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1 국토교통연구기획사업 R&D- 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 주관연구기관 / 한국건설기술연구원위탁연구기관 / 날리지웍스

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3 제출문 국토교통부장관 ( 국토교통과학기술진흥원장 ) 귀하 이보고서를 안전한지반굴착기술및지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획 에관한연구과제 ( 세부과제 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획연구 ) 의보고서로제출합니다 주관연구기관명 : 한국건설기술연구원주관연구책임자 : 백용연구위원 연구원 : 정재형연구위원 연구원 : 김창용연구위원 연구원 : 정일문연구위원 연구원 : 장선우수석연구원 연구원 : 권오일수석연구원 연구원 : 김우석수석연구원 연구원 : 이철호전임연구원 연구원 : 장리전임연구원 위탁연구기관명 : 날리지웍스위탁연구책임자 : 류형근본부장연구원 : 손창수책임컨설턴트연구원 : 남범우책임컨설턴트연구원 : 안선영책임컨설턴트연구원 : 이정수전임컨설턴트연구원 : 김민섭전임컨설턴트연구원 : 정솔아전임컨설턴트

4 보고서요약서 과제고유번호 2014-연구기획- 해당단계연구기간 6 개월단계구분 1 차 /1 단계 연구사업명 건설기술연구사업 연구과제명 세부과제명 안전한지반굴착기술및지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획 총연구기간 총 : 9 명 정부 : 150,000 천원 연구책임자 백용 참여 내부 : 8 명 총연구비 기업 : 0 천원 연구원수 외부 : 1 명 계 : 150,000 천원 연구기관명및소속부서명 한국건설기술연구원지반연구소 참여기업명 위탁연구연구기관명 : 날리지웍스연구책임자 : 류형근 요약보고서면수 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술 과관련한핵심기술을도출하기위하여총 4단계로기획연구를수행함 1) 기술개발동향수요조사실시, 2) 기술개발전략수립및연구내용설정, 3) 연구개발과제기획, 4) 핵심기술도출및타당성분석 - 그결과, 기술로드맵과 RFP를도출하였으며, 도출된핵심기술은다음과같음 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발, 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발, 3) 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발, 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발 색인어 ( 각 5개이상 ) 한글 영어 지하수, 계측, 도심, 지반침하, 관리 Ground Water, Measuring, Urban Area, Ground Subsidence, Control

5 요약문 Ⅰ 제목 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획연구 Ⅱ 기술의정의및필요성 기술의정의본연구는도심지에서의지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술과관련하여핵심기술개발과제를도출하는기획과제이다. 연구개발의필요성 기술적측면최근사회적인관심이증가하고있는도심지에서의지반침하및함몰, 동공발생등은도심지의지하수거동과밀접하게연결되어있어서, 기존의도시지역지하수관리방식을개선하고, 도시하부지질및지반구조물의영향을통합평가하는기술의개발이필요하다. 또한, 지하수로인한지반침하재난 재해사고는인명손실의위험까지유발할수있으나, 지반구조물과연관된안전에관한연구는전무하다. 기존의계측망관리는센서노드결함 / 고장발생등으로데이터의신뢰성이의심받는사례도있어서, 단순스캐닝이아닌상시모니터링과신속한대처가가능한시스템의개발이요구되는실정이다. 경제 산업적측면국가재정부담경감을위해경제적으로노후시설물의성능 안전성을유지함과동시에건설시공및유지관리에서의안전사고예방기술개발지원이필요하다. 국가적으로도심지지하시설물에대한예방중심의선제적재난 재해관리및신속복구시스템구축을추진중에있다. 특히, 국토교통부 [ 건설재해선제대응기술개발 ] 를통한재해발생률 15% 저감의목표로 재난 재해대비시설물유지관리및건설안전기술 분야수행을위한상세기술개발이요구되고있다. 본기획과제를통해도출된연구기획을통해효율적인지하수관리로지하수와연계된도심지붕괴사고를예방및관리가가능할경우해마다수백억이상의비용절감이가능할것으로추정된다. - i -

6 사회 문화적측면 2014년 12월국토교통부가발표한싱크홀예방을위한 지반침하예방대책 에서지하공간통합지도구축및서비스, 굴착공사현장주변의안전관리강화, 불안요소에대한선제적모니터링및관리, 지하공간통합안전관리체계의기반조성등이제시되었으며본기획연구의기술개발을통해지하수와연계된지반함몰방지를위한안전관리강화와불안요소에대한선제적모니터링및관리기술이개발될것으로기대하고있다. Ⅲ 국내외동향및환경분석 국내지하수모니터링시장은정부의관련법령제정아래지하수법하에국가지하수관측망확충, 먹는물관리법아래상업적먹는샘물환경영향평가를위한감시망구축으로해마다증가하는추세이며자료획득관측기기와이를실시간으로관리하는자료수집부분에도어느정도국산화가이루어지고있다. 하지만, 국외상업시장에비해규모가미약하며주로지하수를대체수자원개발및이용목적으로관측이이루어지고있어지반침하같은국가적재난대비안전망구축을위한관측망구성및정밀한자료획득에는한계가있다. 일반적으로지하수관련관제시스템에적용하는 USN 관제시스템을도입하면운영비용이절약된다. 한사례로제주 USN기반수질관리시스템의비용분석표를관찰하면 USN 도입이후많은비용이 79.2% 의비용절감이보고되고있다. 그러나, 관측지역이확장되고관측정의개수가증가함에따라 USN 관제시스템의비용도함께증가하게되므로시스템의운영비용을최소화하는연구가필요하다. 중국의사례로도심지지하수를그대상으로하는 [ 도시지하수개발이용보호관리규정 ] 을제정하여중앙정부및지자체에서직접관리하고있으며, 중앙정부의환경보호법에는국무원행정주관부서를만들어환경모니터링제도를실시하고있다. 모니터링과규범을제정하여중국내수질오염방지법에의거한환경모니터링을통한지하수환경의상태를파악하고지하수수질보호및오염방지를통한국민의건강보장을목표로관련기술표준을제정하고있다. 국내터널에서발생되는유출지하수를최소화하기위하여터널공사기법을선진화하고있으나, 유출지하수에의한지하수장해와인근하천의건천화기술등에대하여는아직이해가부족한실정이다. 또한, 기후변화등으로수문환경이수시로바뀌고있어지반의미세한불안전성이과거보다증가하고있는실정으로서지반변형에대한정량적평가가필요하며, 도시지역지하수시스템환경은기존의저심도지하공간에비해서대심도지하공간의개발및활용에보다더욱취약한상태로, 유출지하수의존재는인근오염원의이동을가속화시키는작용을하고있어도시지역에대한종합적인관리시스템의개발이절실히필요하다. - ii -

7 따라서, 국민안전을확보하는측면에서도시의유효자원인지하수와사회인프라인지반구조물의체계적인관리기술확보를통하여사회전반의정서적안정감을향상시키고동시에재난발생을막아지속적인경제발전을추구할수있도록해야한다. 그리고, 친환경적이고복합기능을가진지하수및지반구조물관리를위한계측기법의개발을통하여국내외의신흥시장을창출하고, 나아가서기술경쟁력우위에의한수출및해외건설수주에기여할것으로기대된다. Ⅳ 연구개발과제구성및추진전략 연구개발과제구성 핵심과제 연구목표 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술개발 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법개발 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법개발 도심지광역지하수중장기적평가및관리기술개발 과 지하수조물주변지하수관리및계측기술개발 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술개발 지하수및지반구조물통합계측및관리시스템개발 추진전략연구수행은핵심과제및연구목표를기반으로광역지하수연구, 지하수와연계된지반의단기변형, 장기지반침하, 지하수 / 지반침하측정, 계측, 관리기술시스템기술개념을중점추진분야로재설정하였다. 이를토대로 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발, 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발, 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발, 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발 로설정하여효율적인지하수관리로안전한도시생활확보방안을마련하도록계획하였다. Ⅴ 사전타당성검토 정책적타당성분석에서는, 국가전략의중요성, 상위계획과의부합성을중점으로분석하였다. 본기획연구는국민의안전을최우선으로하는현정부정책기조에부합하며최근사회적인이슈가되었던지하수와연계된지반함몰문제에기술적으로대응함으로서국민의불안감을해소시 - iii -

8 키고안전한미래도시건설을위한기반기술을확보하는차원에서시기적절함을보인다 년 12월국토교통부가발표한 지반침하예방대책 에서지하공간통합지도구축및서비스, 굴착공사현장주변의안전관리강화, 불안요소에대한선제적모니터링및관리, 지하공간통합안전관리체계의기반조성등이제시되었으며본연구단의기술개발을통해안전관리강화와불안요소에대한선제적모니터링및관리기술이개발될것으로기대하고있다. 또한, 본연구는정부국정목표및국정과제, 과학기술기본계획, 건설기술진흥기본계획등의현정부정책기조에부합되는주제를다루고있다. 기술적타당성분석결과, 본사업은연구단형태로추진하는것이타당하다고판단되며추진조직의구성에대해상세하게기술하였으며, 세부과제별로기대성과물과활용계획, 성과평가를위한성과지표를제시하고있다. 기술수준및성공가능성의경우국내외논문, 특허, 시장, 기술동향및인프라분석을통해분석이이루어졌으며, 선진국대비인프라가부족하여정부의적극적인사업추진이없다면, 연구성과도출이다소어려울것으로판단된다. 경제적타당성분석에서는, 비용- 편익분석을통해기획연구에서제시한연구단과제성공시예상되는사회적 경제적비용에대한분석을수행하였다. 본연구는지하수관리기술을적용하여도심지굴착공사중붕괴사고발생저감을통해사회 경제적인피해액을감소시킬것으로예측된다. 연구단의소요예산 ( 총 5년연구기간 ) 은정부출연금이 200억원, 민간부담금이 67억원수준이며, 세부적인소요예산에대해서는연구추진단계에서보다구체화될수있을것으로판단된다. - iv -

9 Contents 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 1 장. 개요 1 절. 기획과제정의및범위 1 1. 기획과제의정의및필요성 1 가. 기획과제의정의 1 나. 과제추진의배경및필요성 3 2. 기획과제의범위 5 가. 도심지광역지하수중 장기적관리및계측기술개발기획분야 5 나. 지반구조물주변지하수관리및계측기술개발기획분야 6 3. 기술분류 5 가. 도심지광역지하수관리기술분야 5 나. 지반구조물주변지하수관리기술분야 6 2 장. 동향조사및환경분석 1 절. 국내외정책동향 7 1. 국외정책동향 7 2. 국내정책동향 9 2 절. 국내외시장현황및전망 11 3 절. 국내외기술동향 국외기술동향 국내기술동향 특허분석 29 가. 분석범위 29 나. 분석기준 29 다. 특허검색식및검색결과 30 라. 특허동향분석 논문분석 46 가. 논문조사방법및검색결과 46 나. 논문동향분석 46 4 절. 종합분석 국내외정책동향분석시사점 국내외시장동향분석시사점 국내외기술동향분석시사점 55 - v -

10 3 장. 기술수요및수준 예측조사 1 절. 기술수요조사 개요 58 가. 기술수요조사의목적 58 나. 기술수요조사의절차 58 다. 기술수요조사발송및응답개요 기술수요조사분석결과 59 가. 도심지광역지하수관리기술분야 60 나. 지반구조물주변지하수관리기술분야 61 2 절. 기술수준및예측조사 개요 62 가. 기술예측 / 수준조사의목적 62 나. 기술예측 / 수준조사의절차 62 다. 기술예측 / 수준조사발송및응답개요 63 라. 기술예측 / 수준조사항목설정 기술예측 / 수준조사분석결과 67 가. 국내외기술적실현시기 67 나. 기술수준및기술격차 73 다. 기술성숙도 (TRL) 88 라. 최고기술보유국 98 마. 기술기반 ( 인프라 ) 성숙도 102 바. 기술획득방식 109 사. 정부우선시행방안 114 아. 기술수준 - 중요도포트폴리오분석 119 자. 기술격차 - 격차추세포트폴리오분석 122 차. 기술격차 - 기술수준포트폴리오분석 125 카. 기술기반성숙도 - 중요도포트폴리오분석 장. 연구개발과제구성및추진전략 1 절. SWOT/Issue-Tree 분석 SWOT 분석 131 가. 개요 131 나. 내외부요인분석 132 다. 포지션별전략수립 Issue-Tree 분석 134 가. 개요 134 나. 주요정책 시장 기술동향 134 다. 주요이슈및 R&D Needs vi -

11 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 2 절. 비전및목표 비전 목표 중점추진분야 절. 연구개발과제구성 후보과제 Pool 구성 139 가. 후보과제 Pool 구성방법 139 나. 후보과제 Pool 중복성 유사성 위계검토 139 다. 후보과제 Pool list 후보과제우선순위평가 142 가. 개요 142 나. 후보과제우선순위평가결과 연구개발추진과제 148 가. ( 중점추진분야 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발분야추진과제 148 나. ( 중점추진분야 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발분야추진과제 149 다. ( 중점추진분야 3) 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발분야추진과제 150 라. ( 중점추진분야 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발분야추진과제 절. 세부과제별주요내용및추진전략 ( 중점추진분야 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발분야세부과제 152 가. 1 세부과제 152 나. 2 세부과제 153 다. 3 세부과제 155 라. 4 세부과제 ( 중점추진분야 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발분야세부과제 159 가. 1 세부과제 159 나. 2 세부과제 161 다. 3 세부과제 164 라. 4 세부과제 vii -

12 3. ( 중점추진분야 3) 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발분야추진과제 168 가. 1 세부과제 168 나. 2 세부과제 ( 중점추진분야 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발분야추진과제 172 가. 1 세부과제 172 나. 2 세부과제 176 다. 3 세부과제 절. 과제간연계관계 절. 과제별 연차별기술로드맵 절. 성과의활용방안 ( 중점추진분야 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발분야 ( 중점추진분야 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발분야 ( 중점추진분야 3) 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발분야 ( 중점추진분야 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발분야 절. 연구수행체계제안 연구추진체계정립 추진조직 추진체계 장. 인력투입계획및소요예산산정 1 절. 연구일정에따른인력계획 전체사업인력투입계획 193 가. 연차별투입연구인력 viii -

13 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 나. 상세투입연구인력 중점추진분야별인력투입계획 194 가. 중점추진분야 나. 중점추진분야 다. 중점추진분야 라. 중점추진분야 절. 소요예산산정 예산산정방법 전체사업소요예산 199 가. 총괄소요예산 199 나. 예산항목별소요예산 중점추진분야별소요예산 200 가. 중점추진분야 나. 중점추진분야 다. 중점추진분야 라. 중점추진분야 연구비검토결과 202 가. 총괄예산 202 나. 종합검토결과 절. 정책적타당성 절. 기술적타당성 장. 사전타당성검토 3 절. 경제적타당성 207 1절. 과제제안요구서 (RFP) 211 2절. 평가기준설정 평가항목 가점및감점기준 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 - ix -

14 그림목차 < 그림 1-1> 기획연구의비전과예상목표 1 < 그림 1-2> 유형별지반함몰 2 < 그림 1-3> 과제추진배경및필요성 3 < 그림1-4> 도심지지하수에의해발생되는지반구조물영향 4 < 그림 2-1> 국내수질모니터링시장규모 12 < 그림 2-2> 국내온, 습도센서시장규모 13 < 그림 2-3> 제주지하수수질관리시스템비용분석표 13 < 그림 2-4> 국외도심지탐사기술사례 14 < 그림 2-5> 도심지개발에따른통합수자원관리전략 16 < 그림 2-6> 최근의도심지하수의모의모델구축개념 16 < 그림 2-7> 관정내실시간측정용계측기 17 < 그림 2-8> 실시간지하수모니터링개념도 18 < 그림 2-9> 중국의지하수원격감시시스템의사용자인터페이스 18 < 그림 2-10> 서울시의지하시설물개발현황 20 < 그림 2-11> 2차원지하수관측자료를제공하는국가지하수정보지도사례 ( 서울시 ) 21 < 그림 2-12> 3차원지질특성분포도 GEOCAD 22 < 그림 2-13> 지하수관리와지하구조물과의관계 23 < 그림 2-14> 층위일체형방사수분센서사례 ( 미국 ) 23 < 그림 2-15> 지중구조물에있어서차수벽의중요성 24 < 그림 2-16> 지하수관측망관리시스템의하드웨어및네트워크사례 25 < 그림 2-17> 기존 GPR탐사방법과하수관노후화로인한붕괴사고 26 < 그림 2-18> 사면붕괴관리사례 28 < 그림 2-19> 지하수재해지질도작성을위한조사예 28 < 그림 2-20> 지하수재난용수시스템 ( 일본 ) 28 < 그림 2-21> 저류지를통한인공함양 28 < 그림 2-22> 지반구조물파손및지하수유입조사사례 28 < 그림 2-23> 지하매설물파손과지하수영향에의한지반침하 28 - x -

15 < 그림 2-24> 연도별전체출원수 34 < 그림 2-25> 기술수명주기판단기준 35 < 그림 2-26> 전체기술수명주기 35 < 그림 2-27> 국가별기술수명주기 36 < 그림 2-28> 연도별출원수 37 < 그림 2-29> 국가별주요출원인 38 < 그림 2-30> 연도별출원수 41 < 그림 2-31> 국가별주요출원인 42 < 그림 2-32> 연도별전체논문발행건수 46 < 그림 2-33> 기술별국내논문저자 47 < 그림 2-34> 기술별국내학술지 48 < 그림 2-35> 기술별외국논문저자 49 < 그림 2-36> 기술별외국학술지 49 < 그림 2-37> 연도별전체논문발행건수 50 < 그림 2-38> 기술별국내논문저자 51 < 그림 2-39> 기술별국내학술지 52 < 그림 2-40> 기술별외국논문저자 53 < 그림 2-41> 기술별외국학술지 54 < 그림 3-1> 기술수요조사진행절차 59 < 그림 3-2> 기술예측 / 수준조사추진절차 63 < 그림 3-3> 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술의국내외기술적실현시기 68 < 그림 3-4> 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술의국내외사회경제적실현시기 68 < 그림 3-5> 도심지광역지하수관리기술의기술적실현시기 69 < 그림 3-6> 도심지광역지하수관리기술의사회경제적실현시기 69 < 그림 3-7> 지반구조물주변지하수관리기술의기술적실현시기 71 < 그림 3-8> 지반구조물주변지하수관리기술의사회경제적실현시기 71 < 그림 3-9> 국내지하수관리기술분야대분류별기술수준및기술격차 73 < 그림 3-10> 국내지하수관리기술분야대분류별기술격차추세 73 < 그림 3-11> 도심지광역지하수관리기술분야중분류별기술수준및기술격차 74 < 그림 3-12> 도심지광역지하수관리기술분야중분류별기술격차추세 74 - xi -

16 < 그림 3-13> 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야소분류별기술수준및기술격차 75 < 그림 3-14> 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야소분류별기술격차추세 76 < 그림 3-15> 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야소분류별기술수준및기술격차 77 < 그림 3-16> 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야소분류별기술격차추세 77 < 그림 3-17> 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법기술분야소분류별기술수준및기술격차 78 < 그림 3-18> 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법기술분야소분류별기술격차추세 79 < 그림 3-19> 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템기술분야소분류별기술수준및기술격차 79 < 그림 3-20> 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템기술분야소분류별기술격차추세 80 < 그림 3-21> 지반구조물주변지하수관리기술분야중분류별기술수준및기술격차 81 < 그림 3-22> 지반구조물주변지하수관리기술분야중분류별기술격차추세 81 < 그림 3-23> 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야소분류별기술수준및기술격차 82 < 그림 3-24> 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야소분류별기술격차추세 83 < 그림 3-25> 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야소분류별기술수준및기술격차 84 < 그림 3-26> 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야소분류별기술격차추세 84 < 그림 3-27> 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야소분류별기술수준및기술격차 85 < 그림 3-28> 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야소분류별기술격차추세 86 < 그림 3-29> 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야소분류별기술수준및기술격차 87 < 그림 3-30> 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야소분류별기술격차추세 87 < 그림 3-31> 지하수관리기술의대분류별국내외기술성숙도 (TRL) 88 < 그림 3-32> 도심지광역지하수관리기술분야중분류별국내외기술성숙도 (TRL) 89 < 그림 3-33> 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 90 < 그림 3-34> 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 91 < 그림 3-35> 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 92 < 그림 3-36> 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 92 - xii -

17 < 그림 3-37> 지반구조물주변지하수관리기술분야중분류별국내외기술성숙도 (TRL) 93 < 그림 3-38> 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 94 < 그림 3-39> 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 95 < 그림 3-40> 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 96 < 그림 3-41> 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 97 < 그림 3-42> 지하수관리기술의최고기술보유국비중 98 < 그림 3-43> 도심지광역지하수관리기술분야최고기술보유국비 98 < 그림 3-44> 지반구조물주변지하수관리기술분야최고기술보유국비중 100 < 그림 3-45> 지하수관리기술의대분류별기술기반성숙도 102 < 그림 3-46> 도심지광역지하수관리기술분야중분류별기술기반성숙도 102 < 그림 3-47> 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야소분류별기술기반성숙도 103 < 그림 3-48> 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야소분류별기술기반성숙도 104 < 그림 3-49> 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법분야소분류별기술기반성숙도 104 < 그림 3-50> 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템분야소분류별기술기반성숙도 105 < 그림 3-51> 지반구조물주변지하수관리기술분야중분류별기술기반성숙도 106 < 그림 3-52> 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야소분류별기술기반성숙도 106 < 그림 3-53> 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야소분류별기술기반성숙도 107 < 그림 3-54> 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야소분류별기술기반성숙도 108 < 그림 3-55> 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야소분류별기술기반성숙도 108 < 그림 3-56> 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야기술획득방식조사결과 109 < 그림 3-57> 도심지광역지하수관리기술분야기술획득방식조사결과 110 < 그림 3-58> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술획득방식조사결과 112 < 그림 3-59> 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술정부우선시행방안조사결과 114 < 그림 3-60> 도심지광역지하수관리기술분야정부우선시행방안조사결과 115 < 그림 3-61> 지반구조물주변지하수관리기술분야정부우선시행방안조사결과 117 < 그림 3-62> 기술수준 - 중요도포트폴리오 119 < 그림 3-63> 도심지광역지하수관리기술분야기술수준 - 중요도포트폴리오 120 < 그림 3-64> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술수준 - 중요도포트폴리오 xiii -

