및 제작 201

4.4.3. 가스센서 모듈의 성능 평가를 위한 실험장치 구성 204

4.4.4. 가스센서 모듈의 성능 평가 205

4.4.5. 본 연구개발 칩과 상용센서와의 비교 분석 206

4.4.6. 함수를 이용한 농도 추정 Curve Fitting 209

4.4.7. 가스센서 내구성 검증 테스트 210

4.4.8. 가스센서의 온도 별 가스반응 테스트 212

4.4.9. 촉매를 이용한 선택성 부여[원문불량;p.183] 214

4.4.10. 간이 테스트베드 실험 수행 218

4.5. 저전력 센서 구동을 위한 Membrane 칩 설계 및 제작 222

4.5.1. Membrane 칩의 Micro heater의 온도 상승 시뮬레이션 수행 224

4.5.2. Membrane 칩 제작 공정 방법 및 기존 칩과의 성능 비교 227

4.5.3. TCR (Thermal Coefficient of Resistance)을 이용한 Membrane 칩의 온도 추정 229

4.5.4. Membrane 칩 센서의 마이크로 히터 전압 별 가스성능 테스트 230

4.5.5. Membrane 칩의 함수를 이용한 농도 추정 Curve Fitting(4.0V기준) 233

4.5.6. Membrane 칩의 내구성 검증 실험 235

4.5.7. Membrane 칩 성능 테스트 235

4.6. 무선 Zig-Bee 통신 센싱 모듈 설계 및 제작 238

4.6.1. 유선PCB 제작 238

4.6.2. 무선 PCB 제작 240

4.7. 세라믹 가스센서 패키지 설계 및 제작 241

4.7.1. 세라믹 패키지 설계 241

4.7.2. 제작 된 세라믹 가스센서 패키지 244

4.8. 테스트베드 실험 수행 246

4.8.1. 테스트베드 구축 246

4.8.2. 테스트베드 설치 및 실험 247

4.9. 결론 250

제5장 건축물의 구조안전과 위험진단 252

5.1. 건축 구조물의 부실 현상과 붕괴형태 252

5.1.1. 콘크리트 구조물의 열화 252

5.1.2. 건물 안전과 붕괴 254

5.2. 건축구조물 구조변형과 모니터링 257

5.2.1. 하중에 의한 건축물 구조 안전성 257

5.5.2. 건축물의 기둥[column]/보[beam] 구성과 안전 260

5.2.3. 계측기를 이용한 건축구조물 안전 모니터링 기술 262

제6장 전조탐지 센서계측/적용성 기술 269

6.1. 변형량 측정 센서 기술 269

6.1.1. 압력센서 269

6.1.2. 스트레인 게이지 274

6.1.3. CNT load sensor 276

6.1.4. 변위센서 기술 288

6.1.5. 경사각 센서 291

6.2. 건축물의 안전진단 측정에 센서기술적용 294

6.2.1. 하중, 응력 탐지측정기술 294

6.2.2. 변형/변위 측정 기술적용 301

제7장 건축물의 변형탐지 센서제조 및 성능시험 308

7.1. CNT-composit 센서 소재의 물성 308

7.1.1. CNT 특성 308

7.1.2. composite 재료물성 314

7.1.3. 기판과 전극 324

7.2. CNT film 제조 및 공정 개발 327

7.2.1. 박막 CNT film 제조 327

7.2.2. 후막 CNT film 제조 329

제8장 건축물의 변형탐지 성능시험 334

8.1. CNT 센서 제조 및 성능시험 334

8.1.1. 센서 제조 334

8.1.2. 검지층 검사 및 센서 성능시험 339

8.2. 센서 측정 적용연구 345

8.2.1. 검출전자제어 345

8.2.2. 하중시험장치 362

제9장 초과하중 기반 붕괴해석 시뮬레이션을 통한 모니터링 최적 부재 및 부재별 측정위치 최적화 설계 - 가천대학교 364

9.1. 부재의 크리티컬 포인트 최적화 설계 (최대응력비) 364

9.1.1. 최대응력비를 활용한 건축물의 구조해석 364

9.1.2. SRC(Steel Reinforced Concrete) 중층 건축물 구조해석 366

9.1.3. RC(Reinforced Concrete) 고층건축물 구조해석 372

9.2. 센서 배치 계획 377

9.2.1. 층별 응력비 분포 378

9.2.2. 건물의 전체적인 응답을 파악하기 위한 센서 배치 계획 378

제10장 선정된 구조부재 및 건물 전체 붕괴/도괴 상태평가 검증 380

10.1. 주요 구조부재의 성능곡선 정립 380

10.1.1. 건물 주요 부재의 변형 380

10.1.2. 능력곡선 및 능력스팩트럼을 활용한 비선형 해석 381

10.2. 구조부재 성능곡선 임계값의 도출 382

10.2.1. FEMA에서의 능력곡선 구축 [비선형해석시] 382

10.2.2. 한계상태에 대한 성능조건 구축 384

10.2.3. 부재회전각 및 임계변형값 비교 389

10.3. 실험을 통한 평가프로세스에 대한 검증 389

10.3.1. 실험의 조건 설계 389

10.3.2. 결과 및 프로세스 검증(내용없음) 16

10.4. 붕괴 이상징후 판별 알고리즘 개발 392

10.4.1. 철근콘크리트 건물의 연쇄붕괴 해석 392

10.4.2. 붕괴이상징후 판별 알고리즘 398

제11장 화재감지센서 기반의 열화에 의한 하중 초과 감시시스템 표준모델 개발 399

11.1. 열화에 의한 온도센서 기반의 구조부재 성능곡선 정립 및 임계값 산정 399

11.1.1. 구조용 강재부재의 내화성능 분석 399

11.1.2. 국가별 코드에 의한 강재의 한계온도 결정 399

11.2. 한계온도에 도달하는 임계값 산정 400

11.2.1. 한계온도 도달 시간 계산 400

11.2.2. 구조용 강재의 한계온도 도출 시험값 분석 402

제12장 부재별 데이터 송출 운용시스템 구축 405

12.1. 무선센서 네트워크 구축 405

12.1.1. 네트워크 구축을 위한 조건 설정 405

12.1.2. RF 모듈을 활용한 센서 노드 설계 405

