1장 제목
2장 연구 개발의 목적 및 필요성
3장 연구개발의 내용 및 범위
4장 연구개발결과
5장 연구개발결과의 활용계획
터널의 정보화 시공 report
1.제목
첨단기법을 이용한 터널 정보화 설계 /시공 기술 개발
2.연구 개발의 목적 및 필요성
터널건설의 대상이 되는 지반 및 암반은 오랜 기간 동안 복잡한 지질학적 거동을 겪으면서 형성되기 때문에 불확실성, 불균질성, 불연속성 및 구조적 복잡성등과 같은 특성을 갖고 있다. 따라서 터널건설 시 중요한 요인이 되는 지반 및 암반의 거동예측은 엔지니어에게 있어서 참으로 어려운 작업이다
지금까지는 엔지니어의 경험과 직관이 터널 설계 요소의 주요 결정 근거가 되고 있고, 현장 시공의 중요한 가이드 역할을 하고 있다. 따라서 이러한 지반특성의 불확실성, 불균질성, 불연속성과 시공 중 예측이 어려운 지질구조, 지하수 상태 및 초기 응력상태 등을 보다 합리적으로 예측, 가시와 하여 설계 및 시공에 가이드를 제시할 필요성이 있다
또한, 시공 중 문제가 발생하였던 과거의 축척된 터널 설계/시공 자료들이 매우 중요한 참고 자료로서 활용되기 때문에 현장에서 수집된 터널 주변 지반/암반의 현상정보 등을 미래의 터널건설에 접목시킬 수 있는 방법론 개발이 필요하다.
최근에는 건설관리의 효율성과 시공능력의 향상을 위하여 컴퓨터 기술을 이용한 전산화를 통하여 조사, 설계, 시공, 그리고 유지관리 단계에서의 자동화 및 이들 정보의 네트워크화를 목적으로 하는 터널 정보화에 대한 연구가 진행되고 있다. 산업 전 분야에 많이 활용되고 있는 지식기반 전문가시스템 이나 이공신경회로망, 퍼지이론 및 유전자 알고리듬과 같은 인공지능기법은 경험적인 혹은 수학적인 수식을 풀어나가는 전통적인 방식과는 달리 학습을 도화주는 경험, 지식이나 패턴을 일치시키는 방식으로 문제를 풀기 때문에 지반 및 암반의 불확실성과 불균질성, 구조적 복잡성 등을 줄일 수 있다
또한 d/b 구축을 통하여 지속적으로 축적된 정보를 학습에 이용함으로서 이러한 인공지능기법을 토목분야에 적용하는 사례가 점점 많아지고 있다. 이러한 공학적인 판단에 사용되는 인공지능기법과 함께 복잡한 지반상태 및 구조물의 가시화를 위하여 3차원 영상화 및 시기화 해석기법 및 가상현실 기법이 많이 활용되고 있다
터널 시공이 지하의 3차원적인 공간에서 이루어지고 있고, 기존의 2차원적인 도면만으로는 이해하기 어려운 복잡한 구조물의 시공이 증가하면서 3차원 그래픽 기술을 이용함으로서 신속하고 효율적인 정보 활용 및 전달을 이를 수 있다. 또한 가상현실 기법을 이용함으로서 제작자의 의도보다는 사용자의 의도대로 모든 움직임이나 행동을 제어할 수가 있다
즉, 사용자가 실제 환경과 유사하게 만들어진 컴퓨터모델 속에 들어가 시각, 청가, 촉각과 같은 감각들을 이용하여 그 속에서 정의된 세계를 경험하고 상호 교환적으로 정보를 주고받을 수 있다. 이와 같이 지반정보의 가시화를 위한 가상현실의 적용은 불확실한 지하의 정보를 사용자로 하여금 일목요연하게 파악할 수 있게 하는 하나의 대안이 될 수 있다
이러한 3차원 그래픽 기술과 조사 단계에서 얻어지는 모든 지반정보를 연결하여 시공 상황을 설계 시에 미리 시뮬레이션 함으로서 시공 중 유도할 수 있다. 또한 조사, 설계, 시공 단계에서 축척되고 해서된 모든 관련 데이터는 터널의 유지관리를 위하여 이용될 수 있다
본 연구의 2단계 3년 동안에는 1단계“터널 정보 가시화를 위한 기반기술 연구”, “터널정보 가시화를 위한 prototype system 구축”을 기반으로 하여 터널 시공 정보 활용 기술개발“ , ”최적 지보 및 보강공법 설계 기술개발“ 및 ” 통합터널설계/시공관리 전문가시스템 itis 개발“을 통해서 기존에 개발된 prototype 전문가 시스템을 부분적으로 개선하여 실제로 현장에서 바로 활용될 수 있는 체계를 갖추기 위해서 c/s개념의 시스템을 web기반으로 확장하여 언제 어디서나 정보를 올리고, 다운 받을 수 있도록 하고, 이를 통해서 엔지니어링을 원활히 할 수 있는 통합 web기반 전문가 시스템을 개발코자 한다.
3.연구개발의 내용 및 범위
첨단 인공지능기법, 3차원 gis 및 가상현실 기법 등 가시화 기법, c/s 및 web 이용기술 등 지식기반 첨단 정보화/가시화 기술과 전통적인 터널 엔지니어링 기술과의 접목을 통한 디지털 전자 정보화 터널 건설기술을 개발하기 위해 2단계 3년간에 걸쳐 다음과 같은 연구를 수행하고자 한다.
3.1 터널시공 정보 활용기술 개발
3.1.1 막장관찰 및 계측 정보화/가시화 기술개발
3.1.2 터널 시공정보의 d/b화
3.1.3 인공지능을 이용한 터널주변 거동예측 시스템 개발
3.1.4 itis-prototype 시스템 안정화 기술개발
3.2 최적 지보 및 보강공법 설계기술 개발 (이하 생략)