18 < 그림 3-65> 기술격차-격차추세포트폴리오 122 < 그림 3-66> 도심지광역지하수관리기술분야기술격차-격차추세포트폴리오 123 < 그림 3-67> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술격차-격차추세포트폴리오 124 < 그림 3-68> 기술격차-기술수준포트폴리오 125 < 그림 3-69> 도심지광역지하수관리기술분야기술격차-기술수준포트폴리오 126 < 그림 3-70> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술격차-기술수준포트폴리오 127 < 그림 3-71> 기술기반성숙도-중요도포트폴리오 128 < 그림 3-72> 도심지광역지하수관리기술분야기술기반성숙도-중요도포트폴리오 129 < 그림 3-73> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술기반성숙도-중요도포트폴리오 130 < 그림 4-1> 중점추진분야별구성과제도출프로세스 138 < 그림 4-2> 우선순위평가진행절차 143 < 그림 4-3> 세부과제간연관성 xiv -

19 표목차 [ 표 1-1] 지반함몰발생의인위적요인 2 [ 표 1-2] 도심지광역지하수관리기술분야기술분류체계 6 [ 표 1-3] 지반구조물주변지하수관리기술분야기술분류체계 6 [ 표 2-1] 특허분석범위 29 [ 표 2-2] 특허분석을위한기술분류 30 [ 표 2-3] 특허유효검색건수 33 [ 표 2-4] 국가별주요출원인 39 [ 표 2-5] 기술별주요출원인 40 [ 표 2-6] 국가별주요출원인 43 [ 표 2-7] 기술별주요출원인 45 [ 표 2-8] 논문유효검색건수 46 [ 표 3-1] 기술수요조사발송및응답개요 59 [ 표 3-2] 도심지광역지하수관리기술분야기술수요조사제안기술목록 60 [ 표 3-3] 지반구조물주변지하수관리기술분야기술수요조사제안기술목록 61 [ 표 3-4] 기술예측 / 수준조사발송및응답개요 63 [ 표 3-5] 기술예측 / 수준조사의기술수준평가기준 64 [ 표 3-6] 기술예측 / 수준조사의기술격차추세평가기준 64 [ 표 3-7] 기술예측 / 수준조사의기술성숙도 (TRL) 평가기준 65 [ 표 3-8] 기술예측 / 수준조사의기술기반성숙도평가기준 65 [ 표 3-9] 기술예측 / 수준조사의기술핵심성평가기준 66 [ 표 3-10] 기술예측 / 수준조사의시급성평가기준 66 [ 표 3-11] 기술예측 / 수준조사의과학기술적파급효과평가기준 66 [ 표 3-12] 기술예측 / 수준조사의기술획득방식조사항목 67 [ 표 3-13] 기술예측 / 수준조사의정부우선시행방안조사항목 67 [ 표 3-14] 도심지광역지하수관리기술의기술적 사회경제적실현시기 70 [ 표 3-15] 지반구조물주변지하수관리기술의기술적 사회경제적실현시기 72 [ 표 3-16] 도심지개착식지반굴착기술분야소분류별최고기술보유국비중 99 - xv -

20 [ 표 3-17] 지반구조물주변지하수관리기술분야소분류별최고기술보유국비중 101 [ 표 3-18] 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술대분류별기술획득방식조사결과 109 [ 표 3-19] 도심지광역지하수관리기술분야소분류별기술획득방식조사결과 111 [ 표 3-20] 지반구조물주변지하수관리기술분야소분류별기술획득방식조사결과 113 [ 표 3-21] 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술대분류별정부우선시행방안조사결과 114 [ 표 3-22] 도심지광역지하수관리기술분야소분류별정부우선시행방안조사결과 116 [ 표 3-23] 지반구조물주변지하수관리기술분야소분류별정부우선시행방안조사결과 118 [ 표 4-1] 후보과제 list 140 [ 표 4-2] 우선순위평가서발송및응답개요 144 [ 표 5-1] 기업부담금출연기준 xvi -

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22 1 장. 개요 1 개요 1 절기획과제정의및범위 1. 기획과제의정의및필요성 가. 기획과제의정의 본기획연구에서는도심지에서의지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술과관련하여핵심기술개발과제를도출하는것이목적임. 이와관련시장및기술전망분석을통해연구개발목표, 개발내용, 추진전략및기술로드맵을제시하고자함. 이를통해도출된비전과예상내용은다음과같음 < 그림 1-1> 본기획연구의비전과예상목표 본과제의주요키워드인지반함몰의정의는 땅속의흙, 암석또는지하수의영향으로지 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 1

23 표면이주저앉는현상 으로 흙, 암석, 지하수유실로발생한빈공간이상부의무게를견디지못하고주저앉는현상 으로정의되는싱크홀 (sinkhole) 과는대비되며, 지반함몰의유형은크게자연적요인 ( 빈공간의붕괴, 지반의압축, 생화학적침하등 ) 과인위적요인 ( 굴착, 지반약화, 상하수도, 지하수유출등 ) 으로분류함 [ 표 1-1] 지반함몰발생의인위적요인 굴착지반약화상하수도지하수유출 굴착에따른충격, 지하수유출등으로발생하며지하수위변화에민감한충적층에서주로발생 다양한크기의침하가발생하고발생빈도는중간수준 다짐이부실한지반이압축되거나, 빗물 지하수등에침식되어발생하며넓은면적에낮은깊이로발생 지하매설물주변에서주로발생하고발생빈도는중간수준 상하수관의누수로토사가유실되어발생 상하수관의노후화나굴착 매설공사에따른관로파손이주원인 대부분규모가작고발생빈도는가장높음 농업용수등과도한지하수배출로가장높음 건축물, 지하철등의지하수배출에따른침하는아직보고된바없음 발생빈도는낮음 굴착 지반약화 상하수도 지하수유출 < 그림 1-2> 유형별지반함몰 2 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

24 1 장. 개요 나. 과제추진의배경및필요성 최근사회적인관심이증가하고있는도심지에서의지반침하및함몰, 동공발생등은도심지의지하수거동과밀접하게연결되어있어서, 기존의도시지역지하수관리방식을개선하고, 도시하부지질및지반구조물의영향을통합평가하는기술을개발함 서울지하철 9호선일부공사구간및잠실인근도로에서지반이함몰되거나지하공동이발생하여, 시민들에게불안감을야기하는사례가빈번히발생하는등사회적이슈로부각되고있는실정임 도심지가고도화되고지하공간개발이많이수행하고있는현대사회에서도심지지하수와연계된지반구조의변형을초래하는지반함몰이많이발생하고있으며, 이에대응하기위한도심지내지하수관리및지반변형예측 방지기술의개발이요구됨 < 그림 1-3> 과제추진배경및필요성 지하수는공공의자산으로서도심에서는중수도, 민방위용수, 도시열섬제어, 환경관리청소용수등다양하게활용될수있으나, 효율적이고과학적인관리가이루어지지않는경우에는지반침하및함몰을유발하거나, 도심의복잡한지하매설물에영향을주어사회기반시설의유지에피해를유발할수있음 특히, 우리나라와같이밀집도가높은대도시에서는지하에대규모인프라시설이설치되어있으며, 각종라이프라인, 지하철및지하차도등의교통시설도복잡하게얽혀있어서, 지하수의영향으로지반유동이발생되면복구및수습에큰피해가발생될수있음 최근사회문제로쟁점화된서울의한강주변에서발생된지반함몰은지하수의영향이있는것으로추정되는상황으로체계화된도심지지하수관리가필요함을알수있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 3

25 현재의도심광역지하수관리는지하수관측공의공내수위자료에절대적으로의존하고있어서, 지하수활용및재난대비관점의기법도입은부족한측면이있으며, 다수의지하수관측망의유지관리비용이지속적으로상승하고있어어려움이있음 지하수로인한지반침하재난 재해사고는인명손실의위험까지유발할수있으나, 지반구조물과연관된안전에관한연구는전무함. 기존의계측망관리는센서노드결함 / 고장발생등으로데이터의신뢰성이의심받는사례도있어서, 단순스캐닝이아닌상시모니터링과신속한대처가가능한시스템의개발이요구됨 < 그림 1-4> 도심지지하수에의해발생되는지반구조물영향 ( 한국건설기술연구원, 2007) 기후변화등으로수문환경이수시로바뀌고있어지반의미세한불안전성이과거보다증가하고있는실정으로서도심지지반변형에대한공공적인관점에서의정량적평가가필요함. 대심도지하공간의개발이활발하게추진되는상황에서도시지역에대한종합적인지하수관리기술및지침개발이필요함 국가재정부담경감을위해경제적으로노후시설물의성능 안전성을유지함과동시에건설시공및유지관리에서의안전사고예방기술개발지원이필요함. 국가적으로도심지지하시설물에대한예방중심의선제적재난 재해관리및신속복구시스템구축을추진중에있음. 특히, 국토교통부 [ 건설재해선제대응기술개발 ] 를통한재해발생률 15% 저감의목표로 재난 재해대비시설물유지관리및건설안전기술 분야수행을위한상세기술개발이요구됨 4 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

26 1 장. 개요 2. 기획과제의범위 본기획연구에서는관련시장및기술전망분석을통해 도심지에서의지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술개발 의연구개발목표, 개발내용, 추진전략및관련기술로드맵을제시하는것임 본기획연구에서는다음과같이실제연구개발이요구되는기술들을상세분석하여연구개발전략을제시하고자함 가. 도심지광역지하수관리기술분야 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기술 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템 나. 지반구조물주변지하수관리기술분야 3. 기술분류 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 기술분류는본기획과제의범위를기술별로재분류하여설정하였으며, 크게 2개의대분류로나누어, 각각 도심지광역지하수관리기술 과 지반구조물주변지하수관리기술 로분류 가. 도심지광역지하수관리기술분야 4개의중분류로나누었으며, 각분류는다음과같으며, 각중분류마다하위에 3~7개의소분류가있음 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기술 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 5

27 [ 표 1-2] 도심지광역지하수관리기술분야기술분류체계 나. 지반구조물주변지하수관리기술분야 4개의중분류로나누었으며, 각분류는다음과같으며, 각중분류마다하위에 5~6개의소분류가있음 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 [ 표 1-3] 지반구조물주변지하수관리기술분야기술분류체계 6 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

28 2 장. 동향조사및환경분석 2 동향조사및환경분석 1 절국내외정책동향 1. 국외정책동향 미국의경우, 건설산업을 6대전략산업으로지정하고, 건설부문공기 50% 단축, 유지관리비용 50% 감소, 생산성과안전성 30% 향상을목표로구체적인전략제시및획기적투자시행 건설통합및자동화, 재난 재해연구, 지속가능한인프라재료등의기술분야에 R&D예산집중투자 혁신, 교육및인프라 : 12년예산상의과학기술, STEM, 21세기인프라 주요내용 혁신활성화 : 첨단기술지식기반경제에서미국주도권강화위해비국방 R&D예산에 668억달러편성 ( 10년대비 41억달러증가, 국방R&D 812억달러 ) 과학적선도분야촉진 : 미국의경제, 에너지, 기후, 환경및국가보안관련도전과제해결을위해 661억달러편성 (2010 년대비 69억달러증가 ) 인프라투자 : 공공 민간분야의혁신촉진및새로운산업및일자리창출활성화를위한기초적역량제공을위해 30억달러투자등 일본의경우 저탄소사회구현 을경제운용의모토로설정하는등건설환경변화에신속대응 지진재해로부터부흥 재생의실현, 그린이노베이션, 라이프이노베이션과기초연구및인재육성에중점 ( 신성장전략, 제4기과학기술기본계획 ( 11-15) 등수립 ) 그린이노베이션분야투자확대 : ( 09) 3,120억엔 ( 10) 3,857 억엔 (20.5% 증가 ) 제4기과학기술기본계획 ( 11-15) 주요내용은과학기술정책이지향해야할 5대국가목표제시 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 7

29 - 지진재해로부터부흥 재생을이루어지속적인성장 발전실현 - 안전하고풍부하고질높은국민생활을실현하는국가 - 대규모자연재해등지구규모문제의해결선도 - 국가존립의기반이되는핵심과학기술보유 - 지식자산을지속적으로창출하여과학기술육성 유럽의경우, FP7, 전략적에너지기술계획, 인텔리전트에너지프로그램 (Intelligent Energy-Europe Programme), 유럽 2020 등가장적극적인녹색성장정책추진 FP7(7th Framework Programme, 07-13), 유럽 2020( 스마트하고지속가능하며포괄적인성장전략 ) ( 건설분야 ) FP7, ERA, ETP, 유럽첨단기술연구공동체 (EUREKA) 을통해 R&D 프로그램추진 ECTP(European Construction Technology Platform, vision 2030) 을통해도시주거환경개선, 지하공간개발, 사회기반시설네트워크, 문화유산, 삶의질향상, 신재료개발등을진행 14~ 20 FP8(Horizon 2020) 주제별협동프로그램총예산 (7년간 800억파운드 ) 그외, 중국의경우, 제12차 5개년계획 ( 11~ 15) 에서민주택건설, 교통인프라증설, 친환경에너지인프라증설등이포함되어있으며, 친환경첨단산업을집중육성할예정 해외기업과의 M&A를적극추진하여해외시장에서중국기업의경쟁력제고 과학기술발전제12차 5개년계획 ( 11~ 15) 주요내용 중대과학기술전문프로젝트실시가속화 : 중대과학기술전문프로젝트에대한집중투자를통해일정기간내핵심기술과제품개발로국가목표실현 - 전략적신흥산업육성및발전 : 신흥산업발전위한주요기술및범용기술관련연구역량집중및핵심경쟁력강화 - 중점분야핵심기술발전을통한산업고도화 : 고부가가치핵심 중요기술개발및지적재산권확보를통해산업고도화및민생개선 - 기초연구와선도기술연구우선추진 : 독자기술개발능력및장기적과학기술발전능력제고를위해기초연구와선도기술연구강력추진등 8 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

30 2 장. 동향조사및환경분석 2. 국내정책동향 국토교통부 국토교통연구개발사업의중장기투자및연구개발방향제시를위한창조경제실현을위한국토교통 R&D 중장기전략과연계 국토교통 R&D 중장기전략 ( 14~ 23) 의 10대중점프로젝트와국토교통연구개발사업과연계하여비전및전략가치공유 국토교통기술을통한국민행복및글로벌가치창조를위해국토교통기술 4대전략을실현하기위한전략별 10대중점프로젝트 (Value Creator 2.0) 발굴 건설교통 R&D 중장기계획 ( 13~ 17) 및국토교통 R&D 중장기전략 ( 14~ 23) 에따라예산편성 -( 건설부문 ) 시설물안전및자연재해대응등선제적재난관리와빅데이터분야등미래성장동력 R&D 확대 - 재난 재해대응사회기반시설안전성확보및주거등사회문제해결을위한증액소요반영 소관도시계획, 시설물설계, 시공및유지관리기준점검 싱크홀의조기발견및싱크홀발생시의행동요령등을정립 국토교통부관할의국토지반정보시스템의개선및활용방안검토 시설물유지관리를체계화하여싱크홀대책검토 광역상수도간선망유지관리체계정비검토 싱크홀을예방하는시설물설계, 시공, 지반조사및유지관리국가기준개선및개발연구 국토부관할의국토지반정보시스템의개선연구 시설물유지관리기법개선연구 미래창조부 과학기술 R&D를통한국민행복증진및경제재도약 기초자료수집및원천기술개발, 미래산업원천기술및산업기반기술의전략적개발 싱크홀이발생되는지질, 지반및지하수에대한기초자료축적및활용기법개발 경제적인싱크홀탐사기법도출 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 9

31 지장물이많은도시부에적용가능한신개념탐사기법의도입 싱크홀전조증상파악및해석기법개발 기존구조물의싱크홀발생에대한긴급보강기술개발 장비, 제품및공법개발 - 신개념싱크홀탐사장비개발 ( 하드웨어및해석기법 ) - 싱크홀에강한지중구조물 ( 지하매설물포함 ) 개발 - 긴급싱크홀보강공법개발 국민안전처및행정자치부 국민안전처주관의 재난법 적용여부검토 대형싱크홀발생에따른재난대응체계정비검토 중앙정부차원의예산등지원체계검토 지하시설물점검을위한순찰및긴급점검대책수립 ( 서울시, 부산시등 ) 서울시지반정보통합관리시스템을기반으로하는위험지역도출및선재적대응체계검토 ( 서울시 ) 싱크홀다수발생에따른재난대응체계및제도개선연구 중앙정부의지원체계연구 지자체의긴급점검및복구동원체계개선연구 환경부 상하수도설치및유지관리기준점검및개정연구및검토 상하수도노후실태파악하여종합대책검토 10 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

32 2 장. 동향조사및환경분석 2 절국내외시장현황및전망 미국, 일본등선진국에서지하터널에서발생되는유출지하수를감소시키기위하여쉴드공법에의한선진갱도굴착, 선진갱도에서발생되는유출수의차수를위한그라우팅공법등의기술은이미개발하였으나, 지하터널에서지하수유출에의한지하수고갈, 지반침하, 수질악화등의지하수장해방지에관한기술개발은부족한상태임 국내지반구조탐사기술은주로자원개발을목적으로이루어지고있으며 2004년 ~2010 년동안국외시장이 80~130억불규모인반면국내는 0.6~2억불규모로저조한실정 ( 한국에너지기술평가원, 에서수정 ) 이며이중에서주로해외탐사기기를도입해새로이적용하는방식이대부분으로현재문제가되고있는환경재해안전차원에서이루어지기위한지반구조탐사자료해석기술시장은미약한것으로추정됨 국내지하수모니터링은국제수문개발계획 (IHP) 을통해 1982년부터 2005년까지물수지분석을목적으로대표시험유역에서지하수위관측소가운영됨. 하지만, 이기간동안경제개발과더불어무분별하게지하수자원을개발하여지하수고갈과오염문제로인해정부는깨끗한지하수자원을인위적인오염으로부터보호하고개발가능량이내에서개발하도록하기위해지하수법과먹는물관리법을시행하하고 1차, 2차지하수관리기본계획을통해전국 348개소에국가지하수관측망이설치함. 이외에도농촌지하수관리관측망 84개소, 해수침투관측망 117개소가운영 ( 제3차지하수관리기본계획, 2012) 되었으며상업적으로지하수를개발, 판매하고있는먹는샘물에대해먹는샘물업체가감시정을운영하여매월해당지자체에보고하고, 해당지역환경청에서매5년마다실시하는먹는샘물환경영향평가에이를반영하도록하고있음 국내지하수모니터링시장은정부의관련법령제정아래지하수법하에국가지하수관측망확충, 먹는물관리법아래상업적먹는샘물환경영향평가를위한감시망구축으로해마다증가하는추세이며자료획득관측기기와이를실시간으로관리하는자료수집부분에도어느정도국산화가이루어지고있지만국외상업시장에비해규모가미약하며주로지하수를대체수자원개발및이용목적으로관측이이루어지고있어지반침하같은국가적재난대비안전망구축을위한관측망구성및정밀한자료획득에는한계가있음 미래전략산업으로집중육성하는정부계획에따라떠오르는황금산업 (BLUEGOLD) 으로비유되고있는물산업규모를최근발표한 LG 경제연구소에의하면, 2007년현재물산업의세계시장규모는기관별로차이가있지만세계적으로약 3,000억달러에이르는것으로추산되고있으며, 연평균 6% 내외의성장을통해 2012년에는 5,000억달러의시장이형성될것으로관측되고있음. 다가오는 2016년이후에는 8,000억달러를육박하는거대규모의시장형성이전망되며, 더불어중국, 동남아시아, 중동, 아프리카등개도국시장이빠르게성장하고있음. 이러한세계물시장의성장규모에따라국내물산업추정예상시장규모를정부의 물산업육성 5개년추진계획 과연관하여추정한다면, 2009년에는 12조원, 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 11

33 다가오는 2016년이후에는 20조원으로현재의예상시장규모에 2배이상의거대시장형성이기대됨. 이러한물산업시장규모에따라본사업에서추진되는지하수및수질모니터링분야의세계시장규모는약 0.5 % 로추정한다면, 2012 년 700억달러, 2014 년 800억달러그리고 2016년에는 1,000억달러규모로지하수및수질보전정책에힘입어급성장이가능함 ( 환경부,2009에서발췌 ) 국내의센서기술을선진국의대략 70%( 추정 ) 수준을벗어나지못하고있음. 순수개발실적은거의전무하여대부분의토목용계측기는수입에의존함. 2000년대에들어서개발및생산을많이하고는있어가격은저렴해졌으나정밀도나내구성측면에서선진국 ( 미국이나일본등 ) 수준에이르지못함. 특히, 자동화시스템의경우는장기적으로사용하는제품이라방수에대한내구성이확보되어야하나아직국내기술수준이미치지못하고있음 지하수계측에있어서중요한온 습도센서모듈의경우다품종소량생산의중소기업형산업으로초기투자규모를기준으로한시장진입장벽이낮음. 품목별 적용분야별로시장이매우세분화되어있으며, 품목별로요구되는기술의내용과수준이매우다른경우가많아업체들간의이질성이큰편임 < 그림 2-1> 국내수질모니터링시장규모 ( 환경부, 2009 에서발췌 ) 국내센서산업은수출증가세가두드러지고있으나여전히대부분의센서를수입에의존함. 중저급기술의센서는중국저가공세에취약하고미, 일, 유럽등센서기술선진국은산업보호차원에서센서기술이전을회피하고있는실정임. 특히, 반도체식온 습도복합센서는온, 습도개별센서의 90% 이상을수입하여조립에의한모듈로제어시스템을구성하고있음 12 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

34 2 장. 동향조사및환경분석 < 그림 2-2> 국내온, 습도센서시장규모 ( 기술평가정보유통시스템, 2008) 일반적으로지하수관련관제시스템에적용하는USN 관제시스템을도입하면운영비용이절약됨. 한사례로제주 USN기반수질관리시스템의비용분석표를관찰하면 USN 도입이후많은비용이 79.2% 의비용절감이보고됨. 그러나관측지역이확장되고관측정의개수가증가함에따라 USN 관제시스템의비용도함께증가하게되므로시스템의운영비용을최소화하는연구가필요함 < 그림 2-3> 제주지하수수질관리시스템비용분석표 ( 단위백만 / 연 ) 다만, 시스템개발및운영비용을낮추게되면시스템의신뢰성이나데이터의질적수준이저하될가능성이있음. 따라서신뢰성및높은질적수준을유지하면서도개발, 설치및운영비용이최소화될수있는관제시스템의개발이요구됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 13