12.1.3. Topology 구축 단계 406

12.2. 센싱 모니터링 하드/소프트웨어 구성 블록도 정립 407

12.2.1. 구성 블록도 작업 407

12.2.2. 주제어부 408

12.2.3. ZigBee 네트워크부 409

12.2.4. 기울기 측정 센서 회로 411

12.3. 개별 센싱 데이터 통합수집 모듈개발 411

12.3.1. 네트워크에서의 데이터 전송 411

12.3.2. 데이터 전송 프로그램 설계 412

12.4. 모니터링 PC 송출을 위한 변환시스템 개발 414

12.4.1. 변환시스템 구성 414

12.4.2. 실험현장에서의 시스템 응용 415

제13장 상태평가결과를 활용한 종합방재실내 e-재난관리플랫폼개발 417

13.1. 계측재난관리 모니터링 시스템 417

13.1.1. 정의와 필요성 417

13.2. SHM [Structure Health Monitoring System 구조 건정성 모니터링 시스템] 418

13.2.1. SHM의 목적 418

13.2.2. SHM 시스템의 핵심기술 419

13.2.3. SHM 적용모델 419

13.3. DSM[Disaster Symptom Monitoring 붕괴 징후 모니터링] 421

13.3.1. SHM과의 비교를 통한 DSM의 정의 421

13.3.2. 인텔리전스[Intelligence] 개념을 포함한 재난전조 시스템 구현 422

13.4. 통합플랫폼의 인터페이스 구성도 425

13.4.1. DSM 통합 시스템 구성도 425

13.5. 모니터링 플랫폼 구성을 위한 센서 네트워크 구축 427

13.5.1. 건축물의 모니터링 환경 구축을 위한 네트워크 427

13.5.2. 무선을 이용한 데이터 측정 1 [무선랜] 427

13.5.3. 무선을 이용한 데이터 측정 2 (Zigbee, bluetooth) 428

13.6. 센서의 결정 및 배치 방법 431

13.6.1. 측온저항체(RTD)를 이용한 온도측정 시스템 431

13.6.2. 기울기 센서를 이용한 측정 시스템 434

13.6.3. 가속도 진동센서[Accelerometer]를 이용한 측정 시스템 435

제14장 알고리즘 구현 및 매뉴얼 설정 437

14.1. 각 단계별 재난 전조 알고리즘의 구성 및 플로우차트 437

14.1.1. 계측 데이터 추출 지속시간 결정 437

14.1.2. 임계값 작성 및 데이터 분석 방법론 438

14.1.3. 센서별 관련 알고리즘 개발[원문불량;p.406] 439

14.1.4. 개발 알고리즘의 시연 및 검증 444

14.2. 매뉴얼 설정 단계 449

14.2.1. 위험수준에 따른 총괄재난관리자의 필요성 449

14.2.2. 붕괴전조 플랫폼 상의 경계수준별 표준 행동절차 및 매뉴얼 450

제15장 TEST BED 구축 456

15.1. 축소모형 TESTBED 구축을 통한 통합플랫폼의 적용성검증 456

15.2. 실험에 사용된 센서 456

15.3. 데이터 취득 장비 및 기타 구성 468

15.4. 센서 설치 및 기초 테스트 476

15.5. 통합 재난 전조 모니터링 시스템 479

15.5.1. 재난 전조 모니터링 시스템 및 재난 대응 479

15.5.2. 장기 이력 관리 및 기타 시스템 483

제16장 결론 486

16.1. 주관연구기관 486

16.1.1. 연구비 사용 487

16.2. 세부연구기관 488

16.2.1. 광운대학교 488

16.2.2. 국민대학교 489

16.2.3. 가천대학교 489

16.2.4. 에너지기술연구원 491

16.3. 향후 계획 493

참고문헌 494

연구성과 활용계획서 499

표 1.1. 연구 조직도 42

표 1.2. 제 1차년도 연구 진척 및 달성도 43

표 1.3. 제 2차년도 연구 진척 및 달성도 44

표 1.4. 제 3차년도 연구 진척 및 달성도 45

표 1.5. 연구 개발 성과 46

표 2.1. 감시 대상 유해물질 선정 방법 49

표 2.2. 감지대상 유해물질 특성 50

표 2.3. 유해물질 농도 분석표 예시 (일산화탄소) 52

표 2.4. 허용 농도 기준 (ERPG) 55

표 2.5. 허용 농도 기준 (PAC) 55

표 2.6. 경보 수준별 위기 상황 56

표 2.7. 경보 수준별 유해물질 농도 기준 57

표 2.8. 경보 수준별 내용 및 전달 계통 57

표 2.9. 감지대상 유해물질 및 경보 기준 농도 61

표 2.10. 가스별 물리적 특성 66

표 2.11. 경보 단계별 설명 74

표 2.12. 경보 단계별 현상 및 대응 핵심 75

표 2.13. 주체별 대응 및 역할 77

표 2.14. 주체별 행동요령 78

표 2.15. 재난 대응 활동 81

표 2.16. 경보별 방송 83

표 2.16. 유해물질 경보 기준 141

표 3.1. 1차년도 연구 범위 및 연구 수행 방법 149

표 3.2. 2차년도 연구 범위 및 연구 수행 방법 158

표 3.3. 감지기의 부착 높이에 따른 감지기의 설치 갯수에 관한 규정 159

표 3.4. 최초착화물의 연소생성가스 162

표 3.5. 국내 경보설비 종류 174

표 3.6. 경보수준별 조치사항 175

표 3.7. 통합 재난전조 감시 및 경보 시스템의 개발 착안점 178

표 3.8. NIST 사무실 화재 사고 실험 요약 184

표 3.9. 시스템 성능 평가표 188

표 3.10. 유해화학물질 시스템 성능 평가 결과 190

표 3.11. 통합 재난전조 감시 및 경보 시스템 성능 평가 결과 191

표 4.1. 가스센서의 온도 별 가스반응 테스트 결과 213

표 4.2. Membrane 칩과 기존 칩의 성능 비교 228

표 5.1. 건축물의 안전계측 장치 262

표 6.1. 스트레인게이지의 분류 274

표 6.2. 탄소의 다양성(Dimension 0-D 1-D 2-D 277

