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“실교량 대상 변위형상 기반 실시간 교량 안전성 평가 기법 및 차량하중 추정 알고리즘 정립 용역”
과업지시서
2026. 07.
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한국건설기술연구원
구조연구본부
1. 과업명
○ 실교량 대상 변위형상 기반 실시간 교량 안전성 평가 기법 및 차량하중 추정 프로세스 정립 용역
2. 과업의 목적
○ 한국건설기술연구원 구조연구본부에서 수행중인 ‘2026년 일반국도 특수교 통합유지관리업무’과 관련하여, 한국건설기술연구원이 보유하고 있는 데이터-시뮬레이션 융합 교량 안전성 실시간 평가 자동화 시스템을 국토안전관리원 위탁관리 대상교량에 실제 적용하고, 실교량에서 취득한 변위형상 데이터를 이용하여 교량을 통과하는 차량의 중량을 계산하는 알고리즘을 구축하는 용역임
○ 실시간 교량 안전성 평가 시스템은 계측데이터와 In-house 기반의 수치해석을 융합한 기술로서 계측데이터와 수치해석 모듈의 연동이 가능하도록 현장 계측시스템을 구성해야 하며, 대상교량의 수치해석모델 작성, 차량재하시험 등을 수행하여 개발된 기술의 검증이 요구됨
○ 교량에 설치된 경사계 기반으로 디지털 모니터링 시스템을 활용하여 차량재하시험 과정에서 발생한 변위형상으로부터 재하차량의 중량을 역추적하는 프로세스를 구현하고, 이를 통해 교량 모니터링 시스템의 활용성 제고를 위한 현장 적용 가능성을 검토할 필요가 있음
3. 과업의 범위
○ 실교량 대상 안전성 평가 수치해석 모델 제작
○ 계측데이터-시뮬레이션 융합 인터페이스 제작
○ 재하시험 결과 기반 시스템 성능 검증
○ 차량재하시험에 따른 처짐형상 데이터 생성 및 분석
○ 변위형상을 이용하여 재하차량의 중량을 역추정하는 프로세스 정립
※ 대상 실교량은 연구원에서 지정 예정
4. 과업수행기간
○ 본 과업의 수행기간은 계약일로부터 3개월 이내로 함
5. 과업내용
1) 실교량 대상 In-house 수치해석 모델 제작
- 공용 중인 실증교량의 In-house 수치해석 모델링
- 경계조건, 재료물성치, 상세제원을 입력
- 수치해석 프로그램은 포트란, Matlab, 파이썬 등의 프로그램 활용
- 수치해석 프로그램은 결과 확인이 가능한 뷰어기능의 GUI를 포함하여 제작
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[수치해석모델링 예시]
2) 계측데이터-시뮬레이션 융합 인터페이스 제작
- Window 환경에서 운용이 가능한 계측데이터-시뮬레이션 융합 인터페이스 제작
- 한국건설기술연구원에서 기 보유한 디지털 모니터링 계측데이터 취득 시스템과 연동할 수 있도록 제작
- In-house 기반으로 작성된 실증교량의 수치해석모델을 사용하고, 최종적으로 사용자가 운영할 수 있는 시스템으로 기능 확장 제작
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[계측데이터 수집 소프트웨어 예시]
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[계측데이터-시뮬레이션 융합 인터페이스 예시]
- 해석 및 분석결과를 확인할 수 있는 GUI 포함
- 탄성해석, 비선형해석, 고유치 해석 기능 구현
- UI는 실시간으로 데이터를 그래프로 확인할 수 있는 기능, 수치해석 모델 확인 및 해석결과 확인 기능을 반드시 포함해야 하며, 최종적으로 안전성 평가가 표출되어야 함