35 3 절국내외기술동향 1. 국외기술동향 외국의경우에도유출지하수와관련된유사한연구사례는거의없는실정임. 단, 우리나라의경우선진외국의대도시와달리지하철의깊이가깊고지층의특성이상이하므로이에대한종합적인접근이필요함 특허청보도자료에서소개한미국의 3차원지하투시이미지레이저 (GPiR) CART 영상시스템 이라는명칭으로상용화 (2000년), 지하 1.8~3m 깊이지하매설물파악에효과적인장비개발이나출원번호 US 처럼실시간으로측정되는반사파자료를분석하여지하이상유무파악기술과같은지하구조파악기법개발등이국산화및실용화되어야함 a) GPiR 탐사현장 b) 출원번호 US 도면 < 그림 2-4> 국외도심지탐사기술사례 ( 수정 ) Mossman R.W 등 (1973) 은탄성파탐사로바이브로시즈를이용하여시카고시의고심도터널공사에서복잡한하수관거시스템에서우수가넘쳐흐르는것을경감시키기위해확장굴착공사시천부암반층을지도화하기위해수행되었음 Kerim MartMnez 등 (2011) 은탄성파굴접법, 반사법, VSP법을이용하여코펜하겐중심지하철공사현장에서천부층을이미지화함 Huawei Li 등 (2012) 은중국우한시의복잡한지하관로시스템의관리와유지를위해지하관로자료를시각화하고모델링함 Riccardo Enrione 등 (2014) 은이탈리아의로마와토리노시의전철구간에서지하굴착시고대유적과이상체 ( 자갈층, 성긴토양층, 시멘트층등 ) 같은위성요소를파악하기위하여주요한지질학적위험성, 적절한터널기초설계, 위험성평가같은지하굴착공사의최적화된설계를위한지구물리학적기술 ( 지오레이더, 지전기탐사, 탄성파굴절법토모그래피 ) 과 14 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

36 2 장. 동향조사및환경분석 MASW 같은지질공학적분석을복합적으로수행함 M.S. Gaber 등 (1968) 은 USGS 에서최초깊은심도의지하수관측정에대해설치되었던각종측정방법과센서의작동원리등에대해설명하였음 H. Allen Wehrman 등 (1987) 은미국일리노주지하수관측모니터링의지역우선순위를정하기위한방법을설명하고상업 / 산업활용에의한유해물질의밀도, 공공용수를공급을위한지하수배출량, 사질대수층, 역질대수층, 얕은기반암대수층의개발가능량, 대수층의오염취약성등을고려하여일리노주전체를우선순위로넘버링하고이를수치지도화하였음 O. S. Abu Rizaiza 등 (1989) 은사우디아라비아제다도시지역의녹지및공원에서의지하수위상승과지반침하를추정하기위해 110개의지하수관측망을설정함 David M. Nielsen 등 (1991) 은지하수모니터링과관련된미국의주요법령변천사와모니터링에필요한관측정개발에서설치, 자료수집, 분석방법에대한여러전문가의의견을정리하여모니터링현장의지침서로발간함 Charles J. Taylor 등 (2001) 은지하수장기모니터링프로그램의필수요건과원리를설명하고미국의여러도시를들어모니터링의예를보여줌 Yuanhai Li 등 (2004) 은지하수개선프로그램과지하수자료품질의손실없이비용절감을최대화하기위한최적지하수위모니터링 network 을구축하기위해유전자알고리즘 (GA) 과먹이와개미굴사이의최적경로를찾아내는개미집단최적화 (ACO) 기법을결합하는모니터링관측공선정기법을소개함 Marsh Lavenue 등 (2007) 은미국플로리다주의용수공급을위한지하수모니터링네트워크를구축함에있어관측정의중복과불필요한중복을피하기위해최적화기법 ( 다목적통계민감도방법 ) 을개발하여적용함 서호주물관리부 (2012) 는서호주정부의 Department of water에의해도시개발자들이개발전후로도심지, 지역, 물관리전략을세울때필요사항을결정하는데도움을주기위하여지표수와지하수시스템에대한모니터링지침서로서모니터링항목설정과모니터링프로그램개발, 자료저장과해석, 보고서요건에대한의견이들어있으며특히지하수위관측에있어충분히지하수반응이수위에나타날수있게관측정위치, 깊이, 스크린상태, 구경, 샘플링간격등자세한사항을제시하고있으며, 수위, 수량부문은개발후 3년이내수문지질학적상태변화로인한위험요소발생유무파악, 수질부문은최대 10년이상파악할것을제안함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 15

37 <그림 2-5> 도심지 개발에 따른 통합수자원 관리전략 (서호주정부, 2012) <그림 2-6> 최근의 도심 지하수의 모의 모델 구축 개념(Schirmer et al. 2013) Yangxiao Zhoua 등(2013)은 중국 베이징 시의 통합적인 수자원 관리를 위해 기존 지하수 관측정의 관측네트워크를 개선하는 방법으로 지하수체계 구역을 지도화하여 GIS분석을 실 시함 Larson et al. (2001)은 미국 캘리포니아의 Los Banos-Kettleman 지역의 지반침하에 미 치는 지하수의 영향을 살펴보았으며 최적화 이론과 지하수 유동 모델을 결합하는 방식으로 지반침하를 일으키지 않는 최적 지하수 개발에 대해 검토함 16 지하수 및 지반구조 영향 계측 평가 관리기술 개발 기획 최종보고서

38 2 장. 동향조사및환경분석 Vazquez-Sune et al.(2005) 는스페인바로셀로나의도심시스템의물수지를설명하기위해포장된도시에서는직접적인침투에의한함양은줄어들수있으나우수관로 (pluvial soakaways) 인한직접적인함양증가량으로인해감소정도가상쇄될수있음을보여주는한편, 불투수성의도심표면은증발산의급격한감소를초래해결국이용가능한수자원의증가로이어질수있다고주장함 Eping et al. (2008) 은터널구간의지하고속도로건설이도심지하수에영향을미치는것을확인하여공사가진행되는동안지하수위가상당히강하하며지하수흐름의변화를야기한다는것을밝힘 Jeppensen et al. (2011) 은덴마크코펜하겐을대상으로 1850년에서 2003년까지의코펜하겐유역 (976 km2) 의수문사이클을모의하였으며. 포화대뿐만아니라비포화대의물수지, 상, 하수및우수관거시스템및지하수유동, 하천간의상호영향을조사하였음 중국의경우는도심지지하수를그대상으로하는 [ 도시지하수개발이용보호관리규정 (by the Ministry of Housing and Urban-Rural Development of the People s Republic of China (MOHURD) ] 을제정하여중앙정부및지자체에서직접관리하고있으며, 중앙정부의환경보호법에는국무원행정주관부서를만들어환경모니터링제도를실시하며, 모니터링과규범을제정하여중국내수질오염방지법에의거한환경모니터링을통한지하수환경의상태를파악하고지하수수질보호및오염방지를통한국민의건강보장을목표로관련기술표준을제정하고있음 (the Ministry of Environmental Protection of the People s Republic of China) < 그림 2-7> 관정내실시간측정용계측기 특히, 상하이에서는 100개이상의함양정을대상으로네트워크화하여관리를하고있으며, GPRS(General Packet Radio Service) 을기반으로실시간지하수모니터링시스템을구축하고있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 17

39 < 그림 2-8> 실시간지하수모니터링개념도 이러한시스템을기반으로도심지지하수를대상으로하는지하수위, 온도, 전기전도도등의데이터를관제센터에서확인할수있으며, 원격감시및실시간데이터획득이가능함 < 그림 2-9> 중국의지하수원격감시시스템의사용자인터페이스 2. 국내기술동향 도심지역은도시화에따른불투수성지역의증가, 지하철및통신구, 전력구등에의한인위적인지하수위의강하및유출지하수증가등다양한인위적인요인이수문환경에영향을미치고있어도시지역에대한현장계측및모델링, 실측등을통한수문인자의정확한산정이반드시필요함 18 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

40 2 장. 동향조사및환경분석 대도시의지표피복특성은콘크리트구조물로구성되어있으며, 생활하수등으로지하수오염에취약한특징을갖고있으며, 아울러지하철에서의과다양수등은오염원의유동을용이하게하는작용을하므로이에대한체계적인대수층취약성평가를토대로도시지역지하수관리가추진되어야함 국내터널에서발생되는유출지하수를최소화하기위하여터널공사기법을선진화하고있으나, 유출지하수에의한지하수장해와인근하천의건천화기술등에대하여는아직이해가부족한실정임 20세기후반부터산업화와인구증가로인해도시지역지하공간의개발및활용이꾸준히증가하는추세이며, 이로인해도시지역대형구조물에영향을미치는지하수위배출이지속되고있어구조물안전성에대한정밀한평가가요구됨 또한최근에는저탄소녹색성장측면에서에너지효율이높은대심도지하공간에대한수요가급진적으로증가하는상황이며, 향후대형구조물의설치시지하수영향에의한지반변형이설계시공에고려될것으로보임 최근에기후변화등으로수문환경이수시로바뀌고있어지반의미세한불안전성이과거보다증가하고있는실정으로서지반변형에대한정량적평가가필요하며, 도시지역지하수시스템환경은기존의저심도지하공간에비해서대심도지하공간의개발및활용에보다더욱취약한상태로, 유출지하수의존재는인근오염원의이동을가속화시키는작용을하고있어도시지역에대한종합적인관리시스템의개발이절실히필요함 현재국내의경우도시지역에는심도별로다양한시설물이설치되어있어자연적인지하수의흐름이변형되는경우가일반적으로존재하고있음 0~20m : 전기, 통신, 상하수도, 가수, 냉난방등이관로가설치 20~40m : 지하도로, 주차장, 상가, 지하철등이설치 40m 이하 : 지하철, 주차장, 특수저장시설등 이와같은지하시설물의설치는심도, 규모면에서지속적으로증가되어왔으며, 최근에는보다다양한유형의지하시설물이지하에설치되는경향임. 현장기술과시스템등은실제현장에서적용한사례가거의없으며향후국민의생활안전과관련하여제도적기반위에서지속활용될것으로기대됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 19

41 < 그림 2-10> 서울시의지하시설물개발현황 ( 현윤정외, 2014) 국내의경우도시지역의대형건축물건설시주변지하수에미치는영향, 도시화에따른오염취약성, 지하수유동의변화등에대한체계적인평가분석기술은미흡하며, 도시지역의대형건축물건설시주변지하수에미치는영향이나지하수로인한문제의해결방안등에대한체계적인평가방안은아직까지마련된바없음 또한, 지하수유출에의한지하수수량변화및지반변형의통합적예측및저감기술개발연구가수행된바없음 도심지의광역지하수흐름은자연상태의지하수흐름과다른특성이있음. 최근도시화에의한도심지하수흐름은함양을측정하는기술개발에관심이모아지고있으며, 도심매설물에의한인공적인함양및배출관계가아직명확하게밝혀지고있지않음. 특히도심지함양예측, 하수관거로인한지하수위변화, 경계조건변화를반영하는연구는여전히그가능성과도전과제들이다수남아있음 20 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

42 2장. 동향조사 및 환경분석 국내에서는 아직 시도되지 않은 방법이나 해외에서는 현존하는 모델을 일련적인 방법으로 결합하여 통합 모델링을 수행하는 방식이 대두되고 있으나 여전히 결과의 해석 수준은 초 기 단계에 머무르고 있음. 고려되는 사항으로 포화대 빛 비포화대의 물수지, 상 하수 및 우 수 관거 시스템 및 지하수 유동, 하천 간의 상호 영향에 관한 요소를 꼽을 수 있음 지하수 유동 모델링 프로그램 내 지반 침하 및 대수층 수축에 관한 모의가 가능한 패키지에 대한 필요가 대두되고 있으며 최근 선진국을 중심으로 한 유명 프로그램들은 이와 관련한 패키지를 공급하기 시작함. 이를 사용하여 대수층의 수직적 붕괴에 의한 국지적 지반 침하 모의가 가능할 것으로 보이며 국내의 도심 지하수 환경 자료를 이용한 모의 및 분석이 가능 할 것으로 판단함 국가지하수정보센터에서는 국가지하수관측망, 보조지하수관측망, 지하수수질측정망 및 해 수침투관측망을 설치하고 수위 및 수질 자료를 지속적으로 관측하고 그 결과를 제공하고 있음. 일부 관측망이 국내 주요 도심에도 설치되어 있으나, 도심지하수는 일반 지하수관측 보다 수직적인 지하수 공간정보가 필요하나 아직 설치/확보 단계에 이르지 못하였음 <그림 2-11> 2차원 지하수 관측 자료를 제공하는 국가지하수정보지도 사례 (서울시) 도심지내 3차원 지하수 공간정보를 구축하고 국가지하수정보망과 연계하여 도심지 재해에 대응할 수 있는 정보기반을 마련되어야 하며, 도심지 지하수위와 양수량, 지하철 유출수 량, 상하수도 누수량, 하천유량, 지하수 함양량 등을 종합적으로 파악되어야 함 3차원 지하수공간정보를 이용하여 도심지 지표-지하 수문통합 평가 기술의 정밀함을 추구 하고 상호 보완적인 feedback을 수용할 수 있도록 통합모델의 개발의 필요성이 있음 지하수 및 지반구조 영향 계측 평가 관리기술 개발 기획 최종보고서 21

43 < 그림 2-12> 3 차원지질특성분포도 GEOCAD (Geoscience Australia) 지하수는공공의자산으로서도심에서는중수도, 민방위용수, 도시열섬제어, 환경관리청소용수등다양하게활용될수있으나, 효율적이고과학적인관리가이루어지지않는경우에는지중구조물과의연관되어지반함몰등을발생시키고지반침하를유발하거나, 도심의복잡한지하매설물에영향을주어사회기반시설의유지에피해를줄수있음 지하수위의상승과하강은모두지반구조물에영향을줄수있으며, 특히국내와같이밀집도가높은대도시에서는지하수의영향으로지반함몰및침하가발생되면피해가커지므로, 사전탐지및신속한수습을포함하는관리기술의개선이필요함 국내지하수는지하수관리기본계획 ( 국토교통부, 2012) 에의거하여전국에걸쳐수위및수질관측망이설치 운영되고있으나지역적대표성을가지기에지하수공의수량이미흡한수준임. 지하수의관측자료는자연적인지하수의변동을관측하는데집중되어있어특정지하구조물에의한지하수의장기적인모니터링관측망설정에는미비한실정임 해외에서는지하구조물건설시지하수에의한리스크분석을실시하고, 지하수의관측망을재설정하기도하지만국내에서는국내실정에맞게조정하여반영하지못하는실정임 서울과부산의지하철은가장오래되어노후화되어있을것으로판단되며, 지하수의영향으로지하철구조물에영향이발생되거나, 주변지반의지반함몰이발생될수있는개연성이있음. 지하수위와함께지하철내부로의유출수를계측하여지하수위와유출량의관계를분석하고, 지반침하계측등을활용하여종합적인접근이필요하지만, 체계적인접근이이루어지지않고있는상황임 22 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

44 2 장. 동향조사및환경분석 < 그림 2-13> 지하수관리와지하구조물과의관계 국내에서는친환경적인물순환등을위하여빗물침투시설과같은도심지함양시설을권장하고있으나, 일부지반에있어서는이러한시설들이지반함몰을유발할수있음. 침투도랑, 빗물통, 보도및지면의투수성포장, 식생수로, 나무여과상자, 침투저류지등의시설은지하수함양을촉진시켜광역적으로지반침하를예방하고있으나, 지역적으로국부적인함몰을유발할수있으므로체계적인접근과함께관련기술을개발하여야함 지하수관측망관리를인력에의존하는경우가많아서, 다수의지하수관측망의유지관리비용이지속적으로상승하고있음. 기존의계측망관리는센서노드결함 / 고장발생등으로데이터의신뢰성이의심받는사례도있으며, 단순스캐닝이아닌상시모니터링과신속한대처가가능한시스템의개발이필요함 현재의지하수공, 양수설비, 관측공의상부시설, 지하수공내상태진단시설및지하수수량및수질모니터링에대한개선이요구되고있으며, IT기술, IOT기술및신개념의센서기술을접목하는기법개발이필요한상황임 국외의사례에서는구조물주변에수분센서를사용하여강우에따른지하수의관계를파악하고지하구조물의유지관리에활용하고있음. 일부국내업체에서접촉형센서가개발되어판매되고있으나층위별, 연속형센서는전무한실정이며, 해외방사형제품은가격이약 500만원대의고가로서국산화개발등의대책이요구됨 < 그림 2-14> 층위일체형방사수분센서사례 ( 미국 ) 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 23

45 현재, 국가지하수관측망관리시스템이구축되어 Web상에서구현되는관측상황판을구축하고, 실시간관측값 ( 수위, EC, 온도 ), SMS 전송현황, 이상값판단결과및관측정설치현황및관측소별최근점검정비상태 ( 일자, 이상유무등 ) 를확인하여전국의관측소를운영하고있음 제주시의경우에는 2005년부터 USN(Ubiquitous Sensor Network) 을이용한수질관리시스템을추진하고있으며, 상수원의취수량과수질, 기상, 환경등의수자원관련모니터링및관제시스템을확충하는사업을추진중에있음. 지하수수질모니터링, 외부인지하수취수장침입탐지, 시설물모니터링및원격관리, 네트워크구축기능을포함하고있음 제주시의시스템운영결과 USN 도입이후많은비용이 79.2% 의비용절감이보고됨 ( 염창열외, 2008). 그러나관측지역이확장되고관측정의개수가증가함에따라 USN 관제시스템의비용도함께증가하게되므로시스템의운영비용을최소화하는연구가필요함. 다만, 시스템개발및운영비용을낮추게되면시스템의신뢰성이나데이터의질적수준이저하될가능성이있으므로, 신뢰성및높은질적수준을유지하면서도개발, 설치및운용비용이최소화될수있는관제시스템의개발이요구됨 a) 차수벽국내시공사례 b) 후쿠시마원전차수벽사례 ( 일본 ) < 그림 2-15> 지중구조물에있어서차수벽의중요성 국내에서는차수벽체에대한시공품질확인과시공후유지관리및차수벽체의보수공법의정립이부족한실정이므로, 현장에서용이하게사용할수있는차수벽건전도평가법이제시되어야하고, 운용의효율화를위해서계측기법을포함하는종합적인시스템의개발이요구됨 구조물의지하수차수성능을평가하는기법은검측공을이용한방법과비검측공을이용한방법이사용되고있음. 검측공을이용한 Crosshole Sonic Logging(CSL) 기법은 1967년프랑스에서개발되었으며, 국내에서도가장많이사용되고있는방법이지만, 다수의도심지구조물에사용하기에는공간, 시간및비용에대한어려움이많기때문에신기술및신개념관리기법의도입등으로개량이필요한실정임 24 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

46 2 장. 동향조사및환경분석 a) 국가지하수관측망 b) USN 기반지하수관측망 ( 제주시추진 ) < 그림 2-16> 지하수관측망관리시스템의하드웨어및네트워크사례 지하수관측망관리에있어서저비용으로운영가능하고, 고신뢰성을확보하는시스템을추구하기위해서, 센서등부품수급등의고려하여, Failure Mode and Effect Analysis, Fault Tree Analysis 등의 risk 분석을실시하고지하수센서, 모듈및시스템의취약점및발생가능한고장을미리분석하고대응가능한운영전략시스템을연구하고개발할필요가있음 차수벽은지중구조물과주변지하수를부분적또는완전하게차단하는주요한구조물임. 일본후쿠시마원전의사고수습공사에서볼수있듯이차수벽은정밀하게시공되어야하고, 차수벽의성능에대하여상세하게검사하여야실질적으로주변지반에미치는영향을저감시킬수있음. 국내에서는차수벽과주변지반과의지지, 접촉상태및그라우팅구체의구조적결함을파악할수있는조사법과충분한기술력이축적되지않은실정으로, 차수벽이시공되었음에도불구하고, 지하수유출로인한배면지반의공동 (Cavity) 화현상발생및주변지반침하를유발하고있음 지하수위강하로인한지층변화에대한연구는외국에서도일부만수행되었으며, 대부분의경우수치모델링에초점을맞추어연구가수행됨 국가지하수관측망관리시스템의구축 : 전국의 320개소지하수관측소에대한운영상태상황관리를위하여 Web상에서구현되는관측상황판을구축하고, 실시간관측값 ( 수위, EC, 온도 ), SMS 전송현황, 이상값판단결과및관측정설치현황및관측소별최근점검정비상태 ( 일자, 이상유무등 ) 를확인하여전국의관측소운영관리상태를파악가능하게됨 관제업무는지하수관측자료 ( 지하수위, 수온, 전기전도도, 수질분석결과 ) 및수문자료를이용하여시계열분석, 함양율분석, 상관성분석, 수질경향성분석, 등치선도작성을수행함 현재지하수위는지하수보조관측망을통해서, 매설물도는설치평면도로구축되어있음 ( 서울특별시경우 ) 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 25

47 그러나도시이력이오래된곳에서는 abandon pipe 혹은부접관들이지하에상존하고있으며이러한지하매설물은지하수위하강, 혹은굴착공사에따른지반변형으로손상되어관내로지하수와토사를유입시켜지반을공동화시킬위험이상존하고있음 현재국내외기술수준은지상 GPR을통하여표기되지않는관을찾고있으나관의정확한상태를파악하여대처하기엔부족한실정으로로봇을이용한하수관거내 GPR 탐사및탄성파탐사는국내에서는기술개발사례가없으며, 일본및캐나다등지에서는이미기술개발이완료되어시험작동중임 관거내 GPR 탐사는전자기파발신기및수신기가장착된로봇으로관거의파손, 균열및부식등에의한관두께감소를정량적으로측정하여관거개량또는교체의범위와우선순위를판정하기위한정보를제공하고있음 < 그림 2-17> 기존 GPR 탐사방법과하수관노후화로인한붕괴사고 국외에서는탄성파탐사에서지전기탐사나 GPR탐사를병행하는추세이지만국내는 GPR 탐사나전자기탐사위주로이루어지고있음 복잡한도심지지하구조파악을위해신호발생원의출력을높여주변잡음을줄이거나직접시추한공내에영상촬영이나토모그래피법을병행하여다른탐사법의단점을보완하는추세임 지하매설물파악시에는탐사기법보다는탐사방법의절차를보완하여다양한상황시현장대처매뉴얼을만들어결측이나오차부분을감소시키는경향임 배성호등 (1996) 은 GPR탐사의기본원리와국내적용사례를통해그적용성및한계를논의한바있음 이현직등 (2002) 은기제작된지하시설물도의정확도를분석하여오류유형을구분하고, 현장실험을통하여탐사정확도와위치측량정확도를향상시키고공정개선으로자료입력과정에서의속성오류감소방안을마련함 26 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

