| 초록 |
□ 연구개발 목표 및 내용 ◼ 최종 목표 빅데이터 및 인공지능기술을 활용한 부유식 해중터널의 실시간 구조거동평가 및 예측기술개발 ◼ 전체 내용 ⦁ 부유식 해중터널의 구조거동 빅데이터 구축 연구 - 인공지능학습을 위한 부유식 해중터널 구조거동 빅데이터 구성체계연구 - 부유식 해중터널의 구조응답을 유발하는 주요 외적인자 연구 - 부유식 해중터널의 구조거동 빅데이터 구축을 위한 유체동역학해석기술 기반 데이터마이닝기술연구 - Parametric modeling and analysis 기반 데이터구축 자동화 연구 ⦁ 인공지능(딥러닝 기반 알고리즘)을 활용한 부유식 해중터널의 전체계 거동 및 내력 평가 및 예측 기술 개발 - 부유식 해중터널의 구조거동평가 및 예측을 위한 인공지능 아키텍쳐 연구 - 빅데이터 내 복수 데이터 간 상관관계모델구축을 위한 인공지능 기술 연구 - 대상해역 환경조건 패턴인지 및 모델링을 위한 인공지능기술 연구 - 학습된 인공지능 알고리즘을 활용한 실시간구조상태평가 및 예측기술 연구 ⦁ 실험을 통한 개발 기술의 실효성 검증 - 2차원 수조에서 축소모형실험을 통한 구조응답추정 및 예측기술의 검증 - 규칙 및 불규칙 파랑 재하시 파랑에 의한 구조응답 추정결과 정확성 비교검증 - 실험검증을 통한 알고리즘 개선점 도출 및 보완 ◼ 1년차 ❏ 목표 ￭ 부유식 해중터널의 구조거동 빅데이터 요소기술 개발 ￭ 구조거동 빅데이터 및 인공지능 기반 구조상태평가 요소기술 개발 ❏ 내용 ￭ 부유식 해중터널의 구조거동 빅데이터 요소기술 개발 - 인공지능학습을 위한 부유식 해중터널 구조거동 빅데이터 구성체계연구 - 부유식 해중터널의 구조응답을 유발하는 주요 외적인자 연구 - 부유식 해중터널의 구조거동 빅데이터 구축을 위한 유체동역학해석기술 기반 데이터마이닝기술연구 ￭ 구조거동 빅데이터 및 인공지능 기반 구조상태평가 요소기술 개발 - 부유식 해중터널의 구조거동평가 및 예측을 위한 인공지능 아키텍쳐 연구 - 빅데이터 내 복수 데이터 간 상관관계모델구축을 위한 인공지능 기술 연구 · 학습데이터 셋 구성 및 입력치/출력치 정의 · 딥러닝 모델 구성 (노드 구성, 레이어 조합 등 포함) · 학습 데이터 전 처리, 활성화 함수의 정의, 정규화 등 학습성능극대화 방안 연구 - 대상해역 환경조건 패턴인지 및 모델링을 위한 인공지능기술 연구 · 대상해역 환경하중 (바람, 파도, 조류)의 시계열 변동추이분석 및 예측을 위한 패턴 인지모델링 기술 연구 ◼ 2년차 ❏ 목표 ￭ 부유식 해중터널의 구조거동 빅데이터 구축기술 정립 ￭ 인공지능을 활용한 부유식 해중터널의 전체계 거동 및 내력 평가 및 예측 기술 정립 ❏ 내용 ￭ 부유식 해중터널의 구조거동 빅데이터 구축기술 정립 - Parametric modeling and analysis 기반 데이터구축 자동화 연구 · 유체동역학 기반 시간영역 전체계해석기법을 활용한 부유식 해중터널의 구조응답 DB 구축기법 개발 · 구조응답을 유발하는 주요 외적인자인 파도 및 조류에 대한 구조응답 DB 구축을 위한 파도 및 조류 하중 자동 생성 및 재하 코드 개발 ￭ 인공지능을 활용한 부유식 해중터널의 전체계 거동 및 내력 평가 및 예측 기술 정립 - 학습된 인공지능 알고리즘을 활용한 실시간구조상태평가 및 예측기술 연구 · 한정된 계측데이터(특정 위치 가속도 및 기울기 데이터)를 활용한 미계측위치에서의 구조응답추정 알고리즘 개발 및 검증 √ 해중터널의 가용 센서의 조사 및 선별을 통한 계측가능 응답과 계측불가능 응답을 구분 √구조상태평가에 직간접적으로 활용될 수 있는 구조응답 중 직접 계측이 어려운 응답 선별 √ 계측이 어려운 (미계측) 구조응답의 추정을 위한 인공지능 알고리즘 개선 √ 구조응답 데이터 특성을 반영한 인공지능 알고리즘 최적화 √ 효율적이고 합리적인 모니터링 기술 구현을 위한 모니터링 시스템 최적화 · 대상해역에서의 환경하중 변동예측모델을 활용한 구조응답 예측알고리즘 개발 및 검증 √ 부유식 해중터널의 구조응답을 유발하는 주요 인자의 변동을 예측, 이에 대한 구조응답을 예측하는 예방적 스마트 모니터링 기술 개발 √ 과거의 변동이력데이터분석을 통한 파도 및 조류의 패턴분석 및 이를 통한 예측기술 개발 √ 예측된 파도 및 조류의 시계열 데이터화 및 환경하중계산방법연구 √ 예측된 환경하중에 대한 해중터널의 구조응답 예측기법 개발 ￭ 실험을 통한 개발 기술의 실효성 검증 - 불규칙 파랑 생성이 가능한 조파기를 탑재한 수조에서 축소모형실험을 통한 구조응답추정 및 예측기술의 검증 · 해중터널 (터널 및 계류선) 축소모형 설계 및 제작 · 수조 내 해중터널 설치 · 다양한 파랑 조건에 대한 구조응답 계측 및 축적 · 구조응답획득을 위한 해석기술의 검증 · 인공지능 기반의 규칙·불규칙 파랑 재하시 파랑에 의한 구조응답 추정결과 정확성 비교검증 - 해중터널의 실시간 구조응답 취득방안 (적용센서, 데이터 수집 및 축적방안) 실효성 검증 · 설치된 센서의 데이터 취득 성능 검토 · 수집된 데이터의 건전성 검토 및 보완방안 도출 (이상치 발생여부, 데이터 손실특성 등) - 개발기술의 보완 및 개선사항 도출 · 해석데이터를 통해 학습된 인공지능 모델의 업데이트 기술 검증 및 보완 · 정확성 개선을 위한 직접계측 및 추정 대상 구조응답 검토 · 예측알고리즘 최적화를 위한 센서 배치 방안 제시 □ 연구개발성과 ○ 부유식 해중터널 구조응답 빅데이터 구성 체계 ○ 구조응답 DB구축을 위한 시뮬레이션 기술 ○ 인공지능기반 부유식 해중터널 주요부재 손상탐지 기술 ○ 인공지능기반 부유식 해중터널 미계측 구조응답 예측기술 □ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과 ￭ 연구개발성과 활용방안 ○ 실제적 현장적용을 위한 노력 - 빅데이터 및 인공지능기반 부유식 해중터널 스마트유지관리기술에 대해 국내외 유력 저널지에 논문 투고를 통해 부유식 해중터널 및 부유식 초대형구조물 분야의 학계, 산업계, 연구계 전문가들에게 엄정한 검증을 유도 · 객관적이고 전문적인 전문가 검증을 위해 해양공학 전문가 그룹/토목구조 전문가 그룹/터널시설물 전문가 그룹으로 구성하여 전문가자문을 얻음. - 관련 분야 국내외 전문 학술대회에서 연구결과 논문 발표를 통한 본 연구에 대한 적극적인 기술적홍보 - 국내 학술대회와 협의하여 특별 세션의 형식으로 연구성과발표를 통한 기술홍보 수행 - 국내 유관 기관 (시설물 유지관리 정부기관, 해중터널 등 해양구조물 설계 및 시공, 유지관리 관련 정부출연연구소 및 민간사) 대상 기술교류 및 교육 추진 - 부유식 해중터널의 수요가 있는 해외의 기관 (노르웨이 NTNU, 도로교통국, 이탈리아 나폴리 대학, 미국 휴스턴 지역 엔지니어링 사 등) 대상 기술교류회(세미나) 추진을 통한 개발기술 실효성의 객관적 검증 및 보완방안 마련 ○ 후속 심화 연구 기획 - 부유식 해중터널을 포함한 부유식 초대형구조물 관련 국내의 계획, 설계, 시공 및 유지관리 등 엔지니어링 역량 극대화 및 실용화를 위한 심화연구의 기획 및 제안 - 완전 무인화 부유식 해중터널의 유지관리기술 및 플랫폼 개발 - 첨단 센싱 및 데이터분석기술 고도화 (ICT-IOT 기술, 드론, AI 등 4차산업기술기반) - 디지털 트윈 등 CPS(Cyber Physical System) 활용 디지털 기반 모니터링 기술 상용화 등 ￭ 기대효과 ▶ 기술적 측면 - 대상해역의 지리적 제약을 받지 않는 부유식 해중터널의 혁신적인 실시간모니터링 기술개발 - 부유식 해양교통시설물 핵심기술확보 및 엔지니어링역량 강화 - 구조공학, 지반공학, 유체구조공학, 교통공학 등 건설분야 핵심이론 융복합을 통한 신학문 창출 - 원천적인 이론 및 이론의 이행기술의 개발을 통해 유사 구조물에 대한 적용이 가능하여 핵심기술의 수평전개를 통한 국내 기술력 강화 ▶ 경제적ㆍ산업적 측면 - 부유식 해중터널로 대표되는 신형식 해양교통시스템 시장에서 기술력 우위를 바탕으로 한 시장선점효과 기대 - 건설산업의 미래형 고부가가치사업분야인 디지털 기반 스마트 유지관리산업분야에서 국내기술경쟁력 극대화 가능 - 부유식 해양구조물 엔지니어링역량 강화를 통한 기술자립화 및 해외건설사업에서의 이윤 극대화 기대 ▶ 사회적 측면 |