- 저장경로 및 저장방식 설정, 데이터 통계처리, 결과 표출 옵션 등의 기능 포함
- 사용자 운영시스템 기능설계 및 UI는 발주기관의 승인을 득한 후 제작
- 인터페이스는 포트란, Matlab, 파이썬 등의 프로그램 활용
3) 재하시험 결과 기반 시스템 성능 검증
- 실증 교량에 설치된 디지털 기반의 모니터링 시스템을 이용하여 재하시험 과정에서의 데이터 취득
- 모니터링 시스템은 센서부, 전원부, 수집부, 통신부, 처리부로 구성
- 현장에서 PC 혹은 노트북을 사용하여 데이터를 확인할 수 있는 방식으로 제작하고 무선 데이터 전송 시스템 구축
- 재하시험계획 수립 (35톤 이상의 덤프트럭을 이용하여 차량재하시험 수행)
- 재하시험은 시스템 성능 확인을 목적으로 수행하는 것으로 차량 재하방법 등은 발주처와 협의하여 최종 결정
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[교량 차량재하시험 예]
- 재하시험 시 교통통제는 건설연과 협의하여 진행
- 재하시험 조건과 동일한 구조해석을 실시하여 해석결과와 실험결과 비교
- 계측데이터 분석 및 타 시스템의 측정 결과와 비교 분석
- In-house 수치해석결과와 변형률 측정 결과 비교
- 계측데이터-수치해석 융합 교량 안전성 평가 결과 분석
- 시스템 현장 적용성 평가 및 성능 검토
4) 차량재하시험에 따른 처짐형상 데이터 생성 및 분석
- 공용 중 실교량에 설치된 경사계 데이터 수집
- 경사데이터(회전각) 기반 실시간 변위 산정
- 노이즈 제거 및 신호 전처리
- 교량 경간 위치별 처짐값 조합을 통한 처짐 형상(profile) 생성
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[회전각 기반 처짐형상 계산 예시]
5) 변위형상을 이용하여 재하차량의 중량을 역추정하는 프로세스 정립
- (1안) 변위형상을 수치해석 결과와 연동하여 반력을 계산하여 차량중량 역추정
- (2안) 회전 영향선을 계산하여 휨강성(Flexural rigidity)를 추정하여 차량중량 역추정
- 실시간 차량중량 추정 알고리즘 정립
- 정적 처짐 추정을 위한 필터링 기법 검토
- 차량번호 자동인식 시스템(AVI)과의 연동 방안 제시
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[변위형상 데이터를 이용한 실시간 변위-중량 관계 도출 예시]
6. 과업수행 예정공정표
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과업내용
과업 성과물
수행기간(개월 단위)
1
2
3
실교량 대상 in-house 수치해석 모델 제작
수치해석모델
계측데이터-시뮬레이션 융합 인터페이스 제작
인터페이스 S/W
재하시험 결과 기반 시스템 성능 검증
시스템
차량재하시험에 따른 처짐형상 데이터 생성 및 분석
보고서
변위형상을 이용하여 재하차량의 중량을 역추정 프로세스 정립
보고서
7. 보고서 작성
○ 사업종료 이전에 제안요청서, 제안서, 계약서 등 업무 범위에 포함된 사항에 대한 최종 보고서를 사업종료 7일 이전에 최종 제출
○ 모든 자료 및 분석 결과는 발주처(한국건설기술연구원)에서 요구하는 양식에 의거하여 보고서로 작성하여 제출
○ 용어는 국어사용을 원칙으로 하되 전문용어 또는 뜻이 혼동되어 불명확한 경우에는 영문, 한문 등으로 표기하며, 교육부 제정 한글 맞춤법 및 외래어 표기법에 따름.
○ 숫자는 아라비아 숫자를 사용하고 기호는 로마자로 함.
○ 최종보고서의 규격 및 작성방법은, 한국건설기술연구원 위탁용역보고서 작성요령을 기준으로 함.