48 2 장. 동향조사및환경분석 안조범등 (2003) 은시추및전기비저항자료를동시에비교가능한프로그램을개발하여시추자료를가시화하여구조파악을용이하게한바있음 한공창등 (2003) 은인구밀집지역지반안전대책에관한연구로도심지연약암반에적합한새로운평가기법및프로그램개발, 굴착에따른지반침하예측모델개발, 도심지지반조사에적용할수있는물리탐사시스템구축, 고출력, 고효율전기비저항탐사장비개발, GPR탐사와자력탐사측정및분석시스템을개선하여지하기반시설물의 3차원영상화기법개발, 부산지역황령산일대자연사면과절취사면의안정성해석을통해부산도심지주변황령산일대사면관리시스템을보완함 조성호등 (2010) 은도심지지반조사에서신뢰성있는성과를도출하기위하여표면파기법 (CapSASW) 과전기비저항기법 (PDC-R) 을이종결합하여새로운 HiRAS 라는기법을정립함 조성호등 (2010a) 은전기비저항시험을도심지에서수행하고자할때대두되는가장큰장애요인중하나인전기잡음문제를최소화할수있는유사직류전기비저항기법 (Pseudo-DC Resistivity Survey, PDC-R) 을소개하고교류입력전원과관련된영향인자를분석, 최적의시험조건을제시함 김재명등 (2010) 은서울시지하시설물중하수, 전기, 가스배관의 GIS구축이 90% 이상이지만비금속관로비중이높은상수도지하시설물의성과율이저조하여이를개선하기위한탐사방법및제도개선안을제시함 최정열등 (2013) 은지하폐광도에의한지반침하지역에서전기비저항탐사와시추공영상촬영을통하여지하공동의분포파악및지반침하의시간에따른변화량측정을수행함 ( 현 ) 서울시연구원 (2000) 은서울시지하수사용량증가에따라지하수의양적, 질적관리를위해서울시지하수정보의 GIS구축및관측망자료의유지, 관리, 전문가시스템활용방안에대해논의함 건설교통부 (2002) 는보조지하수관측망설치및관리지침으로지하수관측에대한일반적사항, 보조지하수관측망설치및운영관리기준, 국가지하수관측망의추진현황과운영관리계획, 수질측정망등을포함한기타관측시설의현황과활용등으로구성되어있음 이진용등 (2002) 은도심지역지하수관리를위해신뢰성있는자료를얻기위해관측센서의주기적인세척및보정이필요하며주기점검과수시점검을통해센서의작동불량, 고장에신속히대처할수있어야한다고제언함 박종철등 (2005) 은청계천유역유지 보수를위한지하수모니터링자료구축을위해서는기존의지하수관측망이외조사및목적에맞도록추가적인관측망을설치하여장기적인지하수모델링이필요하다고제언함 김규범등 (2007) 은국가지하수관측소의실시간관리체계구축및운영에대해소개하면서실시간지하수관측자료의취득과상황판관리를통한즉각적인분석체계의구축으로지하 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 27

49 수관측정에서의결측및오측의발생가능성을떨어뜨리게되었으며 SMS 메시지송신에의한즉각적인현장방문점검으로보다양질의관측데이터를취득할수있게함 우종태등 (2009) 은서울지하철 5호선약 57.9km 구간내 60개소의집수정을약 6년동안분기별로조사한결과를바탕으로터널내지하수유입량을비교연구함 정상용등 (2010, 2012) 은서울메트로가제공한자료를바탕으로서울시의지하수이용량과지하철역사내로의유출수를추정하고여기서생겨날수있는지하수장해와대책을논의하였으며부산시수영구의지하수오염원인을규명하기위해지질조사, 지하수위및수질조사, 지하수이용량조사, 하천수질조사, 지하철터널유출수조사등을통해터널유출수로인한지하수위저감이해수침입으로이어짐을밝힘 Chae et al. (2008) 은서울도심지역의지하철터널에의한지하수유출수의화학물질을측정하고도심지하수의오염을진단하는한편, 총 287 km에이르는지하철선로를따라심각한지하수위강화를목격하였고또한, 많은폐공들의존재를확인하였음 < 그림 2-18> 사면붕괴관리사례 ( 한국건설기술연구원 ) < 그림 2-19> 지하수재해지질도작성을위한조사예 < 그림 2-20> 지하수재난용수시스템 ( 일본 ) < 그림 2-21> 저류지를통한인공함양 ( 제주도, 환경일보 ) < 그림 2-22> 지반구조물파손및지하수유입조사사례 < 그림 2-23> 지하매설물파손과지하수영향에의한지반침하 28 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

50 2 장. 동향조사및환경분석 3. 특허분석 도심지광역지하수및지반구조물주변지하수의계측 평가 관리기술관련특허분석을실시함 국내외도심지광역지하수및지반구조물주변지하수의계측 평가 관리기술과관련된특허들을분석하여도심지광역지하수및지반구조물주변지하수의계측 평가 관리기술개발의과거-현재-미래의방향, 추진전략수립, 객관적인관련정보를제공하고자함 가. 분석범위 검색엔진은 WIPSON, 톰슨이노베이션, NDSL, 국토교통창조경제 R&D포털, 한국특허정보원을이용 본분석에서는출원일을기준으로 2015년까지한국, 미국, 일본및유럽에출원 ( 등록 ) 공개된특허를대상으로검색엔진을이용하여검색한공개특허 ( 논문 ) 를분석대상으로함 [ 표 2-1] 특허분석범위 자료구분국가검색 DB 분석구간검색범위 공개 등록특허 ( 공개 등록일기준 ) 한국미국일본유럽 WIPSON, Thomson Innovation, 국토교통창조경제 R&D 포털, 한국특허정보원, NDSL ~ 현재 (2015.4) 특허공개및등록전체문서 특허공개및등록전체문서 특허공개, 특허공개 ( 공표 ), 특허공개 ( 재공표 ) 전체문서 EP-A(Applications) 및 EP-B(Granted) 전체문서 분석구간 : 한국, 미국, 일본, 유럽 2015( 출원년도기준 ) 나. 분석기준 도심지광역지하수및지반구조물주변지하수의중 장기적계측 평가 관리기술에대해검색된국내특허및해외특허에서패밀리특허를한국특허, 일본특허, 미국특허, 유럽특허순으로정리 공개공보와등록공보가중복된경우공개공보삭제함 지하수와관련이적은내용들은노이즈로제거하였으며, 본과제를도심지광역지하수관리기술 (A) 과지반구조물주변지하수관리기술 (B) 로대분류를분류하고, 이에관한특허만남겨서이를중점적으로분석함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 29

51 본과제의중분류인도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기술 (AA), 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 (AB), 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기술 (AC), 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템 (AD), 및지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA), 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB), 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC), 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (BD) 을포함하는관련특허들을분석 본분석에서는과제의 RFP 제안서를기초로기술개발대상범위내에서도심지광역지하수관리기술 (A) 은도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기술 (AA), 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 (AB), 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기술 (AC), 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템 (AD) 으로세분화하고, 지반구조물주변지하수관리기술 (B) 은지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA), 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB), 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC), 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (BD) 로세분화하여기술분류를확정함 [ 표 2-2] 특허분석을위한기술분류 대분류 도심지광역지하수관리기술 (A) 지반구조물주변지하수관리기술 (B) 중분류도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기술 (AA) 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 (AB) 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기술 (AC) 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템 (AD) 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB) 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (BD) 다. 특허검색식및검색결과 기술분류별검색식및검색건수 대분류중분류검색식 도심지광역지하수관리기술 (A) 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기술 (AA) ( 지하수 * ( 서피스 * 써피스 * 언더그라운드 * 그라운드 * surface* ground* underground*) adj ( 워터 * water*)) and (( 매설 * 매장 * buried* ( 지반 * 그라운드 groud) adj ( 구조 * structure*)) and ( 탐지 * 서베이 * 써베이 * 디텍트 * 써치 * 탐사 * 모니터 * 검측 * detect* search* explor* 익스플로어 * measur* 검색건수 한국미국일본유럽합계 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

52 2 장. 동향조사및환경분석 대분류중분류검색식 지반구조물주변지하수관리기술 (B) 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 (AB) 기상변화에대한도로환경관리제어기술 (AC) 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 (AD) 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 계측 * survey* investigat* inquir* probe* monitor* 파악 * figure*)) ( 지하수 * ( 서피스 * 써피스 * 언더그라운드 * 그라운드 * surface* ground* underground*) adj ( 워터 * water*)) and (( 유동 * 흐름 * 플로우 * flow* stream* 스트림 *) ( 물수지 * ( 워터 * water*) adj ( 밸런스 * 발란스 * balance*))) adj ( 관측 * 예측 * 예보 * 예상 * 추정 * 센서 * 센싱 * 감지 * 검출 * 측정 * 탐지 * 서베이 * 써베이 * 디텍트 * 써치 * 탐사 * 모니터 * 검측 * 계측 * 파악 * observation* forecast* predict* estimat* presum* assum* infer* illat* sens* detect* measur* detect* search* measur* survey* investigat* inquir* probe* monitor* figure*)and ( 굴착 * 터파기 * 땅파기 * excavat* dig*) ( 지하수 * ( 서피스 * 써피스 * 언더그라운드 * 그라운드 * surface* ground* underground*) adj ( 워터 * water*)) and (earth* 지반 * 그라운드 * groud*) and (( 변화 * 이변 * 악화 * 전환 * 변경 * 변하 * 체인지 * 바꾸 * 바뀌 * 함몰 * 침하 * 침강 * 싱크 * 씽크 * 붕괴 * change* variat* transit* shift* turn* aggravat* deteriorat* congest* collapse* sink* subsidence*) adj ( 관측 * 예측 * 예보 * 예상 * 추정 * 센서 * 센싱 * 감지 * 검출 * 측정 * 탐지 * 서베이 * 써베이 * 디텍트 * 써치 * 탐사 * 모니터 * 검측 * 계측 * 파악 * observation* forecast* predict* estimat* presum* assum* infer* illat* sens* detect* measur* detect* search* measur* survey* investigat* inquir* probe* monitor* figure*)) ( 지하수 * ( 서피스 * 써피스 * 언더그라운드 * 그라운드 * surface* ground* underground*) adj ( 워터 * water*)) adj ( 관측 * 예측 * 예보 * 예상 * 추정 * 센서 * 센싱 * 감지 * 검출 * 측정 * 탐지 * 서베이 * 써베이 * 디텍트 * 써치 * 탐사 * 모니터 * 검측 * 계측 * 파악 * observation* forecast* predict* estimat* presum* assum* infer* illat* sens* detect* measur* detect* search* measur* survey* investigat* inquir* probe* monitor* figure*) and ( 홍수 * flood* 재난 * 재해 * 민방위 * disaster* calamity* catastrophe*) ( 지하수 * ( 서피스 * 써피스 * 언더그라운드 * 그라운드 * surface* ground* underground*) adj ( 워터 * water*)) and (earth* 지반 * 그라운드 * groud*) and (( 변상 * 변화 * 이변 * 악화 * 전환 * 변경 * 변하 * 체인지 * 바꾸 * 바뀌 * 함몰 * 침하 * 침강 * 싱크 * 씽크 * 붕괴 * change* variat* transit* shift* turn* aggravat* deteriorat* congest* collapse* sink* subsidence*) adj ( 관측 * 예측 * 예보 * 예상 * 추정 * 센서 * 센싱 * 감지 * 검출 * 측정 * 탐지 * 서베이 * 써베이 * 디텍트 * 써치 * 탐사 * 모니터 * 검측 * 계측 * 파악 * 분석 * observation* forecast* predict* estimat* 검색건수 한국 미국 일본 유럽 합계 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 31

53 대분류중분류검색식 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB) 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (BD) presum* assum* infer* illat* sens* detect* measur* detect* search* measur* survey* investigat* inquir* probe* monitor* figure* analysis* assay* analyz* )) ( 지표수 * 지하수 * ( 서피스 * 써피스 * 언더그라운드 * 그라운드 * surface* ground* underground*) adj ( 워터 * water*) and ( 유동 * 흐름 * 플로우 * flow* stream* 스트림 *)).key. and ( 관측 * 예측 * 예보 * 예상 * 추정 * 센서 * 센싱 * 감지 * 검출 * 측정 * 탐지 * 서베이 * 써베이 * 디텍트 * 써치 * 탐사 * 모니터 * 검측 * 계측 * 파악 * observation* forecast* predict* estimat* presum* assum* infer* illat* sens* detect* measur* detect* search* measur* survey* investigat* inquir* probe* monitor* figure*) and ( 지하철 * 서브웨이 * subway* 구조물 * 스트럭쳐 * 지하도 * 방공호 * (under* adj way*) ( 지반 * 그라운드 * ground*) adj ( 구조 * 건축 * 빌딩 * 스트럭쳐 * 스트럭처 * build* structure*)) ( 지표수 * 지하수 * ( 서피스 * 써피스 * 언더그라운드 * 그라운드 * surface* ground* underground*) adj ( 워터 * water*)) adj ( 관측 * 예측 * 예보 * 예상 * 추정 * 센서 * 센싱 * 감지 * 검출 * 측정 * 탐지 * 서베이 * 써베이 * 디텍트 * 써치 * 탐사 * 모니터 * 검측 * 계측 * 파악 * observation* forecast* predict* estimat* presum* assum* infer* illat* sens* detect* measur* detect* search* measur* survey* investigat* inquir* probe* monitor* figure*) and ( 건물 * 빌딩 * 건축 * structure* build* ( 지반 * 그라운드 * ground*) adj ( 구조 * 건축 * 빌딩 * 스트럭쳐 * 스트럭처 * build* structure*)) ( 지표수 * 지하수 * ( 서피스 * 써피스 * 언더그라운드 * 그라운드 * surface* ground* underground*) adj ( 워터 * water*)) and ( 지반 * 그라운드 * ground*) and (( 변상 * 변화 * 이변 * 악화 * 전환 * 변경 * 변하 * 체인지 * 바꾸 * 바뀌 * 함몰 * 침하 * 침강 * 싱크 * 씽크 * 붕괴 * change* variat* transit* shift* turn* aggravat* deteriorat* congest* collapse* sink* subsidence*) adj ( 관측 * 예측 * 예보 * 예상 * 추정 * 센서 * 센싱 * 감지 * 검출 * 측정 * 탐지 * 서베이 * 써베이 * 디텍트 * 써치 * 탐사 * 모니터 * 검측 * 계측 * 파악 * 분석 * observation* forecast* predict* estimat* presum* assum* infer* illat* sens* detect* measur* detect* search* measur* survey* investigat* inquir* probe* monitor* figure* analysis* assay* analyz* )) 검색건수 한국 미국 일본 유럽 합계 , 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

54 2 장. 동향조사및환경분석 특허검색결과 노이즈제거전검색건수에비하여노이즈제거후검색검수가기술분류별검색식및검색건수가 50% 가량줄어들었음 [ 표 2-3] 특허유효검색건수 기술분류 한국 미국 일본 유럽 합계 AA AB AC AD BA BB BC BD 합계 ,471 라. 특허동향분석 연도별전체출원수분석 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야와관련하여총 1,471 건의특허가검색되었으며, 총 1,471 건의특허중도심지광역지하수관리기술 (A) 483건, 지반구조물주변지하수관리기술 (B) 이 988건이분석됨 도심지광역지하수관리기술 (A) 을이용하여지하수관련데이터를측정하고, 정밀분석하여분석된데이터를통해지하수를모니터링하여지하수의도심지하매설물에대한영향, 도심지하공사를위한지하수제어기술등이발전되는경향에비추어도심지광역지하수관리기술 (A) 과지반구조물주변지하수관리기술 (B) 에대한연구는서로관련기술로서보완적인모습을보이면서병행발전할것으로판단됨 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야는일본을중심으로지하수관련연구가수행되기시작하였으며이에따른특허출원이병행하여증가하기시작한것으로보임 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야의연도별전체특허동향을살펴보면, 거시적인관점에서 1991년부터일본출원건수의높은증가율의영향으로출원건수가증가하기시작하여, 2014 년까지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야에관련된연구개발이증가추세로나타고있으며, 이는세계적으로도심지하수이용및제어의필요성이높아지고있는추세를반영하고있는것으로추측됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 33

55 호주의경우, 전체건수에서 1% 로호주내지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술관련출원은미미하다고판단되며, 대부분일본또는미국출원을우선권으로 PCT출원후호주가지정되어호주에서만출원된특허는없다고판단됨 주요시장국연도별특허동향그래프에서 2013년이후출원이감소하는것은특허출원후 1년 6개월이경과되어공개되는특허제도의특성상, 실제출원이이루어졌으나미공개로인해특허분석데이터상에포함되지않음을유의해야함 < 그림 2-24> 연도별전체출원수 기술수명주기분석 본그래프는지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야의전체및해당국가의기술위치를포트폴리오로나타낸것으로전체출원중최근의출원동향을 5개의구간으로나누어각각의구간별특허출원인수및출원건수를나타내어특허출원동향을통한기술의위치를살펴볼수있음 X축은출원인수 ( 특허자수 ) 이고, Y축은출원건수 ( 특허건수 ) 이며, 각구간은 1구간 (1980 년 ~1986 년 ), 2구간 (1987 년 ~1992 년 ), 3구간 (1993년 ~1999년 ), 4구간 (2000년 ~2006 년 ), 5구간 (2007년 ~2014 년 ) 으로구분함 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야에대해전세계기술위치를포트폴리오로분석해보면 1구간 (1980 년 ~1986 년 ) 부터 5구간 (2000년 ~2006 년 ) 까지출원건수와출원인수가계속증가하는성장단계를보이고있어지하수, 지반구조에대한연구개발및이에따른특허출원이급격히증가하는추세로분석되나, 좀더정확한양상을알기위해서는이후출원동향을지속적으로모니터링해야할것임 34 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

56 2 장. 동향조사및환경분석 < 그림 2-25> 기술수명주기판단기준 < 그림 2-26> 전체기술수명주기 이는해당기술의주요출원국인일본과미국의영향이라고판된되며, 일본의경우 90 년대초반까지출원건수가미비하다가 90년대초반부터급격이증한이후꾸준히증가하는추세를나내고, 미국의경우 2000년부터출원건수및출원인수가급격히증가는양상을보여주고이후꾸준히증가하는추세를나타내고있음 [ 한국 ] 포트폴리오로나타낸한국특허의기술위치는 1구간 (1987 년 ~1990 년 ) 부터 2구간 (1990년 ~1992 년 ) 까지는출원및출원인이전무한상태에있다가 3구간 (1993 년 ~1999 년 ) 이후부터 5구간 (2007 년 ~2014 년 ) 까지출원건수와출원인의수가계속증가하는발전기의단계를보이고있어최근지반및지하수분야에대한전국민적인관심, 관련기관및학술단체의많은관심과연구개발노력이증가하고있는것으로분석됨 [ 미국 ] 포트폴리오로나타낸미국특허의기술위치는 1구간 (1987 년 ~1990 년 ) 부터 3구간 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 35

57 (1993 년 ~1999년 ) 까지출원건수가거의없는상태이다가 4구간 (2000년 ~2006년 ) 부터증가율이확연하게증가추세에있는것으로나타나는것으로보아, 4구간 (2000년 ~2006 년 ) 에기술개발에참여하는연구주체가늘어나급격한기술개발이이루어지는발전단계로분석되며, 이후부터 5구간 (2007년 ~2014년 ) 까지출원건수와출원인의수가더욱증가하는양상을보이는성장단계로판단되어앞으로도이러한추세는계속될것으로전망됨 [ 일본 ] 포트폴리오로나타낸일본특허의기술위치는 1구간 (1987 년 ~1990 년 ) 까지출원건수가거의없는상태이다가 2구간 (1991년 ~1994 년 ) 부터출원이늘어나기시작하다가 3구간 (1993 년 ~1999년 ) 부터 4구간 (2000년 ~2006년 ) 까지출원건수와출원인의수가큰폭으로증가하는성장기의단계를보이고있으며, 4구간 (2000년 ~2006년 ) 에서 5구간 (2000년 ~2014 년 ) 까지는출원인수가다소감소한상태에서출원건수의유지를보이고있어발전기단계로선회한흐름을보이고있어좀더정확한양상을알기위해서는이후출원동향을지속적으로모니터링해야할것임 [ 유럽 ] 포트폴리오로나타낸유럽특허의기술위치는 1구간 (1987 년 ~1990 년 ) 부터 3구간 (1993년 ~1999년 ) 까지다소증가하는양상을보이고있으며 4구간 (2000년 ~2006년 ) 에서 5구간 (2000년 ~2014 년 ) 까지는출원인수가다소감소한상태에서출원건수도감소하는양상을보이고있으나, 좀더정확한양상을알기위해서는이후출원동향을지속적으로모니터링해야할것임 유럽출원은상대적으로분석대상특허건수가적어큰의미는없다고판단됨. 시장국연도별특허동향그래프에서 2013년이후출원이감소하는것은특허출원후 1년 6개월이경과되어공개되는특허제도의특성상, 실제출원이이루어졌으나미공개로인해특허분석데이터상에포함되지않음을유의해야함 < 그림 2-27> 국가별기술수명주기 36 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

58 2 장. 동향조사및환경분석 도심지광역지하수관리기술출원분석 연도별출원수분석 < 그림 2-28> 연도별출원수 - 도심지광역지하수관리기술의연도별전체특허동향을살펴보면, 거시적인관점에서 1988년까지는유럽을제외하고출원건수가미미한수준이었다가, 1989 년일본에서출원이늘어나기시작하였고, 1995년이후부터출원증감이반복되면서전체적으로출원은늘어나는추세를보이고있는것으로나타남 - 국가별로살펴보면, 한국특허 [KIPO] 는 1993년까지출원이거의없는상태를유지하다가 1994년부터출원하여출원건수는서서히증가하다가 2003년부터 2007년을최고점으로급격히증가하는추세를보이고있으며, 특히 2005년부터 2007년에출원건수가급증하는추세를나타내고있음 - 일본특허 [JPO] 는 1990년대부터 2000년대중반까지증가와감소를반복하고있으며, 1996년부터 2012년사이에걸쳐출원건수의증가와감소가집중되어이기술분야에대한검증단계를지난것으로판단되며, 이러한검증단계는현재까지도지속될것으로추측되고있음 - 미국특허 [USPTO] 는 1995년이전까지는출원건수가전무한상태이다가 1996년부터출원건수가보이기시작하였고, 1999년부터 1004년까지출원건수가집중되어있는것으로나타나다가 2006년에출원이줄었으나 2006년부터최근까지출원건수가급격히늘어나고있어이분야의연구개발이활발히진행되고있는것으로나타남 - 유럽특허 [EPO] 는 2008년대부터출원건수가있었으나, 다른국가들에비해출원건수증가와감소에대한등락의차이가크지않으며, 출원건수도많지않은것으로나타나고있고, 유럽특허만의그래프를참고하면, 1996년에출원건수의증가가집중되다가이후, 출원건수는줄어들고있는것으로나타남 - 나라별출원점유율그래프를보면, 일본이 43% 로가장많은출원을하는것으로나타 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 37

