The IoT-based sensor network is one of the methods that can be efficiently applied to maintain the facilities, such as bridges, at a low cost. In this study, based on LoRa LPWAN, one of the IoT communications, sensor board for cable tension monitoring, data acquisition board for constructing sensor network along with existing measurement sensors, are developed to create bridge structural health monitoring system. In addition, we designed and manufactured a smart sensor node for LoRa communication and established a sensor network for monitoring. Further, we constructed a test bed at the Yeonggwang Bridge to verify the performance of the system. The test bed verification results suggested that the LoRa LPWAN-based sensor network can be applied as one of the technologies for monitoring the bridge structure soundness; this is excellent in terms of data rate, accuracy, and economy.

국내 고도성장기 이후 본격 건설되기 시작한 사회 기반 시설물은 노후화가 빠르게 진행되고 있다. 특히 사고 발생 시 대량 인명 피해로 직결될 수 있는 교량, 터널 등의 대형 구조물에 대한 안전성 평가가 필요하다. 하지만 기존의 유선 센서 기반의 Structural Health Monitoring(SHM)을 개선한 무선 스마트 센서 네트워크는 짧은 신호 도달거리로 인해 경제적이고 효율적인 시스템 구축이 힘들다. 따라서 LoRa LPWAN 시스템은 사물인터넷의 확산과 더불어 저전력 장거리 통신이 각광을 받고 있으며, 이를 구조 건전성 모니터링에 응용함으로써 경제적이면서도 효율적인 모니터링 시스템 구축이 가능하다. 본 연구에서는 LoRa LPWAN 기반의 무선 계측센서 기술 동향을 조사하였으며, LoRa LPWAN 기반의 무선 계측센서 설치 및 유지관리 방안을 제안한다.

국내 고도성장기 이후 본격 건설되기 시작한 사회 기반 시설물은 노후화가 빠르게 진행되고 있다. 특히 사고 발생 시 대량 인명 피해로 직결될 수 있는 교량, 터널 등의 대형 구조물들에 대한 안전성 평가가 필요하다. 하지만, 기존의 유선 센서 기반의 SHM을 개선한 무선 스마트 센서네트워크는 짧은 신호도달거리로 인해 경제적이고 효율적인 시스템 구축이 힘들다. 따라서 LoRa LPWAN시스템은 사물인터넷의 확산과 더불어 저전력 장거리통신이 각광을 받고 있으며, 이를 구조건전성 모니터링에 응용함으로써 경제적이면서도 효율적인 SHM 구축이 가능하다. 본 연구에서는 LoRa LPWAN의 구조건전성 모니터링에 적용 가능성을 검토하고 비면허 통신 대역을 사용함으로 인해 발생하는 채널간의 충돌을 해결하면서 대역폭을 효율적으로 활용할 수 있는 채널 기반의 LoRa 네트워크 운영방법을 제안한다.

본 연구는 조립식 콘크리트 포장 공법을 이용하여 도심지 버스전용차로의 정거장 구간 아스팔트 포장을 강성 포장으로 교체하는 시공을 수행한 후 이러한 포장의 초기 공용성을 분석하기 위해 수행되었다. 추적조사 항목으로는 조립식포장의 진출입 구간에서 아스팔트 포장과 조립식포장과의 단차, 프리캐스트 슬래브간의 줄눈 간격 및 단차, 슬래브의 침하, 슬래브의 미끄럼저항 성능 등을 선정하였으며, 다이아몬드 그라인딩 공법의 적용성도 분석하였다. 추적조사 결과 조립식포장의 단차, 줄눈 간격, 미끄럼저항, 침하 등은 시간에 따라 변화가 거의 없었으며, 이를 통해 프리캐스트 슬래브가 차량하중을 안정되게 지지한다는 것을 알 수 있었다. 또한 다이아몬드 그라인딩 공법을 적용하면 슬래브의 단차 및 미끄럼저항 성능을 크게 개선할 수 있는 것도 확인할 수 있었다.

The wireless sensor prototype was developed and the field test result, natural frequencies of each mode in stay-cable, showed 0.5% difference compared to the wired sensor. Also, the cable tension derived by the vibration method was 1.177% difference. As a sensor for managing cable tension, the applicability to bridges was confirmed. In the next study, LoRa LPWAN technology will be applied to various sensors used in structures.

A damage case of parallel strand cable anchorage was introduced, in which 7 strands were slipped from each wedge at the anchorage of the cable stayed bridge in service. Also, a cable damage detection scheme was proposed on the basis of tension force measurement and model updating method by least square estimation to minimize tension variation. The proposed scheme has been verified from analytical simulations and the actual damage case. The damaged cable leading to tension variation more than noise level of cable force measurement was successfully detected with 7~8 strands damage indication of 2% error in the actual strand slippage case.

LoRa LPWAN 네트워크 시스템은 비면허 무선통신을 이용하고, Mems 기반 통합센서를 통하여 Data 계측 및 기존 계측센서의 무선통신을 구현한 시스템이다. 본 시스템은 기존의 무선계측시스템 대비 장거리 통신과 기존망을 활용한 기술적/경제적인 우수성을 갖고 있으며, 유선계측시스템 대비 시스템 구축장비의 최소화로 경제성을 확보하였다. 경제성 검토항목에서 기존 유선계측 시스템 대비 약 41%의 경제적인 절감효과가 가능하다는 것을 확인하였다. 또한 유지관리 및 운영적인 측면에서도 우수하기 때문에 향후 국내에서도 많은 교량에 설치가 된다면, 교량의 유지관리 분야의 우수한 시스템으로 발전되고, 재난(지진 산사태 등), 환경(오염물 측정 및 관리 등), 플랜트 분야(화재 안전 등)에도 폭넓게 사용되길 기대한다.

In this study, to improve the marine bridge disaster prevention system, the trend of disaster accidents due to the extension of maritime bridges was analyzed and the status of domestic and foreign disaster prevention facilities was examined. As a result of the review, it was aimed at presenting the disaster prevention facility grade and installation items considering the size of the bridge and traffic volume.

As the ground subsidence phenomenon is become a social issue, the government and local governments making great efforts for ground subsidence prevention and response, and suggests a variety of related materials. In this study, based on related materials to analyze the causes and characteristics of the phenomena occurring ground subsidence in the domestic area. Using the result, ground subsidence phenomenon prevent occurrence. The results, three possible 1) underground pipeline, 2) Excavation, 3) Items classified as geological conditions cases occurred in city area, and it could be divide three categories again.