02분반 1조 지반지켜조
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프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 지반침하 웹 매핑 서비스(싱크홀 맵) 구축
영문 : Establishment of a ground subsidence web mapping service
과제 팀명
지반 지켜조
지도교수
오희경 교수님
개발기간
2025년 3월 ~ 2025년 6월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 환경공학부 2021890023 김현진(팀장)
서울시립대학교 환경공학부 2021890013 김수진
서울시립대학교 환경공학부 2020890026 박가람
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
- 수년간 지반침하 사고는 꾸준히 발생하는 한편, 지하 시설물의 매설 및 노후화는 지속되고 있어 지반침하 사고 발생에 대한 우려는 증가하고 있음.
- 지반침하 사고의 원인 및 분포 등을 분석하기 위해 지반침하 사고 관련 정보를 지도 상에서 제공하는 싱크홀 맵을 구축하고자 함.
- 지반침하 관련 정보를 일반 시민에게도 쉽게 제공함으로써 생활 안전에 기여할 수 있으며, 사고 발생 위험을 예측하고 대응 전략을 수립하는 데에 참고 자료로 활용 가능함.
개발 과제의 배경
- 지반침하 사고의 지속적인 발생
- 국토교통부에 따르면 2018년 ~ 2024년 11월까지의 지반침하 사고 발생 건수는 총 1,386건에 달하며, 연평균 198건을 기록함(국토교통부, 2024). 따라서 수년간 지반침하가 빈번하게 발생함에 따라 예측 불가한 지반침하 사고에 대한 시민들의 불안감은 커지고 있음. 또한, 2025년 3월 당시 서울 강동구에서 발생한 지반침하로 인해 인명피해가 발생함으로써 지반침하 관련 지도의 필요성은 더욱 부각되었음.
- 지하 시설물의 증가 및 안정성 우려
- 도심지를 중심으로 지하 개발이 활발한 한편, 상하수관로 등 지하 시설물이 노후화되면서 지반침하 사고의 발생 가능성이 높아지고 있음. 서울연구원에 따르면 2019년 기준 서울시 내 지하 시설물의 총연장은 52,345km를 차지함(서울연구원, 2020). 또한, 2018년 당시 국토교통부에 따르면 전국 지하 시설물의 총연장은 455,159km를 차지함으로써 설치된 지하 시설물에 대한 지속적이고 효율적인 관리의 필요성이 제기됨(국토교통부, 2018).
개발 과제의 목표 및 내용
개발 과제의 목표
- 지속적으로 발생하고 있는 지반침하 사고 관련 정보를 지도 상에서 제공하여 사회 안전에 기여할 수 있는 싱크홀 맵을 구축하고자 함.
개발 과제의 내용
- 지반침하: 지하개발 또는 지하시설물의 이용 및 관리 중에 주변 지반이 내려앉는 현상 (지하안전관리에 대한 특별법 제2조).
- 국토안전관리원에 따르면 2020년 기준 284건, 2021년 기준 142건, 2022년 기준 177건, 2023년 기준 161건의 지반침하 사고가 발생함. 2023년에 발생한 지반침하 사고의 원인으로 하수관로 손상이 42.9%, 다짐 불량이 20.5%, 기타 매설물 손상이 12.4%, 굴착공사 부실이 8.1%를 차지함(국토안전관리원, 2024). 이외에도 상수관로 손상, 기타 매설공사 부실 등 지반침하와 관련된 다양한 원인이 있음.
- 2018년 3월 ~ 2024년 8월까지의 기간 동안 전국에서 발생한 지반침하 사고 데이터를 분석하고, 각 사례를 상하수관로 손상 ∙ 맨홀 손상 ∙ 연약지반 ∙ 타 지하 시설물 손상 등 세부적인 원인으로 분류함으로써 사고 분포를 파악하고자 함. 따라서 이러한 지반침하 사고 관련 정보를 지도상에서 제공하는 싱크홀 맵을 구축하여 일반 시민에게 지반침하 정보를 제공하고자 함.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 전 세계적인 기술현황
- 최근 지반침하 예방 및 탐지 기술은 센서 기반 실시간 감지, 영상 기반 탐지, GIS 기반 예측 등 다양한 융복합 기술로 발전하고 있음.
- AI와 센서 융합을 통한 자동화 지반 상태 분석 기술이 상용화 단계에 진입하고 있음
- 드론과 열 영상, 적외선, 위성 영상 등 고해상도 원격탐사 기술의 활용 증가하고 있음
- 스마트 인프라(가로등, 철도 등)와의 융합을 통한 도시 지반 모니터링 사례 확산하고 있음.
- 특허조사 및 특허 전략 분석
- 싱크홀 측정 및 예측 시스템 (2021, 이엔피알)
- 지중속 수분 함수율, 대지 저항율, 접지저항 측정 및 지표면의 대지 저항율을 지속적으로 측정하여 싱크홀을 측정 및 예측함.
- 지하수 수위 모니터링에 기반한 지반침하 위험 경고 방법 및 지반침하 위험 경고장치 (2018, 건설기술연구원 등)
- 도심지의 건물 지하 부분, 굴착공사 현장 등과 같은 굴착지의 주변 지반에서 공사 진행 중 나타나는 지하수 수위 변화를 모니터링. 사전에 정한 기준치 이상으로 지하수 수두구배가 급격하게 일어나는 경우에 경고를 발생시킴.
- 적외선 영상 분석을 이용한 싱크홀 탐지시스템 및 이를 이용한 싱크홀 탐지방법 (2019, 인트모션)
- 지리정보 시스템(GIS)과 전자지도 및 GPS와 같은 위치정보 시스템을 이용하여 싱크홀 발생 가능성이 높을 것을 예상되는 후보 지역을 지도상에 표시하여 탐지경로를 설정. 설정된 경로를 따라 차량으로 이동하며 차량에 설치된 적외선(IR) 카메라를 이용하여 후보 지역에 대해 정밀조사를 수행. 상하수도 배관의 누수 등으로 인한 인공적인 싱크홀 발생을 조기에 발견.
- 위성영상을 이용한 지반 변위의 관리 및 표출 방법 (2024, 국립재난안전연구원)
- 인공위성에서 촬영한 합성개구레이더(Synthetic Aperture Rader, SAR) 영상을 활용하여 지반이 얼마나 움직였는지(지반 변위)를 정밀하게 분석하고, 효율적으로 화면에 표시. 태양 고도나 기상 조건에 상관없이 고해상도의 영상을 얻을 수 있다.
- 지반침하를 예방하기 위한 하수관거 점검 시스템
- 촬영 장비를 구비한 작업자가 하수관거 내부로 진입하여 손상 및 파손 부위를 촬영하며 점검. 촬영된 영상을 실시간으로 외부에서 확인하여 지휘 및 감독함.
- 지하 시설물에 대한 3차원 정보 취득이 가능한 지하공간 통합지도 관리 시스템 및 그를 이용한 지하공간 통합지도 관리 방법 (2023, 한국건설기술연구원)
- 지하 시설물에 대한 3차원 정보 취득이 가능한 지하공간 통합지도 관리 시스템으로, 이동하며 현장의 지하 정보를 탐사하는 현장 탐사장치를 포함. 탐사장치에서 수신한 지표 관통 센싱 이미지를 기반으로 딥러닝 학습모델을 사용하여 3차원 지하 시설물 정보를 구축.
- 기술 로드맵
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