59 났고, 그뒤로미국 25%, 한국 21% 로나타나고있으며, 유럽은 11% 로다른국가들에비해출원건수가많지않은것으로판단됨 - 나라별출원점유율그래프에서나타나듯이도심지광역지하수관리기술에대한연구개발은일본에서가장왕성하게진행되는것을알수있음 - 주요시장국연도별특허동향그래프에서 2013년이후출원이감소하는것은특허출원후 1년 6개월이경과되어공개되는특허제도의특성상, 실제출원이이루어졌으나미공개로인해특허분석데이터상에포함되지않음을유의해야함 주요출원인분석 < 그림 2-29> 국가별주요출원인 -[ 한국 ] 의주요출원인은수자원공사, 한국건설기술연구원 (KICT), 한국지질자원연구원과같은공공연구기관및부경대학교와같은교육기관을중심으로비교적많은특허활동을하는것으로분석되며, 한국지질자원연구원은 지하수유출량및함양량을연속계측할수있는유입출측정장치 등에대한특허를출원하였으며, 수자원공사는 수압계등의지하수모니터링기술 등에대해서출원하고있는것으로나타남 -[ 일본 ] 은 SHIMIZU가가장많은출원건수를나타내고있으며그뒤로 TOBISHIMA 가많은출원건수를나타내고있고, SEKISUI CHEM, OHBAYASHI 등이주요출원을하고있으며, SHIMIZU는 지하수수질측정방법및지하수수질측정장치, 지하수유동측정장치 등의기술에대해서출원하여지하수모니터링기술분야에기술을보유하고있는것으로판단되고, TOBISHIMA도 지하수유동측정방법과그장치 등과같은지하수모니터링기술에대해서연구개발을하고있는것으로판단됨 -[ 미국 ] 의주요출원인은 CERTUSVIEW TECHNOLOGIES, VERMEER MANUFACTURING 등의미국출원인과한국지질자원연구원이미국에출원을하고있어한국지질자원연구원은한국출원뿐만아니라국제출원도진행하고있는것으로나타남 38 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

60 2 장. 동향조사및환경분석 - 전체상위톱 5에는한국지질자원연구원을빼고모두일본국적의출원인들이출원을주도하고있으며, SHIMIZU는지하수관련분야에서가장많은출원건수를보유하고있어지하수관련연구개발을가장활발히하는것으로나타남 - [ 유럽 ] 출원은한국, 미국, 일본에비해상대적으로적은것으로나타나며, 주로일본국적의출원인들이출원을주도하고있는것으로분석됨 국가별주요출원인분석 - 도심지광역지하수관리기술분야에서는한국지질자원연구원이한국에 5건, 미국에 5 건, 유럽에 1건을출원한것으로나타나가장많은국가에출원한것으로나타남 - 미국의 VERMEER MANUFACTURING 이미국에서 5건, 유럽에서 4건을출원하여미국및유럽에서출원한것으로나타남 - 도심지광역지하수관리기술분야에서는한국의지질자원연구원, 미국의 VERMEER MANUFACTURING 을제외하고는타국에출원하는경향은적은것으로나타남 - 출원건수는일본의 SHIMIZU가가장많은것으로조사되어일본의 SHIMIZU가도심지광역지하수관리기술분야의연구개발이가장활발한것으로판단됨 순위 1 2 [ 표 2-4] 국가별주요출원인 한국미국일본유럽 출원인명 한국지질자원연구원 한국건설기술연구원 건수 3 부경대학교 3 5 출원인명 CERTUSVIEW TECHNOLOGIES 건수 출원인명 건수 9 SHIMIZU 12 출원인명 VERMEER MANUFACTURING 4 한국지질자원연구원 5 TOBISHIMA 10 Takao 3 VERMEER MANUFACTURING 5 SEKISUI CHEM 7 TOSHIBA 3 4 지엠지 2 Geospatial Holdings 2 OHBAYASH 7 GRUNDFOS INTERNATIONAL U.S. Department of 5 수자원공사 2 1 FUJITA 4 Leica Geosystems 1 Agriculture 6 유탑엔지니어링 2 WesternGeco 1 KAJIMA 4 KAJIMA CORPORATION 1 7 한국전기통신공사 2 JAPAN OIL, GAS AND METALS NATIONAL 1 HOKOKU 4 Lacy, Franklin R. 1 8 지엠지 2 CANON 1 SINFONIA 4 MARATHON OIL 1 9 에레드 1 이명식 1 TAKENAKA KOMUTEN 4 한국지질자원연구원 1 10 여운광 1 한국전기통신공사 1 NISHIMATSU CONSTR 3 김종천 1 건수 4 1 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 39

61 출원인별기술별출원수분석 - 도심지광역지하수관리기술분야에서는 SHIMIZU가도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야 (AA) 에서 3건, 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야 (AB) 에서 3건, 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법분야 (AC) 에서 3건, 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템분야 (AD) 에서 3건을출원한것으로나타나가장많은국가에출원한것으로나타남 - 미국의 VERMEER MANUFACTURING 은도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기겁분야 (AA) 에서 9건을출원하였음 - 출원건수는일본의 SEKISUI, SHIMIZU, TOSHIBA, FUJITA, HOKOKU 등의일본출원인이비교적많은출원을하는것으로조사되어도심지광역지하수관리기술분야는일본을중심으로연구개발이이루어지고있는것으로판단됨 순위 1 출원인명 VERMEER MANUFACTURING [ 표 2-5] 기술별주요출원인 AA AB AC AD 건수 출원인명 건수 출원인명 9 TOBISHIBA 10 FUJITA 4 건수 출원인명 SINFONIA TECHNOLOGY 2 CERTUSVIEW 4 S-Rain Control 4 HOKOKU 4 KriStar 3 3 SEKISUI 7 TOHO CHISUI 4 TAKENAKA KOMUTEN 3 SHIMIZU 3 4 지질자원연구원 6 Dionex 4 SHIMIZU 3 TAKAHASHI YUICHIRO 3 5 SHIMIZU 3 JAPAN ATOMIC ENERGY AGENCY 4 유탑엔지니어링 2 Mitsui Bussan Plant & Project 6 Geospatial Holdings 3 SHIMIZU 3 한국전기통신공사 2 수자원공사 2 7 Japan Oil, Gas and Metals National Corporation 8 지엠지 2 9 Raymond E. Garvey, III 10 NORSAR 1 3 CENTRAL RES INST OF ELECTRIC POWER NATIONAL INSTITUTE OF ADVANCED INDUSTRIAL SCIENCE & TECHNOLOGY 3 TAISEI 2 OHBAYASHI 2 3 SHIRAISHI 2 JAPAN WEATHER ASSOCIATION 1 Takao Enterprise 3 KAJIMA 2 건설기술연구원 2 ダイオネックスコーポレイション 2 TOSHIBA 1 부경대학교 2 건수 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

62 2 장. 동향조사및환경분석 지반구조물주변지하수관리기술출원분석 연도별출원수분석 < 그림 2-30> 연도별출원수 - 지반구조물주변지하수관리기술분야의연도별전체특허동향을살펴보면, 거시적인관점에서 1990년이전까지는유럽을제외하고는출원건수는전무하다가, 1990년이후일본의출원건수가급격히증가는등한국, 미국의출원증감이반복하는추세를보이고있어, 전체적으로는출원건수가증가하는경향을보이는것으로나타남 - 국가별로살펴보면, 한국특허 [KIPO] 는 1991년까지출원이거의없는상태를반복하다가 1992년에출원을하였고이후 1996년부터출원수가증가하는것을보이고있으며, 2008년에최고출원건수를보이며증감을반복하고있고, 전체적으로는출원건수는증가하는추세를보임 - 일본특허 [JPO] 는 1989년대부터출원건수를보이기시작해서 1991년부터출원건수가급격히증가하는것으로나타나고있으며, 2005년에최고점을보이며현재까지증감이계속되고있는것으로나타나고있고, 현재까지증가와감소를반복하고있어지반구조물주변지하수관리기술분야에대한검증단계를지난것으로판단되며, 이러한검증단계는현재까지도지속되고있는것으로나타남 - 미국특허 [USPTO] 는 2000년이전까지는출원건수가거의없는상태로지속되다가 2001년부터출원건수가급격히증가하다가 20012년최고점을찍으며증가와반복을하고있으며, 전체적으로증가추세를보이며최근까지증감을반복하며검증하는단계를보이고있는것으로나타남 - 유럽특허 [EPO] 는다른국가들에비해출원건수증가와감소에대한등락의차이가크지않으며, 출원건수도많지않은것으로나타나고있지만, 유럽특허만의그래프를참고하면, 1981 년부터출원건수를보이고있어지반구조물주변지하수관리기술분야에대한연구는가장먼저이루어진것으로판단됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 41

63 - 나라별출원점유율그래프를보면, 일본이 45% 로가장많은출원을하는것으로나타났고, 그뒤로미국 30%, 한국 16% 로나타나고있으며, 유럽은 9% 로다른국가들에비해출원건수가많지않은것으로판단됨 - 나라별출원점유율그래프에서나타나듯이도심지광역지하수관리기술에대한연구개발은일본에서가장왕성하게진행되는것을알수있음 - 한편, 주요시장국연도별특허동향그래프에서 2013년이후출원이감소하는것은특허출원후 1년 6개월이경과되어공개되는특허제도의특성상, 실제출원이이루어졌으나미공개로인해특허분석데이터상에포함되지않음을유의해야함 주요출원인분석 < 그림 2-31> 국가별주요출원인 -[ 한국 ] 의주요출원인은한국지질자원연구원, 포항산업과학연구원같은공공연구기관을중심으로연구개발및특허출원이진행되는것으로분석되며, 한국지질자원연구원은 광산지리정보시스템을이용한지반침하위험도평가시스템 등에대한특허를출원하였으며, 지반의침하여부를판단하기위한 진동철선식수압간극계 등을출원하곤있는것으로나타남 -[ 일본 ] 은 SHIMIZU 가가장많은출원건수를나타내고있으며그뒤로 OHBAYASHI 가많은출원건수를나타내고있고, KAJIMA, CENTRAL RES INST OF ELECTRIC POWER 등이주요출원을하고있으며, SHIMIZU는 개량지반재료및봉당바닥의침하방지구조 " 등의기술에대해서출원하여지반침하방지관련분야에기술을보유하고있는것으로판단되고, OHBAYASHI 도 지반침하대책구조, 지반침하대책방법 등과같은기술에대해서연구개발을하고있는것으로판단됨 -[ 미국 ] 의주요출원인은 SCHLUMBERGER TECHNOLOGY, WesternGeco 등의미국출원인과한국지질자원연구원이미국에출원을하고있어한국지질자원연구원은한국출원뿐만아니라국제출원도진행하고있는것으로나타남 42 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

64 2 장. 동향조사및환경분석 - 전체상위톱 5에는한국의한국지질자원연구원을빼고모두일본국적의출원인들이출원을주도하고있으며, SHIMIZU는지반구조물주변지하수관리기술분야에서가장많은출원건수를보유하고있어지하수관련지반침하분야의연구개발을가장활발히하는것으로나타남 -[ 유럽 ] 출원은한국, 미국, 일본에비해상대적으로적은것으로나타나며, 주로일본국적의출원인들이출원을주도하고있는것으로분석됨 국가별주요출원인분석 - 지반구조물주변지하수관리기술분야에서는한국지질자원연구원이한국에 7건, 미국에 8건, 유럽에 1건을출원한것으로나타나가장많은국가에출원한것으로나타남 - 일본의 SHIMIZU는자국에서 28건을출원한것으로조사되어가장많은출원을한것. 으로파악되며, 일본이외의국가에서는출원을하지않는것으로조사됨 - 미국의 SCHLUMBERGER 는자국에서 12건을출언하여미국내에서가장많은출원을한것으로조사되었고, 미국이외의국가에서는출원하지않는것으로조사됨 - 출원건수는일본의 SHIMIZU, TOAGOSEI, KAJIMA 등이많은것으로조사되어일본의내에서지반구조물주변지하수관리기술의연구개발은활발히진행되고있으나일본이외의나라로출원은하지않는것으로조사됨 순위 1 2 [ 표 2-6] 국가별주요출원인 한국미국일본유럽 출원인명 한국지질자원연구원 포항산업과학연구원 건수 출원인명 건수 출원인명 건수 출원인명 7 SCHLUMBERGER 12 SHIMIZU 28 PGS Geophysical A 4 5 WesternGeco 8 TOAGOSEI 17 CGG Services 3 3 지오그린 21 4 한국지질자원연구원 8 KAJIMA 13 AMOCO 2 4 수자원공사 3 Halliburton Energy Services 6 KISO JIBAN CONSULTANTS 13 HALLIBURTON GEOPHYSICAL SERVICES 5 지엠지 3 SADAR 3D 2 TAKENAKA KOMUTEN 12 한국지질자원연구원 1 6 수자원공사 3 CGG SERVICES 2 7 시지이엔씨 3 Halliburton Energy Services CENTRAL RES INST OF ELECTRIC POWER 건수 10 STANLEY WORKS 1 2 FUJITA 9 Serata, Shosei 1 8 농업기반공사 2 HiFi Engineering 2 NISHIMATSU CONSTR 9 9 강산 2 10 과학기술원 2 EXXONMOBIL UPSTREAM RESEARCH REM SCIENTIFIC ENTERPRISE SELTRUST ENGINEERING 2 OHBAYASH 9 TEXACO DEVELOPMENT 1 2 RAILWAY TECHNICAL RESEARCH INSTITUTE 7 Kushida, Yoshio 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 43

65 출원인별기술별출원수분석 - 지반구조물주변지하수관리기술분야에서는일본의 SHIMIZU가지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술분야 (BA) 에서 5건, 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술분야 (BB) 에서 8건, 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야 (BC) 에서 6건, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야 (BD) 에서 9건을출원하여지반구조물주변지하수관리기술분야전반에걸쳐연구개발을수행하고이에따라출원을하는것으로판단됨 - 일본의 CENTRAL RES INST OF ELECTRIC POWER 은지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술분야 (BA) 에서 3건, 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술분야 (BB) 에서 3건, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야 (BD) 에서 4건을출원하여 SHIMIZU 다음으로지반구조물주변지하수관리기술분야전반에걸쳐연구개발을수행하고이에따라출원을하는것으로판단됨 - 일본의 TOAGOSEI는지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술분야 (BA) 에서 4건, 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술분야 (BB) 에서 5건, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야 (BD) 에서 8건을출원하여지반구조물주변지하수관리기술분야전반에걸쳐연구개발을수행하고이에따라출원을하는것으로판단됨 - 한국지질자원연구원은건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술분야 (BB) 에서 5건, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야 (BD) 에서 2건을출원한것으로나타남 - 미국의 SCHLUMBERGER 는건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술분야 (BB) 에서 5건, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야 (BD) 에서 7건을출원한것으로나타남 - 지반구조물주변지하수관리기술분야에서는일본기업의연구개발이주를이루고있는것으로조사되어지반구조물주변지하수관리기술은이본이주도하는것으로판단됨 44 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

66 2 장. 동향조사및환경분석 순위 출원인명 [ 표 2-7] 기술별주요출원인 BA BB BC BD 건수 출원인명 건수 출원인명 건수 출원인명 건수 1 SHIMIZU 5 SHIMIZU 8 SHIMIZU 6 SHIMIZU 9 2 SCHLUMBERGER 5 한국지질자원연구원 5 SCHLUMBERGER 7 TOAGOSEI 8 3 CGG Services 5 TAKENAKA KOMUTEN 5 HOKOKU 4 KAJIMA 5 4 Halliburton Energy Services 5 TOAGOSEI 5 PGS Geophysical AS 4 NISHIMATSU CONSTR 5 5 Jason Geosystems 4 KAJIMA 4 OYO 4 6 TOAGOSEI 4 지오그린 21 4 BioSonics RAILWAY TECHNICAL RESEARCH INSTITUTE 4 CENTRAL RES INST OF ELECTRIC POWER 4 7 RAILWAY TECHNICAL RESEARCH INSTITUTE 3 CENTRAL RES INST OF ELECTRIC POWER 3 WesternGeco 3 HOKOKU 3 8 KAJIMA 3 FUJITA 3 HITACHI PLANT TECHNOLOGIES 3 한국지질자원연구원 2 9 CENTRAL RES INST OF ELECTRIC POWER 3 TAKENAKA KOMUTEN 3 시지이엔주시회사 3 MARUYAMA KOGYO 2 10 HOKOKU 2 농업기반공사 2 Willowstick Technologies 2 KYOKADO 2 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 45

67 4. 논문분석 가. 논문조사방법및검색결과 도심지광역지하수및지반구조물주변지하수의계측 평가 관리기술관련논문분석을실시함 국내외도심지광역지하수및지반구조물주변지하수의계측 평가 관리기술과관련된논문들을분석하여도심지광역지하수및지반구조물주변지하수의계측 평가 관리기술개발의과거-현재-미래의방향, 추진전략수립, 객관적인관련정보를제공하고자함 논문의분석범위, 기준, 기술분류및검색식은특허분석과동일한조건 논문검색결과노이즈제거후유효검색건수는총 3,412건으로도출됨 [ 표 2-8] 논문유효검색건수 기술분류 AA AB AC AD BA BB BC BD 합계 합계 ,412 나. 논문동향분석 도심지광역지하수관리기술분야논문분석 연도별전체논문발행건수분석 < 그림 2-32> 연도별전체논문발행건수 - 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야는특허문헌뿐만아니라논문자료를통한경향도의미가있을거라판단되어, 주요논문을통하여대체적인기술흐름과연구를파악함 46 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

68 2 장. 동향조사및환경분석 - 논문검색은국토교통창조경제 R&D포털및 NDSL를이용하였으며, 특허와동일한검색키워드를사용하여각중분류별로검색을진행함 - 도심지광역지하수관리기술분야에대한논문의발행연도별동향을보면, 거시적인관점에서 1990년이전까지는논문발표가미비하였다가 1991년이후부터지속적으로증가세에있다가, 2006 년까지논문발표량이급증하고있다가, 현재는논문발표가줄어드는추세를보이나, 전체적인흐름상지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야의연구개발은최근 10년동안확연히늘어나고있는추세로분석됨 - 연도구간별세부기술동향을살펴보면 4개중분류분야에서, 재난대응지하수관리기술 (AD) 이 35% 로가장높은비울을차지하고, 그뒤로지하수계측및모니터링기술 (AC) 이 30%, 지하지반구조및매설물파악기술 (AA) 이 26%, 지하수유동물수지평가기술 (AB) 이 14% 로각각나타나고있음 - 지하수유동물수지평가기술 (AB) 분야를제외하고재난대응지하수관리기술 (AD) 분야, 지하수계측및모니터링기술 (AC) 분야, 지하지반구조및매설물파악기술 (AA) 분야는연구개발이비교적유사한비율로진행되고있는것으로판단됨 국내저자분석 < 그림 2-33> 기술별국내논문저자 - 본도심지광역지하수관리기술분야국내저널의주요저자를조사함 - 국내저널주요연구자는신은철 ( 인천대학교건설환경공학과 ) 이, 해안매립지반의도시철도시공에따른구조물침하특성분석 을한국토목섬유학회논문집에수록하는등지하지반구조매설물파악기술 (AA) 분야에서가장많은연구개발을하는것으로조사되었고, 지하수유동및물수지평가기술 (AB) 분야에서는이병대 ( 한국지질자원연구 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 47

69 원지하수지열연구부 ) 가주요저자이고, 도수로터널굴착에따른주변지역의지하수위변동과단열구조의관련성연구 를지질공학논문집에수록하는등가장많은연구개발을하는저자로조사됨 - 지하수계측및모니터링기술 (AC) 에서는박근우, 김만우등이주요연구활동을하는것으로나타났고, 재난대응지하수관리기술 (AD) 분야에서는강대수, 강명수등이주요연구활동을하는것으로나타남 국내학술지분석 < 그림 2-34> 기술별국내학술지 - 본도심지광역지하수관리기술분야에서주요논문이게재된국내학술지를검토함. - 지질공학회에는지하지반구조매설물파악기술 (AA) 분야의 25건, 지하수유동및물수지평가기술 (AB) 분야의 14건, 지하수계측및모니터링기술 (AC) 분야의 14건, 재난대응지하수관리기술 (AD) 분야의 20건을각각게재하여도심지광역지하수관리기술분야의가장많은논문이게재되는것으로조사됨 - 지반환경공학회에는지하지반구조매설물파악기술 (AA) 분야의 20건, 지하수유동및물수지평가기술 (AB) 분야의 6건, 지하수계측및모니터링기술 (AC) 분야의 20건이게재된것으로조사되어, 지질공학학회다음으로많은논문이게재되는것으로조사됨 - 그외에도자원환경지질학회, 지반공학회, 터널과지하공간, 수자원학회등에도심지광역지하수관리기술분야의논문이게재된것으로조사됨 48 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

70 2 장. 동향조사및환경분석 외국저자분석 < 그림 2-35> 기술별외국논문저자 - 본도심지광역지하수관리기술분야에서주요논문이게재된외국학술지저자를검토함 - 외국저널의주요저자로는 Tanner. C가지하수유동및물수지평가기술 (AB) 에서논문을발표하고, Kalz. D.E. 가지하수계측및모니터링기술 (AC) 분야에서논문을발표한것으로조사되어본도심지광역지하수관리기술분야에서연구개발을하는것으로조사됨 - Chen. LiIbrahim Bathusha 등이지하지반구조매설물파악기술 (AA) 분야의논문을발표한것으로조사되었고, O'Reilly, Preko 등이재난대응지하수관리기술 (AD) 분야의논문을발표한것으로조사됨 외국학술지분석 < 그림 2-36> 기술별외국학술지 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 49