표 6.3. 탄소나노튜브의 물리적 성질 비교 278

표 6.4. 기울기 센서 특성 305

표 7.1. CNT 형태별 물성 309

표 7.2. 주요 탄성고분자의 물성표 321

표 7.3. 유전체 분말에 따른 유전상수 324

표 9.1. 기둥 일람표 367

표 9.2. 기둥 일람표 367

표 9.3. 각 기둥별 최대응력부재 부재력 산정 369

표 9.4. 기둥 일람표 374

표 9.5. 각 기둥별 최대응력부재 부재력 산정 375

표 10.1. 철골철근콘크리트 건물 1층 기둥의 붕괴 임계변형 387

표 10.2. 철근콘크리트 주상복합건물 1층 기둥의 붕괴 임계변형 389

표 10.3. 정적 붕괴 하중과 Push-down해석의 각 층, 기둥제거부위, 부착손상정도에 따른 처짐 397

표 11.1. 강재부재의 한계온도 400

표 11.2. 기계적 특성 실험값(SS 400) 402

표 11.3. 기계적 특성(SM 490) 402

표 12.1. Nano-Qplus 표준 API 412

표 13.1. SHM 과 DSM 의 비교분석 421

표 13.2. Zigbee, Bluetooth, Wireless LAN 기본특성 430

표 13.3. RTD 센서의 종류 431

표 13.4. RTD 센서의 배치원칙 및 절차 433

표 13.5. 기울기 센서의 최적배치 기법 및 절차 434

표 13.6. 배치원칙에 따른 설치절차 435

표 14.1. 각 임계값 기준에서 지속 데이터 확보 시간 437

표 14.2. 기울기 관련 경사변화에 다른 상황전파 기준 및 지속시간에 대한기준[원문불량;p.406] 439

표 14.3. 변형률관련 재난전조 임계값 기준 및 지속시간의 기준 440

표 14.4. 온도 변화를 고려한 상황전파 기준의 설정 443

표 14.5. 위험수준 : 관심 단계의 SOP 및 매뉴얼 452

표 14.6. 위험수준 : 주의 단계의 SOP 및 매뉴얼 453

표 14.7. 위험수준 : 경계 1 단계의 SOP 및 매뉴얼 453

표 14.8. 위험수준 : 경계 2 단계의 SOP 및 매뉴얼 454

표 14.9. 위험수준 : 심각 단계의 SOP 및 매뉴얼 454

표 15.1. 센서의 종류, 이름, 설치 위치 457

표 15.2. 데이터 로거 470

표 15.3. 데이터 로거 모듈 470

표 15.4. 데이터 로거의 종류 471

표 16.1. 연구비 사용 488

그림 1.1. 센서모듈 개략도 41

그림 2.1. 센서 위치 선정 기준 70

그림 2.2. 재난 대응 체계 72

그림 2.3. 챔버 모형도 138

그림 3.1. 재난전조 감시 및 경보 시스템 기획 초안(메인화면) 152

그림 3.2. 재난전조 감시 및 경보 시스템 초안(센서 관리 메뉴) 152

그림 3.3. 재난전조 감시용 센서 및 경보 시스템 초안(경보 발령시) 153

그림 3.4. 모니터링 시스템 기능사양서(화면 구성) 154

그림 3.5. 모니터링 시스템 기능사양서(경보 발령시) 154

그림 3.6. 모니터링 시스템 기능사양서(이력 조회) 155

그림 3.7. 모니터링 시스템 기능사양서(경보에 따른 세부내용) 155

그림 3.8. 모니터링 시스템 기능사양서(유해물질 위험도) 156

그림 3.9. 감지기의 분류(NFSC 203) 160

그림 3.10. 발화요인(2007 - 2010년) 161

그림 3.11. 발화요인-전기적 요인(2007 - 2010년) 161

그림 3.12. 발화요인-기계적 요인(2007 - 2010년) 162

그림 3.13. 유해화학물질의 확산 거동(CO2) 164

그림 3.14. 유해화학물질의 확산 거동(CO) 165

그림 3.15. 유해화학물질의 확산 거동(HCN) 166

그림 3.16. 유해화학물질의 확산 거동(NO₂) 167

그림 3.17. 유해화학물질의 확산 거동(SO₂) 168

그림 3.21. 유해화학물질의 확산 거동(NH₃) 169

그림 3.26. 조기경보시스템 시스템 구조 171

그림 3.26. 조기경보시스템 메인화면 172

그림 3.27. 조기경보시스템 층별모니터링 화면 173

그림 3.28. 조기경보시스템 예·경보모듈 175

그림 3.29. 조기경보시스템 외부설비 연동 176

그림 3.30. 통합 재난전조 감시 및 경보 시스템 아키텍쳐 179

그림 3.31. 재난전조 조기경보 시스템 구조도 180

그림 3.32. 통합 시스템의 메인 화면 초안 180

그림 3.33. 통합 시스템의 메인 화면 기획안 181

그림 3.34. 통합 재난전조 감시 및 경보 시스템 화면 구성도(안) 181

그림 3.35. 데이터베이스 구조 설계 예시 182

그림 3.36. 통합 재난전조 감시 및 경보시스템의 화면(결과물) 183

그림 3.37. NIST 사무실 화재 실험 자료 184

그림 3.38. 테스트 공간의 Case 189

그림 3.39. 테스트 수행 Flow 189

그림 3.40. 유해화학물질 테스트 수행 장면 190

그림 4.1. 가스들의 주요 위험성 193

그림 4.2. 센서모듈 개략도 194

그림 4.3. 나노튜브 어레이 제작 공정 195

그림 4.4. 4채널 칩 단면도 195

그림 4.5. 서로 다른 두께를 가지는 TiO₂ 나노튜브의 평가용 4채널 칩 196

그림 4.6. 제작 된 MEMS 센서 196

그림 4.7. 전류측정 방식을 통한 TiO₂ 나노튜브의 가스에 따른 신호 그래프 197

그림 4.8. 전압측정 방식을 통한 TiO₂ 나노튜브의 가스에 따른 신호 그래프 198

그림 4.9. SnO₂ 나노와이어 Precursor 합성 환류 장치 셋업 199

그림 4.10. 원심분리기를 이용한 SnO₂ 나노와이어 Precursor 추출 199

그림 4.11. SnO₂ 나노와이어 형성을 위한 Electric Furnace 200

그림 4.12. SnO₂ nanowire SEM Image 200

