"2조(스마트하조)"의 두 판 사이의 차이

2022년 12월 18일 (일) 17:48 판

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : 건설 분야 빅데이터 및 딥러닝 활용방안 연구

영문 : A Study on the Utilization of Big Data and Deep Learning in Construction Field

과제 팀명

스마트하조

지도교수

문영일 교수님

개발기간

2022년 9월 ~ 2022년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 토목공학과 2019XXX0** 윤**(팀장)

서울시립대학교 교통공학과 2018XXX0** 고**

서울시립대학교 토목공학과 2017XXX0** 유**

서울시립대학교 토목공학과 2017XXX0** 이**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

• 토목건설 분야는 다른 분야에 비해 IT 기술의 적용이 상대적으로 늦은 편이다. 그 이유는 건설 분야는 세부 공정이 매우 복잡할 뿐만 아니라 예측하기 어려운 점이 많기 때문이다. 기존의 측정방식을 이용해 각각의 대상 콘크리트에 대해 반복적인 측정을 하게되면 비용적, 시간적 소모가 크며, 특히 구조물의 안전진단시 매 진단마다 긴 측정과정을 반복해야 한다.

• 그 중에서도 가장 먼저 딥러닝을 적용하려는 움직임이 시작된 곳은 가까운 미래에 심각한 인력 부족과 생산성 향상 문제에 직면하게 될 건설현장의 유지관리 분야로, 노동 집약적인 안전관리 및 건전성 평가에 딥러닝을 적용한 자동화 시스템을 도입하였을 때의 효과가 직관적이다.

• 콘크리트 강도측정방식은 크게 실험적 방법과 비파괴적 시험의 두 가지 방식으로 이루어져 왔다. 실험적 방법은 샘플링된 콘크리트에 대해 직접 압축력을 가해 압축강도를 실험하는 방식이 대표적이며, 비파괴적 방법은 표면을 타격하여 강도를 측정하는 반발경도법과 콘크리트를 통과하는 음파의 속도를 통해 강도를 측정하는 초음파법이 대표적이다. 이러한 두 가지 방식 모두 콘크리트 미세구조를 직접적으로 반영하지 않고 물리적인 측정값을 도출해내 강도를 판단하는 방식이다. 콘크리트 특성상 그 강도는 내부 미세구조가 결정하는데, 내부구조와 강도의 상관관계에 대한 학술적 연구는 많이 진행되어 왔지만 실무에서 강도를 측정할 때에 적용되진 못한다.

• 최근 콘크리트분야에 딥러닝기술이 발전하여 CT기법과 연계된 연구들이 진행되고 있는 추세이다. 하지만 실무에서의 강도측정은 여전히 이전의 방식들에 의해 이루어지고 있다. 따라서 CT기법과 딥러닝의 연계를 통해 자동화된 콘크리트 강도측정 프로세스를 구축하여 기존 측정방식의 비용적, 시간적 소모를 감소하고자 한다.

개발 과제의 배경

• 딥러닝을 기반으로한 스마트 건설 기술의 활성화가 진행 중이다.

• 빅데이터를 기반으로 딥러닝을 구축하여 시공 관리에 적용할 방안에 대한 연구가 필요하다.

• 철근콘크리트 구조물 설계시 콘크리트의 극한 변형률(강도)을 기준으로 하여 설계하도록 되어있으며 이는 콘크리트의 강도가 증가할수록 더 경제적이고 더 안정적인 구조물 설계를 가능함을 뜻한다.

• 광주 붕괴사고에서 착안하여, 콘크리트의 배합비에 따른 안정성 탐지에 딥러닝을 활용하는 방안에 관해 탐색할 필요성을 느꼈다.[1]

개발 과제의 목표 및 내용

• 목표

1. 빅데이터와 딥러닝에 대한 기본적 이해와 건설 분야에 활용 방안 탐색
2. 비파괴 검사(CT기법)을 이용한 콘크리트의 공극 탐지 딥러닝 모델 검토 및 개선

• 내용

1. 빅데이터와 딥러닝 기술에 대한 탐색
2. 딥러닝을 활용한 스마트 건설 기술의 연구
3. 콘크리트 배합비에 따른 딥러닝 모델의 구축을 통해 딥러닝의 건설 분야 활용 방안에 대해 구체화
4. 콘크리트의 설계과정에서의 강도 평가 및 기존 구조물의 강도 검사를 평가하는 재료적 통합 프로세스 구축

관련 기술의 현황

관련 기술의 현황 및 분석(State of art)

• 전 세계적인 기술현황
  • 콘크리트의 비파괴 강도 측정법

반발경도

-콘크리트의 표면을 타격하여 해머의 반발경도로 강도 추정

-비용이 저렴하고 구조가 간단하며 사용이 편리함

초음파법

-초음파 pulse를 콘크리트 내부에 발사 후 초음파 속도를 측정하여 콘크리트의 품질 상태를 검사

-콘크리트의 강도, 내부의 결함, 균열 깊이 등을 검사

복합법

-강도법과 초음파법을 병용하여 시험

- 콘크리트의 압축강도 추정의 정확도가 높음

음파법

- 콘크리트 공시체에 진동을 주어 공명, 진동으로 측정

- 층분리,균열발견시 사용

- 최근에는 CT기법을 이용한 이미지 분석법이 활발히 연구되고 있음

- 여러 가지 상으로 혼합물의 형태인 콘크리트의 특성상 크리트의 내부구조, 특히 그 중에서도 공극이 콘크리트의 강도에 큰 영향을 미치므로 이러한 콘크리트의 공간적, 구조적 특성을 파악하기 위한 방법으로 이미지를 이용한 기법들이 대두

- 더불어 CT기법과 현재사회에서 각광받고 있는 딥러닝의 연계를 통한 콘크리트 분석에 관한 연구가 활발히 진행되고 있고, 균열탐지 작업 등의 분야에서 그 활용성을 인정받고 있음

CT기법

- CT 기법은 X-ray나 초음파를 여러 각도에서 대상에 투영하고 이를 컴퓨터로 재구성하고 내부 단면의 모습을 화상으로 처리하는 촬영 기법임

- 일반 X-ray 사진과는 다르게 내부의 모든 단면에 대해서 알 수 있는 사진이기 때문에 일반 X-ray 사진으로 알아내기 힘든 정보들을 파악 가능함

- 재료를 파괴 하지 않으면서 내부 검사가 가능하여 토목 및 여러 공학 분야의 기술 및 연구에 적용되고 있음

딥러닝

- 딥러닝은 머신러닝의 한 방법으로 인공신경망이라는 기법을 사용하여 데이터에서 얻은 규칙을 독립적으로 훈련하는 기술임

- 개요에서 상술했듯이 이미지처리와 음성인식 자연어 처리분야에서 두각을 드러내어 현대 산업에서 사용되고 있음

- 토목분야에서도 교량, 교각의 균열을 탐지하는 기술에 사용되며, 콘크리트 재료적 분석에도 접목되어 활발한 연구가 진행되고 있음

- 딥러닝은 회귀분석이라는 통계적 개념으로부터 파생된 기술임

시장상황에 대한 분석

• 경쟁제품 조사 비교

내용

• 마케팅 전략 제시

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적, 사회적 기대 및 파급효과

내용

기술개발 일정 및 추진체계

개발 일정

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

관련사업비 내역서

내용

완료작품의 평가

내용

향후계획

내용

특허 출원 내용

내용