본 과제는 재해 및 노후화에 대비하여 항만 인프라를 스마트하게 관리하고 보수하는 기술을 개발하는 연구임. 드론, 해양 로봇, IoT 센서 등 첨단 기술을 활용하여 항만 시설의 상태를 정확히 진단하고 예측하는 것을 목표로 함. 연구 목표는 광학영상 및 해양로봇 기반 항만시설 상태평가 및 진단, 스마트 유지관리, 배후부지 모니터링 기술 개발 및 대표 항만 적용을 통한 실용화 제고에 있음. 핵심 연구 내용은 드론/Lidar를 이용한 외곽시설물 변화탐지, USV/ROV 기반 수중구조물 무인 영상조사 및 AI 분석을 통한 손상조사 기술 개발임. 또한, IoT 센싱 기반 항만구조물 거동 및 콘크리트 내구성 모니터링, 데이터 퓨전 기반 이상상태 정보 검출 알고리즘, 영상레이더 위상간섭기법 및 IoT 센서를 활용한 배후부지 지반침하 모니터링 시스템 개발을 포함함. 기대 효과는 항만시설물 특화 센싱 및 수중조사 시스템 확보를 통한 실시간 모니터링 체계 수립임. 이를 통해 재해 및 노후화에 선제적 예방 관리 체계를 구현하고 운영 효율성을 높이며, 데이터 기반 합리적 의사결정 및 디지털 플랫폼 연계를 통한 항만인프라 운영의 디지털 전환에 기여할 것으로 전망됨.

● 1차연도 연구(2021년 4월 1일에서 2021년 12월 31일, 9개월)에서는 Multi-physics 센서를 활용한 모니터링 기술(제 1 핵심요소기술)과 Multi-stage 전착 회복기술(제 2 핵심요소기술) 개발을 목표로 하고 있으며, 개발된 요소기술은 철근 콘크리트 실험체에 적용을 통한 검증으로 TCL 5~6단계 수준의 기술을 확보하고자 함. ■ 주관연구개발기관(동아대학교 산학협력단): 핵심기술 개발 및 실험실 수준의 검증① 전기화학 열 초음파 복합 센서 개발 및 이를 활용한 철근콘크리트 열화 모니터링 기술 개발② 철근 부식 방지 및 콘크리트 열화 자동 보수를 위한 전착 공법 최적화③ Multi-physics 센서 기반 모니터링 및 전착 보수 통합 모듈 설계 ④ 재료수준 실험을 통한 Multi-physics 센서 및 전착 보수 공법 검증 ■ 공동연구개발기관(ING&ENG): 실험을 통한 검증 지원 및 실용화 기술 개발① Multi-physics 센서 기반 모니터링 및 전착 보수 공법 실용화를 위한 실무기술동향 분석 ② 스마트 모니터링 시스템 실용화를 위한 매뉴얼 및 기술 지침서 작성(안)③ 재료수준 검증(1차연도 연구) 및 부재수준 검증(2차연도 연구)을 위한 실험체 제작■ 연구개발기관 외 기관(대림건설): 스마트 모니터링 시스템의 현장 적용을 타당성 검토① 현장 시공성 및 시스템 유지관리 비용 분석을 통한 현장 적용성 검토 ● 2차연도 연구(2022년 1월 1일에서 2022년 12월 31일, 12개월)에서는 ICT 융복합 기술(IoT 센싱, 무선통신, 네트워크 레벨 DB 구성, 기계학습을 통한 분석 알고리즘, 자동제어)을 활용하여, 1차연도에 개발된 두 개의 핵심요소기술(Multi-physics 센서 모니터링과 Multi-stage 전착 보수기술)을 하나의 시스템으로 통합한 스마트 모니터링 시스템 개발을 목표로 하고 있으며, 개발된 융복합 기술은 실험실에서 제작된 철근 콘크리트 보 실험체에 적용을 통한 검증을 거쳐, 현장에 제작된 실물 크기의 mock-up 실험체에 적용을 통하여 현장 적용성 검증하고, 실용화를 위한 사용매뉴얼 및 기술지침서를 제안하여, TCL 7단계 수준의 기술을 개발하고자 함. ■ 주관연구개발기관(동아대학교 산학협력단): IoT 기반 스마트 모니터링 시스템 개발 및 부재 수준의 검증① Multi-physics 모니터링 모듈 prototype 제작② 전착보수 모듈 prototype 제작 ③ Multi-physics 센서 기반 모니터링 및 전착 보수 통합 모듈 prototype 제작 ④ 부재수준의 실험을 통한 스마트 모니터링 시스템 검증■ 공동연구개발기관(ING&ENG): 부재 수준 실험을 통한 검증 지원 및 실용화 기술 완성① IoT 기반 스마트 모니터링 시스템 현장 적용 및 시공 최적화 방법 연구② 전착을 활용한 철근 부식에 따른 콘크리트 열화 최적 보수 방법 연구③ 부재수준 검증을 위한 급속부식시험 장치 구축 및 검증 시험 지원■ 연구개발기관 외 기관(대림건설): 현장 Mock-up 시험체 적용을 통한 현장 적용성 검토① IoT 기반 스마트 모니터링 시스템의 현장 Mock-up 시험체에 적용을 통한 현장 시공성 및 현장 조건에 따른 생애주기 비용 분석을 통한 실용성 분석