그림 4.13. 감지물질 적용을 위한 센싱 칩 설계 201

그림 4.14. 마이크로 히터의 저항 계산 201

그림 4.15. 마이크로 히터의 열전달률 계산 202

그림 4.16. 센싱 칩의 MEMS 제작 공정 203

그림 4.17. 제작된 센싱칩 Sensing Layer 203

그림 4.18. 실험장치 구성도 204

그림 4.19. 가스 혼합기 204

그림 4.20. SnO₂ 나노와이어의 CO, NO₂, NH₃ 에 대한 농도별 가스 실험 결과 205

그림 4.21. SnO₂ 나노와이어의 반응 및 회복속도 205

그림 4.22. e2v tech. 사의 Co 가스 센서 spec 206

그림 4.23. e2v tech. 사의 Co 가스 센서에 대한 농도별 가스 실험 결과 206

그림 4.24. 본 연구 중인 센서(좌) 와 CO 상용센서(우) 의 CO가스 회복성 비교 207

그림 4.25. e2v tech. 사의 NH₃ 가스 센서 spec 207

그림 4.26. e2v tech. 사의 NH₃ 가스 센서에 대한 농도별 가스 실험 결과 208

그림 4.27. 본 연구개발 중인 가스 센서에 대한 농도별 가스 실험 결과 208

그림 4.28. CO가스 측정 그래프와 농도 추정 그래프 209

그림 4.29. NO₂가스 측정 그래프와 농도 추정 그래프 209

그림 4.30. NH₃가스 측정 그래프와 농도 추정 그래프 210

그림 4.31. 가스센서의 1주차부터 5주차까지의 반복 테스트 그래프 211

그림 4.32. 150℃부터 375℃까지 각 가스의 온도 별 저항변화 테스트 212

그림 4.33. 여러 가지 금속 촉매 214

그림 4.34. SnO₂ 와 Pd를 합성한 현미경 사진 214

그림 4.35. SnO₂ 와 Pd를 합성하여 CO, NO₂, NH₃ 에 대한 농도별 가스 실험 결과 215

그림 4.36. SnO₂ 와 Pt를 합성한 현미경 사진[원문불량;p.183] 216

그림 4.37. SnO₂ 와 Pt를 합성하여 CO, NO₂, NH₃ 에 대한 농도별 가스 실험 결과 216

그림 4.38. Pt 합성 샘플의 NH₃가스에 대한 저항감소 반응 경향 217

그림 4.39. Labview 상용 프로그램으로 간단한 가스 알람 구현 218

그림 4.40. 간이 테스트베드가 설치 된 모습 (1) 219

그림 4.41. 간이 테스트베드가 설치 된 모습 (2) 220

그림 4.42. Labview 상용 프로그램을 이용한 CO 가스 신호 디스플레이 221

그림 4.43. Labview 상용 프로그램을 이용한 NO₂ 가스 신호 디스플레이 221

그림 4.44. Membrane 칩의 Sensing Layer(좌), Micro heater Layer(우) 222

그림 4.45. Membrane칩의 Sensing Layer와 Micro heater Layer의 오버랩 된 모습 222

그림 4.46. Membrane 칩의 열 저항과 열 전달률 계산 223

그림 4.47. Platinum 두께 1㎛의 해석 결과(4V전압 인가) 224

그림 4.48. Platinum 두께 800㎚의 해석 결과(4V전압 인가) 225

그림 4.49. Platinum 두께 600㎚의 해석 결과(4V전압 인가) 225

그림 4.50. Micro heater의 Platinum 두께에 따른 온도 상승 그래프 226

그림 4.51. Membrane 칩 제작 공정도 227

그림 4.52. 제작 된 Membrane 칩 현미경 사진 228

그림 4.53. 3개의 포인트를 잡아 온도-저항 데이터를 Plot 하여 나타낸 그래프 229

그림 4.54. 3.8V 전압 인가 결과 그래프 230

그림 4.55. 4.0V 전압 인가 결과 그래프 230

그림 4.56. 4.2V 전압 인가 결과 그래프 231

그림 4.57. 4.5V 전압 인가 결과 그래프 231

그림 4.58. 4.8V 전압 인가 결과 그래프 232

그림 4.59. CO 가스 측정 그래프와 농도 추정 그래프 233

그림 4.60. NO₂ 가스 측정 그래프와 농도 추정 그래프 234

그림 4.61. NH₃ 가스 측정 그래프와 농도 추정 그래프 234

그림 4.62. 대기 중에 노출 된 칩의 기준저항 관찰 기록 235

그림 4.63. 성능 평가를 위한 상용 프로그램 Labview 알고리즘 디자인 236

그림 4.64. Labview를 이용한 센서모듈 테스트 디스플레이 236

그림 4.65. Membrane 칩 성능평가 237

그림 4.66. 유선 PCB Version 1 238

그림 4.67. 유선 PCB Version 2 239

그림 4.68. 상용센서 성능평가를 위해 제작한 PCB 239

그림 4.69. 무선 Zig-Bee 센싱 모듈 Version 1, 수신기(좌), 송신기(우) 240

그림 4.70. 무선 Zig-Bee 센싱 모듈 Version 2, 송신기(좌), 수신기(우) 240

그림 4.71. 세라믹 패키지 단면도 241

그림 4.72. 세라믹 패키지의 CAD 도면 242

그림 4.73. 세라믹 패키지의 칩 장착 예상도 및 치수 242

그림 4.74. 완성 된 패키지 예상도 243

그림 4.75. 패키지의 하단 구성 부 (좌), 상단 구성 부인 패키지의 커버 (우) 244

그림 4.76. 패키지의 하단 구성 부에 커버를 끼워놓은 모습 244

그림 4.77. 패키지에 Membrane 칩 4개를 고정시켜 놓은 모습 245

그림 4.78. 가스 센서 테스트 베드 구축 예상도 246

그림 4.79. 1㎥의 아크릴 테스트베드와 내부 장애물 설치 247

그림 4.80. 테스트베드 내부에 센서모듈이 설치 된 모습 247

그림 4.81. 테스트베드 내 CO 가스 주입 후 경보 발생 248

그림 4.82. 테스트베드 내 NO₂ 가스 주입 후 경보 발생 248