71 - 본도심지광역지하수관리기술분야에서주요논문이게재된외국학술지를검토함 - Journal of hydrology 에지반구조매설물파악기술 (AA) 분야의 4건, 지하수계측및모니터링기술 (AC) 분야의 7건, 재난대응지하수관리기술 (AD) 분야의 20건이게재되어가장많은논문이게재된것으로조사되었고, Engineering geology에기술 (AA) 분야에의 7건, 지하수계측및모니터링기술 (AC) 분야의 10건이게재된것으로조사됨 - 이외에도 Tunnelling and underground space technology등의학술지에주요논문이게재된것으로조사됨 지반구조물주변지하수관리기술분야논문분석 연도별전체논문발행건수분석 < 그림 2-37> 연도별전체논문발행건수 - 지반구조물주변지하수관리기술분야는특허문헌뿐만아니라논문자료를통한경향도의미가있을거라판단되어, 주요논문을통하여대체적인기술흐름과연구를파악함 - 논문검색은국토교통창조경제 R&D포털및 NDSL를이용하였으며, 특허와동일한검색키워드를사용하여각중분류별로검색을진행함 - 지반구조물주변지하수관리기술에대한논문의발행연도별동향을보면, 거시적인관점에서 1985년이전까지는논문발표가미비하였다가 1991년이후부터논문발표가증가되는경향을보이고있다가, 1997년부터 2007년까지논문발표가급증하는것으로보아이시기에지반구조물주변지하수관리기술분야에대한연구개발이매우활발하게진행된것으로판단됨 -2012년의최고정점이후현재는논문발표가줄어드는추세를보이나, 전체적인흐름상지반구조물주변지하수관리기술분야의연구개발은최근 10년동안확연히늘어나고있는추세로분석됨 50 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

72 2 장. 동향조사및환경분석 - 연도구간별세부기술동향을살펴보면 4개중분류분야에서, 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 이 35% 로가장높은비울을차지하고, 그뒤로지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 이 30%, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (BD) 이 24%, 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB) 이 18% 각각나타나고있음 - 지반변상분석기술 (BA) 과하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 에대한연구개발이가장활발한것으로나타나고있으며, 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB) 및지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (BD) 에대한연구개발은상대적으로적은것으로나타남 국내저자분석 < 그림 2-38> 기술별국내논문저자 - 본지반구조물주변지하수관리기술분야국내저널의주요저자를조사함 - 국내저널주요연구자는, 박근우 ( 삼양에코너지연구소 ) 가 유출지하수열원지열히트펌프의냉난방성능 을한국신재생에너지학회지에발표하는등지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 분야및지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (BD) 분야의논문을발표함 - 이인모 ( 한국과학기술원토목공학과 ) 는 산사태위험도추정을위한지하수위변동의추계론적수치해석 을대한토질공학회에게재하는등지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 분야의논문을발표하는것으로조사됨 - 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB) 분야에서는신은철, 김규범등이주요연구활동을하는것으로나타났고, 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 에서는김만일, 박삼규등이주요연구활동을하 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 51

73 는것으로나타났고, 지하수위변화에따른도시지반침하측정 (BD) 분야에서는강대수, 강명수등이주요연구활동을하는것으로나타남 국내학술지분석 < 그림 2-39> 기술별국내학술지 - 지반공학논문집에는지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 분야의 52건, 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 의 23건, 지하수위변화에따른도시지반침하측정 (BD) 분야의 23건을각각게재하여지반공학회에가장많은논문이게재되는것으로조사됨 - 지반환경공학회논문집에는지반공학논문집에는지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 분야의 45건, 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 의 30건, 지하수위변화에따른도시지반침하측정 (BD) 분야의 32건을각각게재된것으로조사되어, 지반공학회와유사한양의논문이게재되는것으로조사됨 - 그외에도지하수토양환경학회, 한국수자원학회, 지하수환경학회등에지반구조물주변지하수관리기술분야의논문이게재된것으로조사됨 52 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

74 2 장. 동향조사및환경분석 외국저자분석 < 그림 2-40> 기술별외국논문저자 - 본지반구조물주변지하수관리기술분야에서주요논문이게재된외국학술지저자를검토함 - 외국저널의주요저자로는 Kalz. D.E., Lorenz, Prokopovich 등이지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 분야에서논문을발표하고, Ayars, J.E., Levens, R.L. 등이건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB) 분야에서논문을발표한것으로조사되어본지반구조물주변지하수관리기술분야에서연구개발을하는것으로조사됨 - Puckett, L, Bauser, Gero 등이지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 분야의논문을발표한것으로조사되었고, KANO, Seij, Teatini, Pietro 등이지하수위변화에따른도시지반침하측정 (BD) 분야의논문을발표한것으로조사됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 53

75 외국학술지분석 < 그림 2-41> 기술별외국학술지 - 본도심지광역지하수관리기술분야에서주요논문이게재된외국학술지를검토함 - 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 분야의논문은 Engineering geology에 13건, Sedimentary geology 에 9 건등이게재됨 - 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB) 분야의논문은 Journal of hydrology에 33건, Hydrological processes에 10건등이게재된것으로조사됨 - 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 분야의논문은 Agricultural water management Journal of applied geophysics에 33건이게재된것으로조사됨 - 이외에도 Earth and planetary science letters, Sedimentary geology 등의학술지에주요논문이게재된것으로조사됨 54 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

76 2 장. 동향조사및환경분석 4 절종합분석 1. 국내외정책동향분석시사점 해외정책동향을살펴보면, 미국의경우사회적필요성은높지만성공가능성이매우불확실하여민간이담당하기어려운분야에대한정부R&D 역할강화하고있으며 ( 미국 ), 안전 안심사회, 누구나활기차게생활하는사회, 국제경쟁력을지지하는활력있는사회, 환경과조화되는사회를추구하고있으며 ( 일본 ), 질적성장가속화와지속가능한성장의경제적측면에과학기술분야적용 ( 중국 ) 을하고있음 국민안전을확보하는측면에서도시의유효자원인지하수와사회인프라인지반구조물의체계적인관리기술확보를통하여사회전반의정서적안정감을향상시키고동시에재난발생을막아지속적인경제발전을추구할수있도록함 2. 국내외시장동향분석시사점 2014년우리나라국도유지관리비의경우약 7,500억원이며, 이중구조물관련유지관리비의경우 1/2 수준인 3,500억원정도이며, 일본의 1/3 정도의건설시장을가지고있는우리나라의경우 2009년일본의상하수도유지관리비약 1조 2천억원대비년간약 4,000억원의유지관리비를상하수도에사용할것으로추정되어연간약 7,000억원정도의구조물및상하수도유지관리예산을효율적으로사용할수있게함 기술개발을통하여사회전반의정서적안정감을향상시키고동시에재난발생을막음으로써지속적인경제발전을추구할수있도록함 최근산업의발전에따라도심지의대형건축구조물이나지하철공사등대규모지하굴착작업이수반되는공사가급격히증가함 3. 국내외기술동향분석시사점 친환경적이고복합기능을가진지하수및지반구조물관리를위한계측기법의개발을통하여국내외의신흥시장을창출하고, 나아가서기술경쟁력우위에의한수출및해외건설수주에기여할것으로기대됨 이러한지반굴착에있어서가장이슈가되는것은지하수유출로인한배면지반의공동 (Cavity) 화현상발생및주변지반의균열과침하등을유발되고, 더나아가주변지하수 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 55

77 의영향에대한검토가대두되고있음. 이를저감하고자학계및업계에서각종지반보강공법및차수공법이개발되고있음. 그러나이에대한적절한검토방법및기준이마련되지않아시공자의경험적판단및양심에맡기는수준임 지반굴착시지하수유출방지를위해시공하는차수그라우팅벽체에대해우리나라의지반특성을고려한차수그라우팅벽체와주변지반과의지지, 접촉상태및그라우팅구체의구조적결함을파악할수있는조사법과차수그라우팅벽체의건전도평가기술은거의전무하며, 차수그라우팅벽체의건전도평가기술을국내에적용가능한기술력으로개발하고이를사회전반의건설기준으로도입하기위해서는민간주도의투자로는어려움있음. 보다안전한사회기반마련을위해정부주도의기술및기준마련이수행되어야함 우리나라의 USN 관제시스템에필요한부품수급업체들의기술적및경영적영세한상황임. 또한저비용고품질및고신뢰성 USN 모듈및통신기술은이전에개발된적이없는첨단기술로서동기술을보유한국내기업이없으므로정부의지원이필요함. 이러한제품을개발하여사업화완성시선진국제품과경쟁이가능하므로내수및수출도가능할것으로사료됨 국외에서주로도시개발로인한지표수와지하수의통합관리의중요성이국내외적으로강조되기시작하면서다양한형태의조사및분석기법, 지침서가소개되었지만, 주로환경오염을사전에막고안전한물공급을위한목적으로기술개발이이루어졌으며국내에서는현재나타나고있는대규모도시개발로인한지하수및주변저수지수위저하, 국부적인지반침하에의한피해가능성을줄이고이를사전에예방하기위한장기관측과분석기법기술개발은시도된적이없음 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야의연도별전체특허동향을살펴보면, 거시적인관점에서 1991년부터일본출원건수의높은증가율의영향으로출원건수가증가하기시작하여, 2014년까지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야에관련된연구개발이증가추세로나타고있으며, 이는세계적으로도심지하수이용및제어의필요성이높아지고있는추세를반영하고있는것으로추측됨 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야에대해전세계기술위치를포트폴리오로분석해보면 1980 년 ~1986 년부터 2000년 ~2006 년까지출원건수와출원인수가계속증가하는성장단계를보이고있어지하수, 지반구조에대한연구개발및이에따른특허출원이급격히증가하는추세로분석되나, 좀더정확한양상을알기위해서는이후출원동향을지속적으로모니터링해야할것임 도심지광역지하수관리기술의연도별전체특허동향을살펴보면, 거시적인관점에서 1988년까지는유럽을제외하고출원건수가미미한수준이었다가, 1989 년일본에서출원이늘어나기시작하였고, 1995년이후부터출원증감이반복되면서전체적으로출원은늘어나는추세를보이고있는것으로나타남 56 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

78 2 장. 동향조사및환경분석 지반구조물주변지하수관리기술분야의연도별전체특허동향을살펴보면, 거시적인관점에서 1990년이전까지는유럽을제외하고는출원건수는전무하다가, 1990년이후일본의출원건수가급격히증가는등한국, 미국의출원증감이반복하는추세를보이고있어, 전체적으로는출원건수가증가하는경향을보이는것으로나타남 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술에대한논문의발행연도별동향을보면, 거시적인관점에서 1990년이전까지는논문발표가미비하였다가 1991년이후부터지속적으로증가세에있다가, 2006 년까지논문발표량이급증가고있다가, 현재는논문발표가줄어드는추세를보이나, 전체적인흐름상지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야의연구개발은최근 10년동안확연히늘어나고있는추세로분석됨 연도구간별세부기술동향을살펴보면 4개중분류분야에서, 재난대응지하수관리기술 (AD) 이 35% 로가장높은비울을차지하고, 그뒤로지하수계측및모니터링기술 (AC) 이 30%, 지하지반구조및매설물파악기술 (AA) 이 26%, 지하수유동물수지평가기술 (AB) 이 14% 로각각나타나고있음 지반구조물주변지하수관리기술분야의연도별전체특허동향을살펴보면, 거시적인관점에서 1990년이전까지는유럽을제외하고는출원건수는전무하다가, 1990년이후일본의출원건수가급격히증가는등한국, 미국의출원증감이반복하는추세를보이고있어, 전체적으로는출원건수가증가하는경향을보이는것으로나타남 지반구조물주변지하수관리기술에대한논문의발행연도별동향을보면, 거시적인관점에서 1985년이전까지는논문발표가미비하였다가 1991년이후부터논문발표가증가되는경향을보이고있다가, 1997년부터 2007년까지논문발표가급증하는것으로보아이시기에지반구조물주변지하수관리기술분야에대한연구개발이매우활발하게진행된것으로판단됨 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기술 (BA) 이 35% 로가장높은비울을차지하고, 그뒤로지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (BC) 이 30%, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (BD) 이 24%, 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기술 (BB) 이 18% 각각나타나고있음 도심지광역지하수및지반구조물주변지하수의계측 평가 관리기술관련분야는최근사회문제로쟁점화되어사회적이슈로부각되고있는실정이고, 현재까지도심지광역지하수에대한관리는지하수관측공의공내수위자료에절대적으로의존하고있는실정으로, 지하수의다목적활용및재난대비관점에서의관리를위한국내기술력은매우미흡한수준이며, 새로운시장창출의가능성으로기술발전의성장세를지속유지할필요가있는것으로전망되며, 도심지광역지하수관리기술 (A) 을이용하여도심지광역지하수를정밀분석하고, 지반구조물주변지하수관리기술 (B) 에적용하여도심지지반침하를방지할수있는것으로판단됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 57

79 3 기술수요및수준 예측조사 1 절기술수요조사 1. 개요 가. 기술수요조사의목적 기술수요조사는도심지지반침하와연계된지하수관리를위해기술개발이필요한기술아이템도출을목적으로함 산 학 연전문가를대상으로도심지의지하수관리를위해기술개발이필요한기술아이템에대한기술수요를조사함 기술수요조사는기술개발우선순위를파악하고기술개발과제간의효율적인자원배분방안을마련하기위한사전조사에해당됨 도심지지하수관리기술의분류체계를제시하고수요조사를실시하였으며, 기술분류체계상연구개발아이템이많이제안된기술분야는기술개발니즈가높은기술분야로볼수있음 연구개발아이템이제안되지않은기술분야는기술개발니즈가없는기술분야로볼수있음 나. 기술수요조사의절차 기술수요조사는기술수요조사설계, 기술수요조사수행, 기술수요조사결과분석, 기술수요조사결과활용순으로추진함 기술수요조사설계단계에서는기술수요조사서항목을결정하고기술수요조사대상자를설정함 기술수요조사수행단계에서는기술수요조사대상자에게조사서를발송하고회신함 기술수요조사결과분석단계에선기술분류체계와회신된기술아이템을매칭하고, 응답현황및기술분류체계별기술수요를분석함 58 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

80 3 장. 기술수요및수준 예측조사 기술수요조사결과활용단계에서는회신조사서내용으로기술분류체계, 동향및환경분석내용을보완하고, 기술아이템은후보과제로구성하여향후중점분야선정및수행과제선정에활용함 < 그림 3-1> 기술수요조사진행절차 다. 기술수요조사발송및응답개요 기술수요조사는내부연구진및외부전문가위원회를대상으로메일을발송하여조사함. [ 표 3-1] 기술수요조사발송및응답개요 구분 조사기간 2015 년 1월 12일 ~ 2월 9일 (4주간) 조사대상 내부연구진및외부전문가위원회 조사방법 이메일을통한설문조사 응답자수 총 46명 ( 산 : 22명, 학 : 17명, 연 : 7명 ) 기술수요조사응답건수 59건 내용 외부전문가위원회는정부및유관기관, 관련협회, 대기업건설사, 설계사등에재직중인전문가를그대상으로함 2. 기술수요조사분석결과 제안받은기술아이템은총 59건이며, 기술분야별로구분할경우지반구조물주변지하수관리기술분야에서가장많은 35건의기술아이템을제안받음 도심지광역지하수관리기술분야에서는총 24건의기술아이템을제안받았으며, 세부적으로는도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법분야에서가장많은 10건의기술아이템을제안받음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 59

81 지반구조물주변지하수관리기술분야에서는총 35건의기술아이템을제안받았으며, 세부적으로는건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야에서가장많은 12건의기술아이템을제안받음 가. 도심지광역지하수관리기술분야 도심지광역지하수관리기술분야에서는총 24개기술아이템을제안받았으며, 기타탐사기술분야는제안기술이없음 [ 표 3-2] 도심지광역지하수관리기술분야기술수요조사제안기술목록 중분류 도심지광역적지하지반구조및지해매설물파악기법 도심지지반굴착에따른지표수 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 제안기술 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법도심지터널및지반굴착에따른지하공동조사장비개발및 Test-bed 기반구축레이저센서를이용한지반함몰및지하공동 3-D 예측기술개발 SUE(Subsurface Utility Engineering) 기법을활용한도심지지반구조및지하매설물파악을위한프레임개발도심지지하수환경변화예측을위한광역적 3차원지하지반구조작성프로그램및적용기술도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 도심지대규모지반굴착에따른지하수 -지표수경계면상호작용실시간모니터링및분석기술개발대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수 -지반변상분석및예측1(3차원Gound water Modeling 수치해석 ) 도심지역의지하수및지질변화평가예측모델개발 도심지지하수유동및수위변화통합관리시스템개발지하수동수경사급변지점탐지를위한지하수계측및모니터링기법개발도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수 -지반변상분석및예측3( 모형실험을통한정량적해석및보강공법 ) 지하수위모니터링을통한지반함몰예측시스템개발기술도심지역지하수의모니터링시스템및이상변동분석기술개발진동감지기능이포함된지하수관측장비와지표투과형센서를활용한지하수및지반특성계측시스템자가치유혼화재기반의지하공동보수 / 보강기술개발지반굴착등인위적인지하수교란에의해발생하는지반함몰의예고시스템 (alert system) 및대책개발에관한연구동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 ( 디지털지도작성 ) 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법지하이상징후탐지를위한지하수관측시스템개발도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현지반구조및지하수관련시설에대한생애주기 (Lifecycle) 별관리를위한 3차원 BIM기반 PC와모바일연동양방향모니터링및실시간대응시스템구축 60 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

82 3 장. 기술수요및수준 예측조사 나. 지반구조물주변지하수관리기술분야 지반구조물주변지하수관리기술분야에서는총 35 개기술을제안받음 중분류 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 [ 표 3-3] 지반구조물주변지하수관리기술분야기술수요조사제안기술목록 제안기술 지반굴착및지하수개발에의한지하수유동및지반변형의통합적예측및정량적평가도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수 -지반변상분석및예측2( 실내모형실험및토사유출거동분석,3차원해석 ) 지반굴착시토사유출에의한주변지반공동형성및공동진전에대한메카니즘분석과위험도평가및관리기술지반굴착시체적손실과지하수유출에따른주변지반침하특성분석과인접구조물손상도평가기술개발지하수변동에따른지하구조물및인접구조물변상예측시뮬레이션기술지하수흐름에의한지반변상분석기법개발 지하구조물굴착및시공에따른지하수유동및영향분석관리기법피압대수층부지내건축물및지하구조물기초지반의지하수두변동폭제어기술지하수동수경사급변지점에서의지반함몰예방기법연구구조물주변지하수흐름관리를위한스마트수두계측관리시스템지하철터널유출수량평가및분석예측기술지하구조물타입에따른지하수관리기술개발지반굴착에따른도시하천건천화취약성평가기술개발지하구조물에따른지하수흐름장애에의한지반거동예측기술및배수기법개발 ( 지반과수리의융합연구과제 ) DFN 기반의지하구조물과연계된지하수흐름해석기술개발복수공법 (recharge method) 의설계및시공연구주열식강관흙막이법이용복수 (recharge well) 공법개발도심지지하수위변화대응안전한굴착공사시스템개발 지반구조물지하수유출과연계된 3차원절리구조입체영상화연구굴착주변지반내부의영상화및손상도해석기술개발지하수계측및관리효율향상화를위한지하수유속, 유향측정장비고도화도심지지반함몰예상지역의통합관리체계구축굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술도심지대규모지하개발에의한지하수영향예측및지하구조물안정성평가기술개발지하수흐름에따른미세입자유동에다른지반변상파악기법고신뢰성지하센서네트워크설계및구현기술 분포형광섬유센서 (BOTDA) 를이용한지하수및지반구조물에대한통합실시간모니터링시스템기술개발 도심지대규모지하개발에의한지하수영향예측및지하구조물안정성평가기술개발지하구조물주변지하수위단기변동성과안전관리지반구조물주변지하수관리기술분포형광섬유센싱기술을활용한지반거동및지하수관리기법적외선열화상카메라를이용한굴착공사현장의안전모니터링기술지하수위변화에의한도시지반침하측정기술지층특성을고려한지반침하방지를위한지하수위변동및영향반경관리기법개발도심지지하수위변화대응안전한굴착공사시스템개발 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 61

83 2 절기술수준및예측조사 1. 개요 가. 기술예측 / 수준조사의목적 기술예측 / 수준조사는도심지의지반침하와연계된지하수관리기술의실현시기, 기술수준등기술특성의변화속도를정량적으로평가하여과제우선순위평가를위한기초자료로활용을목적으로함 산 학 연전문가를대상으로도심지의지하수관리기술의실현시기, 기술수준, TRL단계, 중요도등를위해기술개발이필요한기술아이템에대한기술수요를조사함 기술예측 / 수준조사는도심지의지하수관리기술의기술혁신동향을예측하여이를토대로효과적인 R&D계획을수립하고합리적인의사결정방안을마련하기위한조사임 - 연구개발사업계획과전략수립에활용하기위한적합한자료와다양한예측방법을사용하여미래의기술변화에관한필요한정보를수집함 현재기술의수준을살펴봄으로써기술변화를예측하고, 이를기반으로기술개발의방향과목표를설정함 나. 기술예측 / 수준조사의절차 기술예측 / 수준조사는기술예측 / 수준조사설계, 기술예측 / 수준조사수행, 기술예측 / 수준조사결과분석, 기술예측 / 수준조사결과활용순으로추진함 기술예측 / 수준조사설계단계에서는기술예측 / 수준조사서항목을결정하고기술예측 / 수준조사대상자를설정함 - 조사항목은기술예측 / 수준조사를수행한선행연구의기술예측 / 수준조사항목을검토하여기술개발추진방향설정에시사점을줄수있는항목으로구성함 세부기술분야별최고기술보유국과국내의기술적 / 사회경제적기술실현시기, 최고기술보유국대비국내기술수준, 기술격차, 격차년도, TRL, 인프라성숙도, 기술적중요도, 기술획득방식, 정부우선시행방안등을조사항목으로설정함 기술예측 / 수준조사수행단계에서는기술예측 / 수준조사대상자에게조사서를발송하고회신함 - 기술예측 / 수준조사는 2Round 에걸친 Mini-델파이방법을활용함 62 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