● 1차연도 연구(2021년 4월 1일에서 2021년 12월 31일, 9개월)에서는 Multi-physics 센서를 활용한 모니터링 기술(제 1 핵심요소기술)과 Multi-stage 전착 회복기술(제 2 핵심요소기술) 개발을 목표로 하고 있으며, 개발된 요소기술은 철근 콘크리트 실험체에 적용을 통한 검증으로 TCL 5~6단계 수준의 기술을 확보하고자 함. ■ 주관연구개발기관(동아대학교 산학협력단): 핵심기술 개발 및 실험실 수준의 검증 ① 전기화학 열 초음파 복합 센서 개발 및 이를 활용한 철근콘크리트 열화 모니터링 기술 개발 ② 철근 부식 방지 및 콘크리트 열화 자동 보수를 위한 전착 공법 최적화 ③ Multi-physics 센서 기반 모니터링 및 전착 보수 통합 모듈 설계 ④ 재료수준 실험을 통한 Multi-physics 센서 및 전착 보수 공법 검증 ■ 공동연구개발기관(ING&ENG): 실험을 통한 검증 지원 및 실용화 기술 개발 ① Multi-physics 센서 기반 모니터링 및 전착 보수 공법 실용화를 위한 실무기술동향 분석 ② 스마트 모니터링 시스템 실용화를 위한 매뉴얼 및 기술 지침서 작성(안) ③ 재료수준 검증(1차연도 연구) 및 부재수준 검증(2차연도 연구)을 위한 실험체 제작 ■ 연구개발기관 외 기관(대림건설): 스마트 모니터링 시스템의 현장 적용을 타당성 검토 ① 현장 시공성 및 시스템 유지관리 비용 분석을 통한 현장 적용성 검토 ● 2차연도 연구(2022년 1월 1일에서 2022년 12월 31일, 12개월)에서는 ICT 융복합 기술(IoT 센싱, 무선통신, 네트워크 레벨 DB 구성, 기계학습을 통한 분석 알고리즘, 자동제어)을 활용하여, 1차연도에 개발된 두 개의 핵심요소기술(Multi-physics 센서 모니터링과 Multi-stage 전착 보수기술)을 하나의 시스템으로 통합한 스마트 모니터링 시스템 개발을 목표로 하고 있으며, 개발된 융복합 기술은 실험실에서 제작된 철근 콘크리트 보 실험체에 적용을 통한 검증을 거쳐, 현장에 제작된 실물 크기의 mock-up 실험체에 적용을 통하여 현장 적용성 검증하고, 실용화를 위한 사용매뉴얼 및 기술지침서를 제안하여, TCL 7단계 수준의 기술을 개발하고자 함. ■ 주관연구개발기관(동아대학교 산학협력단): IoT 기반 스마트 모니터링 시스템 개발 및 부재 수준의 검증 ① Multi-physics 모니터링 모듈 prototype 제작 ② 전착보수 모듈 prototype 제작 ③ Multi-physics 센서 기반 모니터링 및 전착 보수 통합 모듈 prototype 제작 ④ 부재수준의 실험을 통한 스마트 모니터링 시스템 검증 ■ 공동연구개발기관(ING&ENG): 부재 수준 실험을 통한 검증 지원 및 실용화 기술 완성 ① IoT 기반 스마트 모니터링 시스템 현장 적용 및 시공 최적화 방법 연구 ② 전착을 활용한 철근 부식에 따른 콘크리트 열화 최적 보수 방법 연구 ③ 부재수준 검증을 위한 급속부식시험 장치 구축 및 검증 시험 지원 ■ 연구개발기관 외 기관(대림건설): 현장 Mock-up 시험체 적용을 통한 현장 적용성 검토 ① IoT 기반 스마트 모니터링 시스템의 현장 Mock-up 시험체에 적용을 통한 현장 시공성 및 현장 조건에 따른 생애주기 비용 분석을 통한 실용성 분석

본 과제는 재해 및 노후화에 취약한 항만 인프라의 안전성을 확보하고 효율적인 관리를 위해 스마트 유지보수 기술을 개발하는 연구임. 드론, 해양 로봇, IoT 센서 등 첨단 기술을 활용하여 항만 시설물의 상태를 실시간으로 진단하고 예측하는 시스템 구축을 목표로 함. 연구 목표는 광학영상 및 해양로봇 기반 항만시설 상태평가 및 진단기술, 항만 외곽시설 및 계류시설 스마트 유지관리 기술, 항만 배후부지 모니터링 기술을 개발하는 데 있음. 또한, 개발된 스마트 모니터링 기술을 테스트베드에 적용하여 실용화 방안을 연구함. 핵심 연구 내용은 드론 광학영상/Lidar를 이용한 항만 외곽시설물 자동 변화탐지 기술, USV 및 ROV 기반 수중구조물 무인 영상조사 시스템 개발, IoT 센싱 시스템 및 Multi-physics IoT 센서를 활용한 콘크리트 내구성 모니터링 기술 개발, 그리고 영상레이더 위상간섭기법을 활용한 시계열 지반침하 모니터링 시스템 개발 등임. 기대 효과는 항만시설물에 특화된 구조물 상태평가 센싱 기술 및 수중조사 시스템 기술 확보를 통해 항만 인프라의 선제적이고 예방적인 유지관리 체계를 구현하는 것임. 또한, 데이터 기반의 유지관리 체계를 통해 빠르고 객관적인 의사결정 기반을 제공하고, 해양수산부의 디지털플랫폼 사업에 연계하여 항만인프라 운영체계를 디지털 빅데이터 기반으로 전환하는 데 기여할 것으로 전망됨.