그림 4.83. 테스트베드 내 SO₂ 가스 주입 후 경보 발생 249

그림 4.84. 테스트베드 내 NH₃ 가스 주입 후 경보 발생 249

그림 4.85. 완성 된 통합 무선 가스센싱 모듈 250

그림 5.1. 건축구조물의 일반적인 내부 붕괴 모형도 257

그림 5.2. 건축구조물의 여러 가지 하중형태 258

그림 5.3. 건축물의 설계변경에 의한 하중 위험정도 259

그림 5.4. 건축구조물의 붕괴징조현상 260

그림 5.5. 건축물의 기둥(column)/보(beam)/슬라브(slab)/내력벽체(bearing wall) 구성 261

그림 5.6. 건축물의 안전계측 모니터링 형태 262

그림 5.7. strain의 형태와 변형률 264

그림 5.8. Strain과 Stress에서 본 구조붕괴 265

그림 5.9. 전기저항식 strain(변형)측정 기본회로 266

그림 5.10. 전기저항식 변형검출 회로의 온도보상 267

그림 5.11. 구조물의 벽면 변형 검출에서의 온도보상 267

그림 6.1. 기계식 압력센서의 탄성 풀돔(full dome)관 270

그림 6.2. 기계식 압력센서의 다이어프램(diaphragm) 270

그림 6.3. 전기식 압력센서인 정전 용량형 구조 271

그림 6.4. 벨자 이용 전기식 압력센서 271

그림 6.5. 단결정 실리콘 다이어프램에 발생하는 응력 272

그림 6.6. 압전저항소자 휘스톤 브릿지형 검출회로 273

그림 6.7. 금속저항박 스트레인 게이지 275

그림 6.8. 실리콘 반도체 단결정 스트레인 게이지 구조 276

그림 6.9. CVD(화학기상증착법)의 제조공정 및 CNT SEM 279

그림 6.10. CNT Strain Sensor의 빠른 응답 특성 282

그림 6.11. CNT복합소재의 Strain Sensor의 선형성과 광폭 응답 특성 283

그림 6.12. CNT strain sensor용 복합구조 재료 저항분포 283

그림 6.13. 본 연구 센서개발계획과 유사한 CNT복합신소재 사진 285

그림 6.14. Strain gauge 소자 구성도 285

그림 6.15. 측정회로도 286

그림 6.16. 여러 가지 센서로 콘크리트의 strain/stress, 전기저항 상관관계 측정도 286

그림 6.17. 압전센서에 의한 콘크리트 빔의 위치별 damage지표 287

그림 6.18. 탄소복합소재의 변형측정 전기저항 특성비교 287

그림 6.19. 각종 직선 변위센서 원리도(직선형, 광도전형, 무접전형) 289

그림 6.20. 싱크론 회전변위계 291

그림 6.21. 자기인코더 회전변위계 291

그림 6.22. CMS형 경사각 센서의 동작원리 292

그림 6.23. 접착사용 부착 296

그림 6.24. 용도별 스트레인게지 사진 297

그림 6.25. 스트레인게지 사용 사진 300

그림 6.26. load cell의 일종인 각종 압력센서 사진 301

그림 6.27. 토크 밸런스 방식 경사계 측정원리 302

그림 6.28. 시판되는 디지털 경사계(상)와 일반 경사계의 특징(하) 303

그림 6.29. tilt meter 사진 304

그림 6.30. LVDT원리와 원리/구조/응용, 출력(견본 제품) 306

그림 6.31. LVDT의 실제 구조 307

그림 7.1. 흑연 구조와 변형모양 308

그림 7.2. CNT 종류와 모양 309

그림 7.3. 탄소소재의 구조비교 312

그림 7.4. CNT 종류와 구조 312

그림 7.5. CNT의 Energy Band Diagram(반도체/금속성 차이) 312

그림 7.6. Graphene의 종류와 결정구조(Zigzag/Armchair) 313

그림 7.7. PDMS의 구조와 물성 315

그림 7.8. PVDF 화학구조 317

그림 7.9. Molecular Structure EVA(Ethylene vinyl acetate) 317

그림 7.10. Cyclohexanone 분자구조 318

그림 7.11. Sodium dodecyl sulfate 분자구조 319

그림 7.12. 탄력성 고분자(elastomer/이소프렌)의 화학구조 321

그림 7.13. PZT 결정구조 322

그림 7.14. 바륨티타네이트의 결정구조 323

그림 7.15. 전도성 폴리머의 물성 및 전기전자 특성 326

그림 7.16. 마이크로 필터의 SEM 사진 327

그림 7.17. CNT vacuum deposition Mask filer 장치 328

그림 7.18. Metal mask 이용 CNT박막 제조공정 328

그림 7.19. SUS Mask pattern(좌), 광학현미경 부분 확대사진(우) 328

그림 7.20. SUS mask filter를 이용한 센서 pattern 제조 사진 329

그림 7.21. CNT-PDMS복합film제조공정도 330

그림 7.22. 제조 paste/ink형 CNT 복합소재 및 스크린 프린팅 제조장치 330

그림 7.23. 제조된 CNT 복합film 330

그림 7.24. 검지복합소재 표준 제조공정도 331

그림 7.25. 검지복합소재 제조 시료사진 332

그림 7.26. 검지복합소재 제조 시료사진 332

그림 8.1. 대량생산용 센서 마스크 설계 334

그림 8.2. 전극 금속 마스크 334

그림 8.3. 여러 형의 CNT 복합체 Strain/Load 센서 소자 335

그림 8.4. 소형화한 하중센서 전극기판 design(active area;51.8㎟) 336

그림 8.5. 한번에 12개 센서기판제조 사진 336

그림 8.6. 전극 및 기판 확대 현미경 사진 337

그림 8.7. lead wire부착 개별센서 337

그림 8.8. 기존 개발 센서(좌)와 새롭게 소형화 센서기판(우)의 비교 337

그림 8.9. 센서에 내열성 외피가공을 한 모형 338