84 3 장. 기술수요및수준 예측조사 응답자별로본인의 1Round 응답결과와전체조사대상자응답통계자료를함께제공하여조사항목별로전문가의합의를유도함 2Round 응답결과중양극단값을평가한조사자의응답결과를배제한값의평균치를최종결과값으로설정함 기술예측 / 수준조사결과분석단계에선기술분류체계별조사결과를분석하고, 기술수준- 중요도, 기술격차-격차추세, 기술격차-기술수준, 기술기반성숙도-중요도의포트폴리오분석을통해기술개발추진전략을설정함 기술예측 / 수준조사결과활용단계에서는분석결과를기반으로한사업추진방향설정, 후보과제우선순위도출, TRM작성등에활용함 < 그림 3-2> 기술예측 / 수준조사추진절차 다. 기술예측 / 수준조사발송및응답개요 기술수요조사는전문가자문위원회를대상으로메일을발송하여조사함 구분 조사기간 조사대상 조사방법 [ 표 3-4] 기술예측 / 수준조사발송및응답개요 내용 1 차조사기간 : 2015 년 2 월 16 일 ~ 3 월 2 일 (2 주간 ) 2 차조사기간 : 2015 년 3 월 4 일 ~ 3 월 11 일 (1 주간 ) 전문가자문위원회 이메일을통한설문조사 응답자수총 19 명 ( 산 : 5 명, 학 : 8 명, 연 : 6 명 ) 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 63

85 라. 기술예측 / 수준조사항목설정 (1) 기술실현시기 기술적실현시기 는해당기술의기술적인문제가해결되어기술이적용된최초의시작품등이실험실수준에서완료되는예상시점 (Single Point Time) 임 사회경제적실현시기 는해당기술의경제성이확보되어기술을적용한제품등이상업화되거나해당기술이사회적으로널리활용되는예상시점 (Single Point Time) 임 (2) 국내기술수준및기술격차 국내기술수준 은 `15 년현재시점에서해당기술의최고기술보유국대비국내기술수준임 기술수준의평가기준은다음과같음 [ 표 3-5] 기술예측 / 수준조사의기술수준평가기준 기술수준 설명 100% 독보적세계최고 81% ~ 99% 기술분야를선도 61% ~ 80% 선진기술의모방개량이가능 41% ~ 60% 선진기술의도입적용이가능 1% ~ 40% 연구개발능력이취약 0% 우리나라에서관련연구가전혀진행되고있지않음 기술격차 는국내기술수준이세계최고기술에도달하기까지소요되는시간 ( 단위 : 년 ) 임 기술격차추세 는세계최고기술과국내기술수준격차가어떻게변화하고있는지를나타내는지표로 5점척도로평가함 기술격차추세의평가기준은다음과같음 [ 표 3-6] 기술예측 / 수준조사의기술격차추세평가기준구분설명 5 최고기술과기술격차가 빠르게확대중 4 최고기술과기술격차가 확대중 3 최고기술과기술격차가 유지되고있음 2 최고기술과기술격차가 축소중 1 최고기술과기술격차가 빠르게축소중 64 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

86 3 장. 기술수요및수준 예측조사 (3) 기술성숙도 (TRL) 기술성숙도 (TRL) 는해당기술의국내외기술성숙도를나타내는지표임 기술성숙도 (TRL) 의평가기준은다음과같음 [ 표 3-7] 기술예측 / 수준조사의기술성숙도 (TRL) 평가기준 기술성숙도단계 설명 1단계 기초이론 / 실험등기초연구가시작되고응용연구로전환되기시작하는단계 2단계 실용목적의아이디어, 특허등개념이정립되는단계 3단계 실험실규모의기본성능평가가수행되는단계 4단계 실험실규모의핵심성능평가가수행되는단계 5단계 확정된시스템의시작품제작및성능평가가수행되는단계 6단계 파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계 7단계 신뢰성평가및수요기업평가가이뤄지는단계 8단계 시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계 9단계 사업화가완료된단계 (4) 최고기술보유국 최고기술보유기관 은 `15 년현재시점에서해당기술의최고기술을보유한국가임 (5) 기술기반성숙도 기술기반성숙도 는해당기술과관련된국내산업 / 기술연구인력, 장비등인프라수준을나타내는지표로 5점척도로제시함 기술기반성숙도의평가기준은다음과같음 [ 표 3-8] 기술예측 / 수준조사의기술기반성숙도평가기준구분설명 5 세계선도연구인력및장비등확보 4 최고기술보유국과동등한수준 3 최고기술보유국보다낮지만자체연구개발수행가능인력장비확보 2 국내관련연구인력, 장비가매우적어해외협력연구가필요한수준 1 국내관련연구인력, 장비인프라전무 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 65

87 (6) 기술적중요도 기술핵심성 은해당기술이 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술 내에서차지하는상대적인중요도를나타내는지표로 5점척도로제시함 기술핵심성의평가기준은다음과같음 [ 표 3-9] 기술예측 / 수준조사의기술핵심성평가기준구분설명 5 해당기술이 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술 내에서차지하는상대적인중요도가매우높음 4 해당기술이 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술 내에서차지하는상대적인중요도가높음 3 해당기술이 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술 내에서차지하는상대적인중요도가보통임 2 해당기술이 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술 내에서차지하는상대적인중요도가낮음 1 해당기술이 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술 내에서차지하는상대적인중요도가매우낮음 시급성 은해당기술이적정수준을구현해야하는시기를고려하여기술개발이시급한정도를나타내는지표로 5점척도로제시함 시급성의평가기준은다음과같음 [ 표 3-10] 기술예측 / 수준조사의시급성평가기준구분설명 5 적정수준구현시기를고려시기술개발이매우시급함 4 적정수준구현시기를고려시기술개발이시급함 3 적정수준구현시기를고려시기술개발이시급한정도가보통임 2 적정수준구현시기를고려시기술개발이시급하지않음 1 적정수준구현시기를고려시기술개발이전혀시급하지않음 과학기술적파급효과 는해당기술이타요소기술개발에미치는영향력을나타내는지표로 5점척도로제시함 과학기술적파급효과의평가기준은다음과같음 [ 표 3-11] 기술예측 / 수준조사의과학기술적파급효과평가기준 구분 5 타요소기술개발에미치는영향력이매우높음 4 타요소기술개발에미치는영향력이높음 3 타요소기술개발에미치는영향력이보통임 2 타요소기술개발에미치는영향력이낮음 1 타요소기술개발에미치는영향력이매우낮음 설명 66 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

88 3 장. 기술수요및수준 예측조사 (7) 기술획득방식 기술획득방식 은해당기술의기술개발을위해적합한연구주체를나타냄 기술획득방식은아래 4 개항목중하나를선택하여조사함 [ 표 3-12] 기술예측 / 수준조사의기술획득방식조사항목 구분민간자체정부개발공동기술도입및국제공동연구 설명 기술이사업에직접적용될수있거나민간의역량이우수하여민간이주도하는것이바람직함 기술의공공성이강하거나민간의역량이부족하고기초단계연구개발이필요하여정부출연연구소또는기관을중심으로정부가주도하는것이바람직함정부와민간이매칭펀드또는역할분담을통하여공동으로개발을추진하는것이바람직함 국내개발역량이미흡하거나해외우수기술의도입을통하여비용을크게절감할수있어독자적개발보다는국제공동개발또는해외기술을도입하는것이바람직함 (8) 정부우선시행방안 정부우선시행방안 은해당기술의기술적실현을위해정부가우선적으로시행해야할정책을의미함 정부우선시행방안은아래 5 개항목의중요도비중을조사함 [ 표 3-13] 기술예측 / 수준조사의정부우선시행방안조사항목 구분인력양성협력교류활성화인프라구축연구비확대 제도개선 설명해당기술에인력이절실히부족하여인력양성을위한정책적지원필요 기술의성격상다학제적연구또는산학연및국제공동연구가필요하며협력교류활성화를위한정책적지원필요기술개발을위해설비투자등의인프라구축이필요기술개발을위해연구개발비확대및신규투자가필요 규제완화 / 정책수립 / 법규제정 / 표준화지원등연구개발을촉진하기위한제도의수립또는개선이필요 2. 기술예측 / 수준조사분석결과 가. 국내외기술적실현시기 해외최고기술보유국의지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술은국내보다 7~9년이상앞서실현될것으로전망됨 해외최고기술보유국에서는 17년까지지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술이모두기술적으로실현될것으로전망됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 67

89 - 해외최고기술보유국은 16년에기술적실현시기가집중되어있음 국내는 26년까지지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술이모두기술적으로실현될것으로전망됨 - 국내는 23~ 25년에기술적실현시기가집중되어있음 해외최고기술보유국은 18년까지지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술이모두사회경제적으로실현될것으로전망됨 - 해외최고기술보유국은 16~ 18년에사회경제적실현시기가집중되어있음 국내는 27년까지지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술이모두사회경제적으로실현될것으로전망됨 - 국내는 23~ 27년에사회경제적실현시기가집중되어있음 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술의기술적실현이후사회경제적실현까지국내해외모두 1~2년이소요될것으로전망됨 < 그림 3-3> 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술의국내외기술적실현시기 < 그림 3-4> 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술의국내외사회경제적실현시기 (1) 도심지광역지하수관리기술 해외최고기술보유국의도심지광역지하수관리기술은국내보다 7~9년이상앞서실현될것으로전망됨 68 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

90 3 장. 기술수요및수준 예측조사 해외최고기술보유국은 17년까지도심지광역지하수관리기술이모두기술적으로실현될것으로전망됨 - 해외최고기술보유국의도심지광역지하수관리기술의기술적실현은 16, 17년에집중될것으로예측됨 국내는 26년까지도심지광역지하수관리기술이모두기술적으로실현될것으로전망됨 - 국내도심지광역지하수관리기술의기술적실현은 23, 24년에집중될것으로예측됨 해외는 `19년까지도심지광역지하수관리기술이모두사회경제적으로실현될것으로전망됨 - 해외도심지광역지하수관리기술의사회경제적실현은 17, 18년에집중될것으로예측됨 국내는 27년까지도심지광역지하수관리기술이모두사회경제적으로실현될것으로전망됨 - 국내도심지광역지하수관리기술의사회경제적실현은 25, 26년에집중될것으로예측됨 도심지광역지하수관리기술의기술적실현후사회경제적실현까지국내외모두 0~2년이소요될것으로전망됨 < 그림 3-5> 도심지광역지하수관리기술의기술적실현시기 < 그림 3-6> 도심지광역지하수관리기술의사회경제적실현시기 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 69

91 [ 표 3-14] 도심지광역지하수관리기술의기술적 사회경제적실현시기 기술분류체계기술적실현시기사회경제적실현시기 중분류소분류세계국내세계국내 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 SUE(Subsurface Utility Engineering) 기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3 차원지하지반구조작성프로그램 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 대규모지반굴착에따른지하수 - 지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수 - 지반변상분석및예측 도심지지표 - 지하통합물수지평가기술 도심지지하수함양및배출해석기술 도심지광역지하수환경변화예측기술 도심지통합수문해석 - 지반침하연계분석기술 도심지최적지하수관측망구성기법 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 지하수위이상변동모니터링및평가기법 도심하천 - 지하수연계모니터링기법 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 재난재해대비 3 차원지하수분포및매설물도작성기법 도심지광역지하수관리 3 차원최적영상구현 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC 와모바일연동양방향모니터링시스템 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

92 3 장. 기술수요및수준 예측조사 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 최고기술보유국의지반구조물주변지하수관리기술은국내보다 4~9년이상앞서실현될것으로전망됨 해외최고기술보유국은 16년까지지반구조물주변지하수관리기술이모두기술적으로실현될것으로전망됨 - 해외지반구조물주변지하수관리기술의기술적실현은 16년에집중될것으로예측됨 국내는 25년까지지반구조물주변지하수관리기술이모두기술적으로실현될것으로전망됨 - 국내지반구조물주변지하수관리기술의기술적실현은 25년에집중될것으로예측됨 해외는 17년까지지반구조물주변지하수관리기술이모두사회경제적으로실현될것으로전망됨 - 해외지반구조물주변지하수관리기술의사회경제적실현은 16~17 년에집중될것으로예측됨 국내는 27년까지지반구조물주변지하수관리기술이모두사회경제적으로실현될것으로전망됨 - 국내지반구조물주변지하수관리기술의사회경제적실현은 27년에집중될것으로예측됨 지반구조물주변지하수관리기술의기술적실현후사회경제적실현까지국외는 0~1년, 국내는 0~2년이소요될것으로전망됨 < 그림 3-7> 지반구조물주변지하수관리기술의기술적실현시기 < 그림 3-8> 지반구조물주변지하수관리기술의사회경제적실현시기 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 71

93 [ 표 3-15] 지반구조물주변지하수관리기술의기술적 사회경제적실현시기 기술분류체계기술적실현시기사회경제적실현시기 중분류소분류세계국내세계국내 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 도심지 3 차원지하수지도구축 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 신개념지하수측정시스템개발 도심지저속지하수대응유향 - 유속동시측정시스템 단일공다지점지하수흐름측정시스템 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 도심지지하수함양량측정시스템개발 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 IT 기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

94 3 장. 기술수요및수준 예측조사 나. 기술수준및기술격차 국내지하수관리기술의전체기술수준은 68.3% 이며, 평균기술격차는 7.1년임 지반구조물주변지하수관리기술분야 (70.6%) 의기술수준이상대적으로높고, 도심지광역지하수관리기술분야 (65.9%) 의기술수준은상대적으로낮음 도심지광역지하수관리기술분야 (6.5년) 의기술격차가상대적으로적으며, 지반구조물주변지하수관리기술분야 (7.8년) 의기술격차가상대적으로큼 < 그림 3-9> 국내지하수관리기술분야대분류별기술수준및기술격차 국내지하수관리기술의기술격차는축소추세에있음 도심지광역지하수관리기술, 지반구조물주변지하수관리기술분야모두기술격차가축소되고있으며, 상대적으로지반구조물주변지하수관리기술분야의기술격차가보다빠르게축소중인것으로나타남 < 그림 3-10> 국내지하수관리기술분야대분류별기술격차추세 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 73

95 (1) 도심지광역지하수관리기술 국내도심지광역지하수관리기술의기술수준은 65.9% 이며, 평균기술격차는 6.5년임 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템 (73.3%) 의기술수준이상대적으로높고, 도심지지반굴착에따른지표수 지하수유동및물수지평가기술 (64.8%), 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법 (63.3%), 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 (62.3%) 의기술수준은상대적으로낮음 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템 (5.0년) 의기술격차가가장적으며, 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 (7.1년) 의기술격차가상대적으로큼 < 그림 3-11> 도심지광역지하수관리기술분야중분류별기술수준및기술격차 도심지광역지하수관리기술분야의기술격차는전반적으로축소추세에있음 < 그림 3-12> 도심지광역지하수관리기술분야중분류별기술격차추세 74 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

96 3 장. 기술수요및수준 예측조사 ( 가 ) 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법의전체기술수준은 63.3% 이며, 평균기술격차는 7.0년임 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 (70.0%) 과지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 (70.0%) 의기술수준이상대적으로높고, 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 (55.0%) 의기술수준은상대적으로낮음 SUE 기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 (6.5년), 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3차원지하지반구조작성프로그램 (6.5년), 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법 (6.5년), 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 (6.5년) 의기술격차가가장적으며, 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 (8.5년) 의기술격차가상대적으로큼 < 그림 3-13> 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야소분류별기술수준및기술격차 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발을제외한도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야의기술격차는축소추세에있음 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법, SUE 기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발, 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3차원지하지반구조작성프로그램, 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법기술은기술격차가소폭축소추세에있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 75

97 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발기술은기술격차가유지되고있음 < 그림 3-14> 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야소분류별기술격차추세 ( 나 ) 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술의전체기술수준은 64.8% 이며, 평균기술격차는 6.9년임 대규모지반굴착에따른지하수-지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 (70.0%) 의기술수준이상대적으로높고, 도심지지하수함양및배출해석기술 (60.0%), 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술 (60.0%) 의기술수준은상대적으로낮음 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 (6.0년) 의기술격차가가장적으며, 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술 (9.0년) 의기술격차가상대적으로큼 76 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

98 3 장. 기술수요및수준 예측조사 < 그림 3-15> 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야소분류별기술수준및기술격차 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술을제외한도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야의기술격차는전반적으로축소되고있음 대규모지반굴착에따른지하수-지표수상호작용실시간모니터링및분석기술, 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구, 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수 -지반변상분석및예측, 도심지지표-지하통합물수지평가기술, 도심지지하수함양및배출해석기술, 도심지광역지하수환경변화예측기술은기술격차가축소추세에있음 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술분야는기술격차가유지되고있음 < 그림 3-16> 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야소분류별기술격차추세 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 77

99 ( 다 ) 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법기술의전체기술수준은 62.3% 이며, 평균기술격차는 7.1년임 도심지최적지하수관층망구성기법 (66.7%), 지하수위이상변동모니터링및평가기법 (66.7%), 도심하천-지하수연계모니터링기법 (66.7%) 의기술수준이상대적으로높고, 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 (56.7%), 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 (55.0%) 의기술수준은상대적으로낮음 도심지최적지하수관측망구성기법 (6.7년), 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 (6.7년), 지하수위이상변동모니터링및평가기법 (6.7년), 도심하천-지하수연계모니터링기법 (6.7년) 의기술격차가가장적으며, 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 (9.0년) 의기술격차가상대적으로큼 < 그림 3-17> 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법기술분야소분류별기술수준및기술격차 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법기술분야의기술격차는동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법기술을제외하고전반적으로축소추세에있음 도심지최적지하수관측망구성기법이상대적으로빠르게축소중이며, 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발, 지하수위이상변동모니터링및평가기법, 도심하천- 지하수연계모니터링기법은상대적으로완만하게축소중임 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법은기술격차가확대중에있음 78 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

100 3 장. 기술수요및수준 예측조사 < 그림 3-18> 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법기술분야소분류별기술격차추세 ( 라 ) 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템기술분야의전체기술수준은 73.3% 이며, 평균기술격차는 5.0년임 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템 (75.0%) 분야의기술수준이상대적으로높고, 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법 (71.7%) 의기술수준은상대적으로낮음 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법, 도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현, 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템의기술격차는 5.0년으로동일함 < 그림 3-19> 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템기술분야소분류별기술수준및기술격차 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 79

101 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템기술분야의기술격차추세는재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법을제외하고는축소되고있음 도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현, 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템은기술격차가축소추세에있음 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법은기술격차가유지되고있음 < 그림 3-20> 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템기술분야소분류별기술격차추세 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술분야의전체기술수준은 70.6% 이며, 평균기술격차는 7.8년임 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 (71.5%), 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 (70.8%), 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (70.8%) 의기술수준이상대적으로높고, 전축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 (69.2%) 의기술수준은상대적으로낮음 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 (8.4년) 의기술격차가가장적으며, 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 (6.6년) 의기술격차가상대적으로큼 80 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

102 3 장. 기술수요및수준 예측조사 < 그림 3-21> 지반구조물주변지하수관리기술분야중분류별기술수준및기술격차 지반구조물주변지하수관리기술분야의기술격차추세는전반적으로축소주세에있음 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법, 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법, 지하수위변화에의한도시지반침해측정기술이상대적으로빠르게축소중이며, 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템이상대적으로완만하게축소중임 < 그림 3-22> 지반구조물주변지하수관리기술분야중분류별기술격차추세 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 81

103 ( 가 ) 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법의전체기술수준은 70.8% 이며, 평균기술격차는 8.4년임 도심지 3차원지하수지도구축기술 (75.0%) 의기술수준이상대적으로높고, 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 (70.0%), 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 (70.0%), 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 (70.0%), 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 (70.0%), 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 (70.0%) 의기술수준은상대적으로낮음 도심지 3차원지하수지도구축 (5.5년 ) 의기술격차가가장적으며, 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 (9.0년), 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 (9.0년), 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 (9.0년), 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 (9.0년), 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 (9.0년) 의기술격차가상대적으로큼 < 그림 3-23> 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야소분류별기술수준및기술격차 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야의기술격차추세는도심지 3차원지하수지도구축분야를제외하고축소되고있음 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발, 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법, 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발, 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명, 지하수및토사유출에의한주변지반 82 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

104 3 장. 기술수요및수준 예측조사 공동형성원인분석분야의기술격차가축소추세에있음 도심지 3 차원지하수지도구축기술은기술격차가유지되고있음 < 그림 3-24> 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야소분류별기술격차추세 ( 나 ) 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법의전체기술수준은 69.2% 이며, 평균기술격차는 8.2년임 지하구조물종류별주변지하수흐름안정과공법 (70.0%), 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 (70.0%), 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 (70.0%), 지하수조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 (70.0%), 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 (70.0%) 분야의기술수준이상대적으로높고, 지하철및건축물의지하수유출수관리및활영기법 (65.0%) 의기술수준은상대적으로낮음 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 (6.3년) 의기술격차가상대적으로적으며, 지하구조물종류별주변지하수흐름안정과공법 (9.0년), 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 (9.0년), 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 (9.0년), 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 (9.0년) 의기술격차가상대적으로큼 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 83

105 < 그림 3-25> 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야소분류별기술수준및기술격차 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야의기술격차추세는전반적으로축소추세에있음 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법, 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술, 지하수위복원을위한지하수압력주입기법, 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법기술이상대적으로빠르게축소중이며, 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법, 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법이상대적으로완만하게축소중임 < 그림 3-26> 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야소분류별기술격차추세 84 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

106 3 장. 기술수요및수준 예측조사 ( 다 ) 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템기술의전체기술수준은 70.8% 이며, 평균기술격차는 6.6년임 단일공다지점지하수흐름측정시스템 (82.5%), 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 (82.5%) 의기술수준은상대적으로높으며, 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 (60.0%), 도심지지하수함양량측정시스템개발 (60.0%) 의기술수준은상대적으로낮음 단일공다지점지하수흐름측정시스템 (4.5년), 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 (4.5년 ) 의기술격차가상대적으로적으며, 신개념지하수측정시스템개발 (9.0년), 도심지지하수함양량측정시스템개발 (8.0년 ) 의기술격차가상대적으로큼 < 그림 3-27> 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야소분류별기술수준및기술격차 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야의기술격차추세는기술분야에따라차이가있음 신개념지하수측정시스템개발, 도심지저속지하수대응유향 유속동시측정시스템, 골착공사시발생지하수유출량실시간측정기술, 도심지지하수함양량측정시스템개발기술은기술격차가축소추세에있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 85

107 단일공다지점지하수흐름측정시스템, 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템기술은기술격차가확대추세에있음 < 그림 3-28> 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야소분류별기술격차추세 ( 라 ) 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술의전체기술수준은 71.5% 이며, 평균기술격차는 7.9년임 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 (77.5%) 분야의기술수준이상대적으로높고, IT 기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 (70.0%), 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 (70.0%), 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 (70.0%), 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 (70.0%) 분야의기술수준은상대적으로낮음 지충구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 (5.5년) 의기술격차가가장적으며, IT 기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 (9.0년), 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 (9.0년), 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 (9.0년) 분야의기술격차가상대적으로큼 86 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

