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2025년 12월 1일 (월) 05:53 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 라즈베리파이를 활용한 저전력 IoT 통합 센서 개발

영문 : Integrated IoT Sensor System using Raspberry Pi for Early Warning of Structural Collapse

과제 팀명

2조

지도교수

박도원 교수님

개발기간

2025년 9월 ~ 2025년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 토목공학과 20218600** 정**(팀장)

서울시립대학교 토목공학과 20218600** 김**

서울시립대학교 토목공학과 20228600** 설**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

◇ 라즈베리파이와 가속도+카메라+라이다 센서를 연결하여 철탑 등의 사각지대에 있는 다수의 중소형 구조물을 효율적으로 모니터링함.

◇ 무선 네트워크 모듈로 실시간 데이터 송수신과 관리가 가능하도록 함.

◇ 라즈베리파이의 sleep-mode를 이용하여 소비 전력을 절감하고 태양광 배터리를 연결함으로써 장기간 운용이 가능하도록 함.

개발 과제의 배경

◇ 최근 지반 침하와 노후화 건축물 급증으로 인해 붕괴 재난 사고가 빈번하게 발생해 인명 및 재산 피해가 이어지고 있음. 게다가 노후된 시설 점검은 거의 붕괴 등 여러 재난안전 모니터링 시스템이 구축되어 있는 신축 건물이나 공장 및 상업 시설을 대상으로 하는 게 대부분이며, 사고가 일어난 이후에도 실제 소규모 노후 건물 현황 파악이 어려워 안전관리 사각지대에 놓여있는 시민들은 예측 불가한 붕괴 위험에 위협을 받는 상황임. 시간이 지날수록 노후화된 건물은 점차 증가하여 실시간 변위 모니터링 감지가 필요한 건물의 수가 많아지는 추세로, 적은 비용과 전력만으로 간편하게 변위를 감지해낼 수 있는 통합 센서 개발이 필요함.

◇ 교량, 댐, 초고층 건물 등 여러 구조물 역시 지반 침하 또는 노후화, 추가적으로 사면 등 붕괴 위험 지역에 위치하는 지리적 특성으로 인해 피해가 발생하게 되면 이를 실시간으로 파악하여 구조물의 붕괴를 예방할 기술이 필요함. 대표적인 예시로, 철탑이 많이 설치되는 산악 지형은 산사태, 토사 유출, 지반 약화 등 위험 요인이 많아 구조물이 흔들리거나 기울어질 가능성이 높음. 이로 인해 철탑구조물에 이상이 발생하면 송전 중단, 통신 장애, 주변 시설 피해 등 큰 사회적·경제적 손실로 이어질 수 있음. 무엇보다 산 속은 접근성이 낮고 점검 주기 또한 길기 때문에 실시간 상태를 파악하기가 어려움. 따라서 철탑의 움직임을 주기적으로 모니터링하여 초기 예방하는 시스템이 필요함. 그러나 현재 시중에 있는 모니터링 시스템은 매우 정밀하나 고비용으로 운영되는 추세이므로 다수의 구조물을 장기적으로 모니터링하기에는 어려운 상태임.

개발 과제의 목표 및 내용

◇ 구조물의 움직임을 장기간 모니터링할 수 있는 IoT 기반 측정 모듈을 개발하기 위해 센서와 네트워크, 배터리 시스템을 하나의 모듈로 통합하여, 저비용·저전력으로 자립 운용이 가능한 시스템을 구현하고자 함. 해당 모듈은 태양광을 주 전원으로 사용하며, 외부 전력 공급 없이도 장기간 지속적인 계측이 가능하도록 설계함. 또한 측정된 데이터를 실시간으로 클라우드 서버에 전송하거나 직접 외부 컴퓨터에서 원격접속하여 데이터를 다운로드할 예정이므로 관리자가 현장을 방문하지 않아도 원격으로 구조물의 상태를 상시 확인할 수 있음. 이를 통해 지반 및 구조물의 이상 징후를 원거리에서 조기에 파악하여 구조물 붕괴 등 재해 예방에 기여할 수 있으며, 더 나아가 구조물의 수명 연장과 유지·보수 효율 향상이라는 실질적 효과를 기대할 수 있음.

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

제품의 요구사항

내용

설계 사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

상세설계 내용

내용

결과 및 평가

완료 작품의 소개

프로토타입 사진 혹은 작동 장면

내용

포스터

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용

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 ====개발 과제의 목표 및 내용====
-내용
+ ◇ 구조물의 움직임을 장기간 모니터링할 수 있는 IoT 기반 측정 모듈을 개발하기 위해 센서와 네트워크, 배터리 시스템을 하나의 모듈로 통합하여, 저비용·저전력으로 자립 운용이 가능한 시스템을 구현하고자 함. 해당 모듈은 태양광을 주 전원으로 사용하며, 외부 전력 공급 없이도 장기간 지속적인 계측이 가능하도록 설계함. 또한 측정된 데이터를 실시간으로 클라우드 서버에 전송하거나 직접 외부 컴퓨터에서 원격접속하여 데이터를 다운로드할 예정이므로 관리자가 현장을 방문하지 않아도 원격으로 구조물의 상태를 상시 확인할 수 있음. 이를 통해 지반 및 구조물의 이상 징후를 원거리에서 조기에 파악하여 구조물 붕괴 등 재해 예방에 기여할 수 있으며, 더 나아가 구조물의 수명 연장과 유지·보수 효율 향상이라는 실질적 효과를 기대할 수 있음.
 ===관련 기술의 현황===