그림 8.10. 고내열성 센서 구조 339

그림 8.11. 금속성 및 반도체성 CNT의 분산용액 및 filtering법 제조된 CNT film 340

그림 8.12. 마이크로 필터에 형성된 금속성 및 반도체성 CNT film의 SEM사진 340

그림 8.13. 박막형/복합형/분말원료/센서표면(시계방향) 341

그림 8.14. Screen Printing으로 제조된 CNT film/EL paste/DL 저항(미소 무게) 342

그림 8.15. Screen Printing으로 제조된 CNT film/EL paste/DL 저항(큰 무게) 342

그림 8.16. Screen Printing으로 제조된 CNT PET film/EL paste 저항 342

그림 8.17. Screen Printing으로 제조된 CNT film/EL/DL paste 저항 343

그림 8.18. 금속성 및 반도체성 CNT로 제조된 load sensor의 출력전압특성 343

그림 8.19. 온도변화에 따른 박막CNT 센서의 저항변화 344

그림 8.20. 금속외피로 내열성 강화 load sensor가 갖는 저항의 온도 의존성 344

그림 8.21. strain에 의한 저항 변화 344

그림 8.22. 센서신호 증폭 모듈 회로 345

그림 8.23. 제작된 센서모듈 실물 346

그림 8.24. 센서측정제어통신 모듈 구성도 346

그림 8.25. Sensor Signal Measurement Concept 347

그림 8.26. Display Module(센서출력전압) 347

그림 8.27. Sensor Signal Input & A/D Signal Conditioner 347

그림 8.28. MCU(Micro Controller Unit)구성도 348

그림 8.29. 센서검지와 제어출력 모듈 348

그림 8.30. 하중센서를 이용한 구조 변형측정 monitering 장치도 363

그림 8.31. 하중센서를 이용한 구조 변형측정 monitering 장치사진 363

그림 9.1. 취약부재 선정을 위한 Flow Chart 365

그림 9.2. 해석 대상 건물 구조 모델링 및 건물개요 366

그림 9.3. 해석 대상 건물 기준층 구조 평면도 366

그림 9.4. 각 취약 부재 위치도 370

그림 9.5. 기둥의 AFD 370

그림 9.6. 기둥의 SFD 371

그림 9.7. 기둥의 BMD 371

그림 9.8. 기둥의 응력비 (fa/Fa) 372

그림 9.9. 해석 대상 건물 구조 모델링 및 건물개요 372

그림 9.10. 해석 대상 건물 기준층 구조 평면도 373

그림 9.11. 각 취약 부재 위치도 375

그림 9.12. 기둥의 AFD 376

그림 9.13. 기둥의 SFD 376

그림 9.14. 기둥의 BMD 377

그림 9.15. 기둥의 응력비 (py/Py) 377

그림 9.16. SRC 중층 건축물의 응력비 분석 결과 378

그림 10.1. 건물 주요 부재의 변형 380

그림 10.2. 성능에 기반한 내진성능 평가개념 381

그림 10.3. 예제 건물인 철골철근콘크리트조 고층건물의 평면 382

그림 10.4. 기둥의 성능곡선 (휨거동지배시) 382

그림 10.5. FEMA에서 정한 부재의 이력곡선 383

그림 10.6. 철근콘크리트 기둥의 손상상태 383

그림 10.7. FEMA에서 정한 철근콘크리트 기둥의 허용 부재회전각 385

그림 10.8. 성능곡선상의 붕괴 가능구간 386

그림 10.9. 기둥의 모니터링 센서 위치 386

그림 10.10. 60층 철근콘크리트 주상복합 건물 387

그림 10.11. 철근콘크리트 기둥의 성능곡선 388

그림 10.12. 기둥실험체 상세 및 실험사진 390

그림 10.13. 골조 실험체의 상세 및 설치상황 391

그림 10.14. 기둥 및 골조의 최종파괴상황 392

그림 10.15. 성능곡선과 실험결과의 하중-변위 곡선의 비교 392

그림 10.16. 휨 부재의 비탄성 거동이력 393

그림 10.17. 정적하중에 대한 붕괴하중 393

그림 10.18. 허용붕괴 구역 393

그림 10.19. 구조체 모델링 394

그림 10.20. 대상 건물의 부재 상세 394

그림 10.21. 기둥의 손상가정 394

그림 10.22. 겹이음 된 철근의 미끄러짐 현상 395

그림 10.23. 보 단부부분의 겹이음 철근의 slip 가정 395

그림 10.24. 보 단부의 비선형 철근 내력 모델 395

그림 10.25. 1층 기둥의 Push-over 해석결과 396

그림 10.26. 3층 기둥의 Push-over 해석결과 396

그림 10.27. 5층 기둥의 Push-over 해석결과 397

그림 10.28. 붕괴이상 징후 판별 알고리즘 398

그림 11.1. 온도상승에 따른 강재의 기계적 탄성 변동곡선 401

그림 11.2. 하중비에 따른 한계온도 특성 403

그림 11.3. 한계온도 비교 404

그림 12.1. 나노 운영체제의 RF 메시지 핸들링 모듈 406

그림 12.2. Star Topology 407

그림 12.3. Packet Structure 407

그림 12.4. ATmega128L 을 사용한 주제어부 회로도 409

그림 12.5. CC2420 RF Chip을 사용한 ZigBee 인터페이스 회로 410

그림 12.6. 네트워크 구성 410

그림 12.7. USB 연결부와 기울기 센서 회로도 411

그림 12.8. 기울기 센서 모듈과 ZigBee 센서 노드 414

그림 12.9. 데이터를 수집하는 ZigBee Sink Node 415

그림 12.10. 전체 시스템 사진 415

그림 12.11. 측정현장 416

그림 12.12. 초기화과정 그림 416

그림 12.13. 측정값 416

그림 13.1. E-재난관리 플랫폼의 개념 예시 418