○ 최종보고서 제출시, 그 내용을 워드프로세스(한글 2005 이상, Microsoft Word 2007 이상)에 저장하여 같이 제출
8. 성과품 제출
○ 최종보고서 : 2부 (정보관 등록 해당 사항 없음)
○ 완성품 : 계측데이터-시뮬레이션 융합 인터페이스 1식
○ 성과품 수록 CD 또는 USB(보고서 등) : 1식
9. 기타사항(보안대책, 정산조건 등)
○ 설계변경조건
- 천재지변 등 불가피한 상황이 발생하여 정상적인 과업 수행이 불가능한 경우
- 연구원의 방침에 따라 과업이 중단되었을 경우
- 계획의 변경으로 과업내용 및 물량이 증감되었을 경우
- 기타 연구원의 사정으로 변경이 불가피한 경우
○ 보안대책
- 용역수행자는 과업 착수와 동시에 본 용역에 종사하는 인원으로부터 보안관리 서약서를 징수하여 착수계와 함께 연구원에 제출하여야 하며, 과업수행에 참여한 인원이 교체될 시 인수인계를 철저히 하여 자료의 외부유출을 방지한다.
- 용역성과 보고서 등 관련문서는 사전 보안성을 면밀히 검토하여 내용의 중요도에 따라 적정등급의 비밀 또는 대외비로 분류하고, 연구원에서 정한 보안관계 제규정을 준수한다.
- 용역수행에 관련된 모든 자료는 별도 보관하여 보안관리 책임자를 지정하여 관리하며, 지정된 장소에만 보관한다.
- 과업 전반에 걸쳐 보안상 이상이 없도록 하며, 과업수행으로 취득한 사실에 대하여는 철저한 보안을 유지한다.
- 용역수행과정에서 각종 회의시 본 과업내용이 포함된 경우에는 배포할 부수를 감안하여 필요한 부수만 생산하되 회의 종료 후 회수하여 파기한다.
- 용역계약자는 용역수행과정에서 발생한 각종자료와 용역성과품은 용역완료시에 전부 납품토록 하고, 성과품은 추가로 인쇄하여 보관하지 말아야 한다.
- 모든 용역 성과품은 사전 연구원의 서면 승인 없이 타목적을 위해 사용할 수 없다.
○ 지식재산권
- 개발에 필요한 각종 소프트웨어(OS, 프로그래밍 툴, 보안 프로그램 등)는 위탁업체가 수급․완비하여야 하며, 이와 관련하여 발생하는 저작권, 사용권, 또는 특허 등으로 인한 문제에 대해 일체의 책임을 져야 한다.
- 필요한 각종 하드웨어는 위탁업체가 수급․제공하여야 한다.
○ 보고 및 정산
- 과업 착수 후 7일 이내에 시스템 개발 방법, 세부 일정, 업무 분장 등에 관한 세부추진계획을 감독원에 보고한다.
- 매월 공정보고를 실시하되, 상세일정은 감독원과 협의 후 정한다.
- ‘경비’ 항목에 대하여는 준공일 이전에 집행근거 및 증빙자료를 발주처에 제출하여야 하며 용역 준공 시 이를 정산 처리한다.
○ 기타
- 용역추진과정에서 과업지시서에 명기되지 않았거나 중요한 결정 또는 판단이 요구되는 사항이 있을 경우에는 연구원과 사전 협의하여 방침을 받은 후 시행하여야 한다.
- 과업수행계획서에서 참여하기로 한 당초 과업책임자 및 참여자는 본 과업이 완료될 때까지 원칙적으로 변경할 수 없다. 다만, 변경이 불가피한 경우에는 당초 과업책임자 및 참여자와 자격, 경력 등이 동등하거나 그 이상인 자로서 연구원과 사전 협의하여 승인을 득 하여야 한다.
- 본 과업수행 중 과실로 인한 일체의 책임은 도급자 부담으로 한다.
- 기타 본 과업지시서 내용에 대한 해석상의 이견 및 경미한 사항에 대하여는 연구원의 해석 또는 지시에 따른다.
※ 문의처: 구조연구본부 서지우 박사후연구원(031-995-0915)
구조연구본부 김재환 수석연구원(031-910-0204)