그림 13.2. SHM 계측 시스템 419

그림 13.3. 교량 SHM 모델 420

그림 13.4. 진수 SHM 모델 421

그림 13.5. 데이터 송출 운용시스템의 개념도 422

그림 13.6. Ubiquitous 시스템에서의 Intelligence 423

그림 13.7. 인텔리전스(Intelligence)에서의 데이터의 흐름도 423

그림 13.8. 인텔리전스 (Intelligence) 기본 프로세스 및 목표 424

그림 13.9. DSM 통합 시스템의 최종 예상 구성 425

그림 13.10. 과제의 구성 내용을 기반으로 한 통합플랫폼의 인터페이스 구성도 426

그림 13.11. Backbone을 통한 네트워크 구축 과정 427

그림 13.12. infrastructure/Backbone으로의 무선 메쉬 네트워크의 구조 428

그림 13.13. Zigbee의 가용범위 429

그림 13.14. 온도-저항 선도 432

그림 13.15. 사용 RTD인 Pt-100 과 저항측정 단자에 연결한 모습 433

그림 13.16. RTD 센서의 최적 배치 원칙에 따른 설치 예 433

그림 13.17. 경보수준에 따른 온도 설정 433

그림 13.18. 최적배치에 따른 설치 예 435

그림 13.19. 경보수준에 따른 성능수준 성립 435

그림 13.20. 가속도계의 작동 원리(그림없음) 435

그림 13.21. 최적 배치에 따른 설치 예 436

그림 14.1. 기울기 관련 재난전조에 따른 상황전파 알고리즘 구성 순서도 440

그림 14.2. 변형률 센서를 통한 재난전조 알고리즘의 구성도 442

그림 14.3. 온도관련 재난전조 상황전파 알고리즘 순서도 444

그림 14.4. 센서 데이터 추출 및 '정상' 운영단계 표현 445

그림 14.5. 센서 데이터 변화 한계치 변화에 따른 '관심' 단계로의 변화 445

그림 14.6. 센서 데이터 임계치 변화에 따른 경계단계 알림 445

그림 14.7. 센서 데이터 임계치 변화에 따른 '경계' 알림 446

그림 14.8. 상황종료 및 정산단계 진입 알림 및 구현 446

그림 14.9. 변형률센서 데이터 거동에 따른 '관심 상황 전파 447

그림 14.10. 변형률센서 데이터 거동에 따른 '주의' 상황 전파 447

그림 14.11. 변형률센서 데이터 거동에 따른 '경계' 상황 전파 447

그림 14.12. 온도와 관련된 재난전조 알고리즘의 작동여부 검토(주의) 448

그림 14.13. 온도와 관련된 재난전조 알고리즘의 작동여부 검토(심각) 448

그림 14.14. 재난대응조직의 위험수준별 임무 흐름도 449

그림 14.15. 구조붕괴 재난전조 감시대응 플랫폼 구축장소 450

그림 14.16. 붕괴전조 플랫폼 상의 경계수준별 SOP 451

그림 14.17. 화면구성별 플로우 차트 455

그림 15.1. 실험 시스템의 구성도 456

그림 15.2. 센서의 설치 위치 458

그림 15.3. 온도계 (Thermometer) 459

그림 15.4. 온도계 설치(임시고정) 460

그림 15.5. 온도계 설치(임시고정) 460

그림 15.6. 온도계 임시고정을 완료 461

그림 15.7. 온도계 설치 완료 461

그림 15.8. 스트레인게이지 462

그림 15.9. 스트레인게이지 접착용제 463

그림 15.10. 스트레인게이지 부착지점 463

그림 15.11. 스트레인게이지 설치 464

그림 15.12. 스트레인게이지 설치 464

그림 15.13. 2축 경사계 465

그림 15.14. 상부 2축 경사계 설치 466

그림 15.15. 상부에서본 2축 경사계 466

그림 15.16. 하부 2축 경사계 467

그림 15.17. 하부 2축 경사계 설치 467

그림 15.18. 하부 2축 경사계 설치 완료 468

그림 15.19. 데이터로깅 어플리케이션 468

그림 15.20. 센서와 데이터로거 배선 471

그림 15.21. 센서와 데이터로거 배선 작업 472

그림 15.22. 센서와 데이터로거 배선 연결 472

그림 15.23. 데이터로거 모듈 473

그림 15.24. 데이터로거 모듈과 센서의 배선 473

그림 15.25. 데이터로거 모듈과 센서의 배선 474

그림 15.26. 2축 경사계 데이터 전원 475

그림 15.27. 데이터로거 및 전원 475

그림 15.28. 센서 설치 사진 476

그림 15.29. 데이터 취득 테스트 (신호 검증) 477

그림 15.30. 데이터 취득 테스트 (신호 검증) 477

그림 15.31. 테스트를 위해 전체 시스템을 구성한 사진 478

그림 15.32. 로그인화면 479

그림 15.33. 로그인 후 시스템 메뉴 화면 480

그림 15.34. 통합 모니터링 시스템 화면 480

그림 15.35. 통합 모니터링 화면 (실제 측정 화면) 481

그림 15.36. 재난 대응 시스템 화면 482

그림 15.37. 관리기준 입력 화면 483

그림 15.38. 온도계 데이터 장기 조회 484

그림 15.39. 경사계 데이터 장기 조회 484

그림 15.40. 변형율계 데이터 장기조회 485

그림 16.1. 재난전조 조기경보 시스템 구조도 487

I. 연구제목

재난전조 감시용 센서 및 조기경보 시스템 개발

II. 연구목적

1. 조기경보 시스템에서 활용할 수 있는 재난상황 위험도 기준 제시

2. 단위건축물별 재난전조 감시 시스템과 국가 방재시스템 연계 방안제시

3. 테스트 베드를 통한 현장적용과 매뉴얼 작성

4. 건축물은 화재/지진, 유지관리의 부실, 설계/시공의 오류, 노후/경시 손상 등의 원인으로 변형/붕괴재난이 초래되는 것을 조기예측.

5. 건축구조물 안전진단과 붕괴예측을 위한 최적monitoring용 변형/변위 탐지센서 연구개발

6. 저가격이면서 실용적인 하중/스트레인 검지 CNT 센서와 측정기술개발.

7. 초과하중 기반 붕괴해석 시뮬레이션을 통한 모니터링 최적 부재 및 부재별 측정위치 최적화 설계

8. 선정된 구조부재 및 건물 전체 봉괴/도괴 상태평가 검증

9. 상태평가결과를 활용한 종합방재실내 e-재난관리플랫폼(붕괴 전조 경보 부문) 개발

10. 재난 관리 대상 시설물의 유해 화학물질 모니터링을 위한 고성능 저가형 가스 센싱 모듈(나노 전자코 시스템)을 개발

11. 재난 관리 대상 시설물에서 발생되는 다종의 화학물질에 대하여 성분 존재 여부를 파악하고, 농도를 정량화하도록 소자를 개발

12. 통합적 재난상황관리 방안 마련

III. 연구내용

1. 기술자료 조사분

가. 국내외에서 활용되고 있는 비상 대응 체계 조사 분석 평가

나. 재난 대응 행동 요령 문헌조사

2. 재난 대응 체계 분석

가. 매뉴얼에 사용할 구성 요소 정리

나. 주체 및 경보별 대응 방법 정리

다. 매뉴얼 작성

3. 통합시스템 방안 연구

가. 시스템 통합을 위한 고려 사항 정리

나. 데이터의 접근성과 시스템 특성 유지 및 상호 보완

4. 기술자료 조사분석

가. 붕괴 탐지/변형 센서기술에 대한 특허, 논문, 제품 조사분석 평가

나. 건축물의 변형, 붕괴현상에 대한 조사분석

5. Load/strain sensor용 유무기 복합 신소재 제조연구

가. CNT 원재료, 고분자 복합소재, 분산제, 첨가제 조사, 시험, 제조가공

나. CNT 및 복합소재 film의 SEM 분석, 소재 특성/물성 시험평가연구

6. CNT 기반의 Load/strain sensor 제조 및 시험평가

가. 진공 흡착 filter, screen printing의 박막/후막 CNT film 및 센서 제조 연구

나. 센서의 저항-무게/strain 관계 특성시험

7. 센서 측정제어 및 적용시험

가. 전기저항/전압의 센서검출 회로, 센서전자 module 설계 제작 시험

나. 건축물 수평보의 하중변형측정 simulator 설계제작, 적용성 시험

8. 센서기반의 위험전조정보 감시시스템의 구축

9. 초과하중 기반 붕괴해석 시뮬레이션을 통한 모니터링 최적 부재 및 부재별 측정위치 최적화 설계

가. 붕괴시나리오에 따른 건물의 거동특성(고층, 중층, 대형 장스팬 건물) 분석

나. 붕괴지배 거동 및 임계위치의 제시

10. 선정된 구조부재 및 건물 전체 붕괴/도괴 상태평가 검증

가. 구조부재 성능곡선 (Capacity curve) 정립

나. 구조부재 성능곡선 임계값의 도출

다. 구조부재에 대한 축소모형실험을 통한 측정기술 및 평가프로세스에 대한 검증

라. 붕괴 이상징후 판별 알고리즘 개발

11. 화재에 의한 부재 열화기반 붕괴해석 시뮬레이션을 통한 모니터링 최적부재 및 부재별 측정위치 최적화

가. 열화 붕괴시나리오에 따른 건물의 거동특성 분석

나. 열화 붕괴지배 거동 및 임계위치의 제시

12. 부재별 층별 데이터 송출 운용시스템 구축

가. 센싱 모니터링 하드/소프트웨어 구성 블록도 정립

나. 개별 센싱 데이터 통합수집 모듈개발

다. 모니터링 PC 송출위한 변환시스템 개발

13. 상태평가결과를 활용한 e-재난관리플랫폼(붕괴 전조 경보부문) 개발

가. 통신 네트워크를 활용한 TEST BED 구축

14. 금속산화물을 이용한 가스 분자 인식물질 코팅 층을 갖는 센싱 칩을 제작

가. 독성 가스 분자와의 반응 시 나타나는 센싱 소자로부터의 전기전도도 변화 신호를 통하여 가스의 종류 및 농도를 정량 분석하는 나노 전자코 시스템 (Nano Electronic Nose System)을 구현

나. 개발된 센서 노드간 무선 통신을 위한 Zig-Bee모듈을 개발하고, 센서 소자 부, 신호 변환부 등과 통합된 무선 센싱 모듈을 제작

IV. 주요 연구성과

1. 현장 운영 지침 및 사용자 매뉴얼 작성

2. 테스트 베드 운용을 통한 통합 시스템 현장 적용

3. 유해물질 경보 수준별 대응 방안 마련

4. 유해물질 센서 최적 위치 선정 지침 마련

5. CNT/고분자 Composite를 이용, 우수한 성능의 Load/Strain 센서 개발

6. 박막/후막 CNT film 및 센서 제조를 위해 새로운 제조 공정/시제품 Sensor 개발

7. 센서계측용 전자회로 module개발 및 건축물 변형 측정시험 simulator 제작 시험

8. 변형검출 센서의 고내열성 및 타 기종과의 호환성 이용기술 조사검토

9. 구조해석을 통한 초과하중 및 열화기반의 건축물의 취약지점 정립 및 센싱 데이터 정립 기술 개발

10. 초고층 건축물의 재난전조 플랫폼에 적용가능한 알고리즘 구축

11. 실제 건축물에 적용가능한 실시간으로 관리되는 TEST BED 구축

12. 나노기술을 이용하여 목표가스를 〈~ppm 급의 저 농도까지 검출해 내고, 반응시간이 10sec 안팎으로 우수한 성능을 나타내는 감지물질 SnO₂ 나노 와이어를 개발.

13. 저 전력 센서 구동을 위해 MEMS 공정으로 초소형 칩을 제작하여 150mW 급의 저 전력 소모를 구현.

14. 나노감지 물질 및 칩을 외부로부터 보호하고 휴대성을 높이기 위한 세라믹 패키지를 제작.

15. 검출 된 신호를 전압분배회로를 통해 출력해 주고, 센서에 전원을 공급해주기 위한 유, 무선 센싱모듈 개발.

16. CO, NO2, NH3, SO2 등 다종의 유해 화학가스를 검출해 낼 수 있는 통합 무선 센싱 모듈을 완성함.