108 3 장. 기술수요및수준 예측조사 < 그림 3-29> 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야소분류별기술수준및기술격차 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야의기술격차는전반적으로축소되고있음 IT 기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술, 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술, 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발, 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발분야의기술격차가축소추세에있음 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술의기술격차는유지되고있음 < 그림 3-30> 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야소분류별기술격차추세 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 87

109 다. 기술성숙도 (TRL) 지하수관리기술의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계이며, 국내기술성숙도 (TRL) 는확정된시스템의시작품제작및성능평가가수행되는단계또는파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계에있음 상대적으로지반구조물주변지하수관리기술분야의국내기술성숙도 (TRL) 수준이높으며, 국내외기술성숙도 (TRL) 격차가적음 도심지광역지하수관리기술분야는기술성숙도 (TRL) 수준이낮으며, 국외의경우신뢰성평가및수요기업의평가가이루어지는단계에있으며, 국내의경우확정된시스템의시작품제작및성능평가가수행되는단계에있음 < 그림 3-31> 지하수관리기술의대분류별국내외기술성숙도 (TRL) (1) 도심지광역지하수관리기술 도심지광역지하수관리기술분야의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는신뢰성평가및수요기업평가또는시제품제작및신기술검증 / 인증표준화수행단계에있으며, 국내기술성숙도 (TRL) 는실험실규모의핵심성능평가, 확정된시스템또는파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계에있음 기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로가장높은기술은국외의경우도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법으로시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되고있으며, 국내의경우재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템으로파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되고있음 기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로가장낮은기술은국외의경우도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술로신뢰성평가및수요기업평가가이루어지고있으며, 국내의경우도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법으로실험실규모의핵심성능평가가수행되고있음 88 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

110 3 장. 기술수요및수준 예측조사 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술이며, 격차가가장큰분야는도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야임 < 그림 3-32> 도심지광역지하수관리기술분야중분류별국내외기술성숙도 (TRL) ( 가 ) 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는신뢰성평가및수요기업평가또는시제품제작및신기술검증 / 인증표준화수행단계에있으며, 국내기술성숙도 (TRL) 는실험실규모의핵심성능평가, 확정된시스템또는파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계에있음 기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로가장높은기술은국외의경우광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법, 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3차원지하지반구조작성프로그램, 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발로시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되고있으며, 국내의경우지층별수리지질특성치분포추정및해석기술로확정된시스템의시작품제작및성능평가가수행되는단계임 기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로가장낮은기술은국외는노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법으로신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계이며, 도심지역천부지반정밀탐지를위한복함물리탐사와소형시추장비개발로실험실규모의핵심성능평가가수행되고있음 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법과지층별수리지침특성치분포추정및해석기술이며, 기술격차가 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 89

111 가장큰분야는도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발임 < 그림 3-33> 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) ( 나 ) 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 대심도 (30m 이상 ) 수직굴착기술의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화수행또는사업화가완료된단계에있으며, 국내기술성숙도 (TRL) 는파일럿규모의시작품제작및성능평가또는신뢰성평가및수요기업평가, 시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화단계에있음 국내외모두대규모지반굴착에따른지하수- 지표수상호작용실시간모니터링및분석기술분야의기술성숙도 (TRL) 수준이높으며, 국외는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계이며국내는확정된시스템의시작품제작및성능평가가수행되는단계임 기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로가장낮은기술은국외의경우도심지지하수함양및배출해석기술로신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계이며, 국내의경우도심지지하수함양및배출해석기술, 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술로확정된시스템의시작품제작및성능평가가수행되는단계임 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수-지반변상분석및예측, 도심지지표-지하통합물수지평가기술, 도심지광역지하수환경변화예측기술분야이며, 격차가가장큰분야는도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술분야임 90 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

112 3 장. 기술수요및수준 예측조사 < 그림 3-34> 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) ( 다 ) 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는신뢰성평가및수요기업평가또는시제품제작및신기술검증 / 인증표준화수행단계에있으며, 국내기술성숙도 (TRL) 는실험실규모의핵심성능평가, 확정된시스템또는파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계, 파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계에있음 국내외모두도심지최적지하수관측망구성기법분야의기술성숙도 (TRL) 수준이높으며, 국외는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되고있으며, 국내의경우파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계에있음 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법분야의기술성숙도 (TRL) 수준이낮으며, 국외는신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계에있으며구구내의경우실험실규모의핵심성능평가가수행되는단계임 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는도심지최적지하수관측망구성기법분야이며, 격차가가장큰분야는동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법분야임 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 91

113 < 그림 3-35> 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) ( 라 ) 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템기술의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계이며, 국내기술성숙도 (TRL) 는파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계임 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템분야의재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법, 도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현, 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템의국내외기술성숙도 (TRL) 수준은유사함 상대적으로도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현, 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템의국내기술성숙도 (TRL) 준이높으며, 국내외기술성숙도 (TRL) 격차가적음 < 그림 3-36> 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 92 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

114 3 장. 기술수요및수준 예측조사 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술분야의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화수행단계에있으며, 국내기술성숙도 (TRL) 는파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계또는신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계에있음 국내외모두지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야의기술성숙도 (TRL) 수준이높으며, 국외는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되고있으며, 국내는신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계에있음 기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로가장낮은기술은국외의경우지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템이며, 국내의경우건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법기술로파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계에있음 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법, 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야이며, 격차가가장큰분야는건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야임 < 그림 3-37> 지반구조물주변지하수관리기술분야중분류별국내외기술성숙도 (TRL) ( 가 ) 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계도는사업화가완료된단계이며, 국내기술성숙도 (TRL) 는신뢰성평가및수요기업평가가수행되는단계에있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 93

115 기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로가장높은기술은국외의경우대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발, 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법, 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발, 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명, 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석으로사업화가완료되었으며, 국내의경우도심지 3차원지하수지도구축기술로신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계에있음 기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로가장낮은기술은국외의경우도심지 3차원지하수지도구축기술로시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계이며, 국내의경우대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발, 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법, 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발, 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명, 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석기술로신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되고있음 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는도심지 3차원지하수지도구축기술분야임 < 그림 3-38> 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) ( 나 ) 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화수행, 또는사업화완료단계에있으며, 국내기술성숙도 (TRL) 는확정된시스템의시작품제작및성능평가, 신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계에있음 94 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

116 3 장. 기술수요및수준 예측조사 국내외모두지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법기술분야의기술성숙도 (TRL) 수준이높으며, 국외는사업화가완료된단계이며, 국내는신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계에있음 국내외모두지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법분야의기술성숙도 (TRL) 수준이낮으며, 시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화수행, 또는사업화완료단계에있으며, 국내의경우확정된시스템의시작품제작및성능평가단계에있음 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는지하구조물종류별주변지하수흐름안정과공법분야이며, 격차가가장큰분야는지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법분야임 < 그림 3-39> 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) ( 다 ) 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화수행단계와사업화가완료된단계에있으며, 국내기술성숙도 (TRL) 는확정된시스템의시작품제작및성능평가가수행되는단계, 파일럿규모의시작품제작및성능평가가수행되는단계, 신뢰성평가및수요기업평가가이루어지는단계, 시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계에있음 국내외모두단일공다지점지하수흐름측정시스템분야의기술성숙도 (TRL) 수준이높으며, 국외는사업화가완료된단계에있으며, 국내는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계에있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 95

117 국내외모두굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술분야의기술성숙도 (TRL) 수준이낮으며, 국외는시제품제작및신기술검증 / 인증 / 표준화가수행되는단계에이며, 국내는확정된시스템의시작품제작및성능평가가수행되는단계에있음 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는도심지저속지하수대응유향 -유속동시측정시스템, 단일공다지점지하수흐름측정시스템분야이며, 격차가가장큰분야는신개념지하수측정시스템개발분야임 < 그림 3-40> 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 96 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

118 3 장. 기술수요및수준 예측조사 ( 라 ) 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야의최고기술보유국기술성숙도 (TRL) 는시제품제작및신기술검증 / 인증표준화수행단계또는사업화가완료된단계에있으며, 국내기술성숙도 (TRL) 는파일럿규모의시작품제작및성능평가, 신뢰성평가및수요기업평가가수행되는단계에있음 국내외모두도심지수직굴착지중구조물종류별지하수, 지반침하통합스마트관리기술분야의기술성숙도 (TRL) 수준이높으며, 국외는사업화가완료된단계에있으며, 국내의경우신뢰성평가및수요기업평가가수행되는단계에있음 국내외모두침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발기술분야의기술성숙도 (TRL) 수준이상대적으로낮으며, 국외의경우시제품제작및신기술검증 / 인증표준화수행단계이며국내의경우파일럿규모의시작품제작및성능평가단계에있음 국내외기술성숙도 (TRL) 수준의격차가가장적은분야는침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발기술분야이며, 격차가가장작은큰분야는 IT기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술, 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술, 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발분야임 < 그림 3-41> 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야소분류별국내외기술성숙도 (TRL) 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 97

119 라. 최고기술보유국 지하수관리기술의최고기술보유국을조사한결과미국이가장많은최고기술을보유한것으로나타남 미국 86%, 일본 14% 순으로최고기술을보유한것으로나타남 < 그림 3-42> 지하수관리기술의최고기술보유국비중 (1) 도심지광역지하수관리기술 도심지광역지하수관리기술의최고기술보유국을조사한결과미국이가장많은최고기술을보유한것으로나타남 미국 79%, 일본 21% 순으로최고기술을보유한것으로나타남 < 그림 3-43> 도심지광역지하수관리기술분야최고기술보유국비중 98 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

120 3 장. 기술수요및수준 예측조사 [ 표 3-16] 도심지개착식지반굴착기술분야소분류별최고기술보유국비중 기술분류체계 최고기술보유국비중 (%) 중분류 소분류 미국 일본 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 50.0% 50.0% SUE 기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 50.0% 50.0% 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3 차원지하지반구조작성프로그램 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 50.0% 50.0% 100.0% 0.0% 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법 100.0% 0.0% 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 100.0% 0.0% 대규모지반굴착에따른지하수 - 지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 50.0% 50.0% 50.0% 50.0% 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수 - 지반변상분석및예측 50.0% 50.0% 도심지지표 - 지하통합물수지평가기술 50.0% 50.0% 도심지지하수함양및배출해석기술 100.0% 0.0% 도심지광역지하수환경변화예측기술 100.0% 0.0% 도심지통합수문해석 - 지반침하연계분석기술 50.0% 50.0% 도심지최적지하수관측망구성기법 100.0% 0.0% 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 100.0% 0.0% 지하수위이상변동모니터링및평가기법 100.0% 0.0% 도심하천 - 지하수연계모니터링기법 100.0% 0.0% 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 100.0% 0.0% 재난재해대비 3 차원지하수분포및매설물도작성기법 100.0% 0.0% 도심지광역지하수관리 3 차원최적영상구현 100.0% 0.0% 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC 와모바일연동양방향모니터링시스템 100.0% 0.0% 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 99

121 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술의최고기술보유국을조사한결과미국이가장많은최고기술을보유한것으로나타남 < 그림 3-44> 지반구조물주변지하수관리기술분야최고기술보유국비중 100 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

122 3 장. 기술수요및수준 예측조사 기술분류체계최고기술보유국비중 (%) 중분류소분류미국일본 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 [ 표 3-17] 지반구조물주변지하수관리기술분야소분류별최고기술보유국비중 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 100.0% 0.0% 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 100.0% 0.0% 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 100.0% 0.0% 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 100.0% 0.0% 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 100.0% 0.0% 도심지 3 차원지하수지도구축 100.0% 0.0% 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법 100.0% 0.0% 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 100.0% 0.0% 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 100.0% 0.0% 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 100.0% 0.0% 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 100.0% 0.0% 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 100.0% 0.0% 신개념지하수측정시스템개발 100.0% 0.0% 도심지저속지하수대응유향 - 유속동시측정시스템 100.0% 0.0% 단일공다지점지하수흐름측정시스템 100.0% 0.0% 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 100.0% 0.0% 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 100.0% 0.0% 도심지지하수함양량측정시스템개발 100.0% 0.0% 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 IT 기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 100.0% 0.0% 100.0% 0.0% 100.0% 0.0% 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 100.0% 0.0% 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 100.0% 0.0% 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 101

123 마. 기술기반 ( 인프라 ) 성숙도 국내지하수관리기술분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체수행이가능한수준인것으로나타남 < 그림 3-45> 지하수관리기술의대분류별기술기반성숙도 (1) 도심지광역지하수관리기술 국내도심지광역지하수관리기술분야의기술기반 ( 인프라 ) 은일부해외협력이필요한수준인것으로나타남 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템분야는상대적으로우수하여국내인프라를활용하여자체연구수행이가능한것으로나타남 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법, 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술, 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법은자체연구수행수행가능수준에미흡하여해외협력이필요한것으로나타남 < 그림 3-46> 도심지광역지하수관리기술분야중분류별기술기반성숙도 102 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

124 3 장. 기술수요및수준 예측조사 ( 가 ) 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야의기술기반 ( 인프라 ) 은전반적으로자체수행이가능한수준인것으로나타남 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법, SUE 기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발, 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3차원지하지반구조작성프로그램, 노이즈최소화지반탐사를토한이상대탐지기법, 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발분야의기술기반 ( 인프라 ) 은미흡하여해외협력이필요한것으로나타남 < 그림 3-47> 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법분야소분류별기술기반성숙도 ( 나 ) 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야의기술기반 ( 인프라 ) 은전반적으로자체수행이가능한수준인것으로나타남 대규모지반굴착에따른지하수- 지표수상호작용실시간모니터링및분석기술, 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구, 도심지지표-지하통합물수지평가기술, 도심지지하수함양및배출해석기술, 도심지광역지하수환경변화예측기술, 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수- 지반변상분석및예측분야의기술기반 ( 인프라 ) 은미흡하여해외협력이필요한것으로나타남 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 103

125 < 그림 3-48> 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술분야소분류별기술기반성숙도 ( 다 ) 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법분야의기술기반 ( 인프라 ) 은전반적으로자체수행이가능한수준인것으로나타남 도심지최적지하수관측망구성기법, 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발, 지하수위이상변동모니터링및평가기법, 도심하천-지하수연계모니터링기법분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법분야의기술기반 ( 인프라 ) 은전무한수준인것으로나타남 < 그림 3-49> 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법분야소분류별기술기반성숙도 104 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

126 3 장. 기술수요및수준 예측조사 ( 라 ) 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템분야의기술기반 ( 인프라 ) 은전반적으로자체수행이가능한수준인것으로나타남 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 도심지광역지하수관리 3차원최저경상구현, 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템분야는상대적으로기술기반 ( 인프라 ) 이우수한수준인것으로조사됨 < 그림 3-50> 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템분야소분류별기술기반성숙도 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 국내지반구조물주변지하수관리기술분야의기술기반 ( 인프라 ) 은전반적으로자체수행이가능한수준인것으로나타남 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야는상대적으로기술기반 ( 인프라 ) 이우수한수준인것으로조사됨 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야는자체연구수행수행가능수준에미흡하여해외협력이필요한것으로나타남 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 105

127 < 그림 3-51> 지반구조물주변지하수관리기술분야중분류별기술기반성숙도 ( 가 ) 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야의기술기반 ( 인프라 ) 은전반적으로자체수행이가능한수준인것으로나타남 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발, 지질종류별지하수에의한지반변상문석기법, 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발, 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명, 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 도심지 3차원지하수지도구축분야는상대적으로기술기반 ( 인프라 ) 이우수한수준인것으로조사됨 < 그림 3-52> 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법분야소분류별기술기반성숙도 106 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

128 3 장. 기술수요및수준 예측조사 ( 나 ) 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야를구성하는소분류기술별로기술기반 ( 인프라 ) 은전반적으로자체수행이가능한수준인것으로나타남 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법, 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술, 지하수위복원을위한지하수압력주입기법, 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법, 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법분야의기술기반 ( 인프라 ) 은미흡하여해외협력이필요한것으로나타남 < 그림 3-53> 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법분야소분류별기술기반성숙도 ( 다 ) 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야의기술기반 ( 인프라 ) 은전반적으로자체수행이가능한수준인것으로나타남 신개념지하수측정시스템개발, 도심지저속지하수대응유향- 유속동시측정시스템, 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술, 도심지지하수함양량측정시스템개발분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 단일공다지점지하수흐름시스템측정시스템, 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템분야는상대적으로기술기반 ( 인프라 ) 이우수한수준인것으로조사됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 107

129 < 그림 3-54> 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템분야소분류별기술기반성숙도 ( 라 ) 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체수행이가능한수준인것으로나타남 IT기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술, 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발, 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술, 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발분야의기술기반 ( 인프라 ) 은자체연구수행이가능한수준인것으로조사됨 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술분야는상대적으로기술기반 ( 인프라 ) 이우수한수준인것으로조사됨 < 그림 3-55> 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술분야소분류별기술기반성숙도 108 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

130 3 장. 기술수요및수준 예측조사 바. 기술획득방식 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술의기술획득방식은대체적으로정부주도 (75%) 로기술을획득하여야하는것으로나타남 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술을구성하는대분류기술모두정부주도기술획득이적절한것으로조사됨 [ 표 3-18] 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술대분류별기술획득방식조사결과 분야 지하수관리기술 대분류 기술획득방식 민간주도정부주도정부 - 민간공동기술도입및국제공동연구 전체 12% 75% 11% 2% 도심지광역지하수관리기술지반구조물주변지하수관리기술 17% 71% 10% 2% 7% 79% 12% 2% < 그림 3-56> 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술분야기술획득방식조사결과 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 109

131 (1) 도심지광역지하수관리기술 도심지광역지하수관리기술의기술획득방식은정부주도 (71%) 로기술을획득하여야하는것으로나타남 도심지광역지하수관리기술을구성하는소분류기술대부분이정부주도기술획득이적절한것으로조사됨 - 지반구조및지하수관련시설 BIM기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템은민간주도기술획득이적절한것으로조사됨 < 그림 3-57> 도심지광역지하수관리기술분야기술획득방식조사결과 110 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

132 3 장. 기술수요및수준 예측조사 [ 표 3-19] 도심지광역지하수관리기술분야소분류별기술획득방식조사결과 중분류 기술분류체계 소분류 민간 정부 정부 / 민간공동 기술도입및국제공동연구 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 0% 100% 0% 0% 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법 SUE(Subsurface Utility Engineering) 기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3 차원지하지반구조작성프로그램 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 50% 50% 0% 0% 50% 50% 0% 0% 50% 50% 0% 0% 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법 0% 100% 0% 0% 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 0% 100% 0% 0% 대규모지반굴착에따른지하수 - 지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 33% 33% 33% 0% 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수 - 지반변상분석및예측 0% 67% 33% 0% 0% 67% 33% 0% 도심지지표 - 지하통합물수지평가기술 0% 100% 0% 0% 도심지지하수함양및배출해석기술 0% 100% 0% 0% 도심지광역지하수환경변화예측기술 0% 100% 0% 0% 도심지통합수문해석 - 지반침하연계분석기술 0% 100% 0% 0% 도심지최적지하수관측망구성기법 0% 100% 0% 0% 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 33% 33% 0% 33% 지하수위이상변동모니터링및평가기법 0% 67% 33% 0% 도심하천 - 지하수연계모니터링기법 0% 67% 33% 0% 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 0% 100% 0% 0% 재난재해대비 3 차원지하수분포및매설물도작성기법 50% 50% 0% 0% 도심지광역지하수관리 3 차원최적영상구현 33% 33% 33% 0% 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC 와모바일연동양방향모니터링시스템 67% 33% 0% 0% 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 111

133 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술의기술획득방식은정부주도 (79%) 로기술을획득하여야하는것으로나타남 도심지광역지하수관리기술을구성하는소분류기술대부분이정부주도기술획득이적절한것으로조사됨 - 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술은정부-민간공동기술획득이적절한것으로조사됨 < 그림 3-58> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술획득방식조사결과 112 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

134 3 장. 기술수요및수준 예측조사 [ 표 3-20] 지반구조물주변지하수관리기술분야소분류별기술획득방식조사결과 중분류 기술분류체계 소분류 민간 정부 정부 / 민간공동 기술도입및국제공동연구 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 0% 100% 0% 0% 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 0% 100% 0% 0% 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 0% 50% 0% 50% 0% 100% 0% 0% 0% 100% 0% 0% 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 도심지 3 차원지하수지도구축 0% 50% 50% 0% 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법 0% 100% 0% 0% 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 0% 100% 0% 0% 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 0% 100% 0% 0% 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 0% 50% 50% 0% 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 0% 100% 0% 0% 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 0% 100% 0% 0% 신개념지하수측정시스템개발 0% 100% 0% 0% 도심지저속지하수대응유향 - 유속동시측정시스템 50% 50% 0% 0% 단일공다지점지하수흐름측정시스템 50% 50% 0% 0% 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 50% 50% 0% 0% 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 0% 33% 67% 0% 도심지지하수함양량측정시스템개발 0% 100% 0% 0% 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 0% 50% 50% 0% 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 IT 기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 0% 100% 0% 0% 0% 50% 50% 0% 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 0% 100% 0% 0% 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 0% 100% 0% 0% 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 113

135 사. 정부우선시행방안 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술의기술적실현을위해정부가우선적으로시행해야할방안은연구비확대인것으로나타남 2개분야공통적으로연구비확대가가장시급한것으로나타났으며, 다음으로인프라구축이필요한것으로나타남 < 그림 3-59> 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술정부우선시행방안조사결과 분야대분류인력양성협력교류활성화 지하수관리기술 [ 표 3-21] 지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술대분류별정부우선시행방안조사결과 인프라구축 연구비확대 제도개선 전체 19.2% 12.7% 22.1% 28.6% 17.5% 도심지광역지하수관리기술지반구조물주변지하수관리기술 20.6% 13.4% 23.6% 26.0% 16.3% 17.8% 11.9% 20.5% 31.1% 18.7% 114 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

136 3 장. 기술수요및수준 예측조사 (1) 도심지광역지하수관리기술 도심지광역지하수관리기술분야의기술적실현을위해정부가우선적으로시행해야할방안은연구비확대인것으로나타남 도심지광역지하수관리기술의대부분이연구비확대가가장시급한것으로나타났음 - 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구는제도개선이가장시급한것으로나타남 - 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법은인프라구축이가장시급한것으로나타남 - 대규모지반굴착에따른지하수-지표수상호작용실시간모니터링및분석기술, 도심지최적지하수관측망구성기법은연구비확대와함께인프라구축이가장시급한것으로나타남 < 그림 3-60> 도심지광역지하수관리기술분야정부우선시행방안조사결과 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 115

137 [ 표 3-22] 도심지광역지하수관리기술분야소분류별정부우선시행방안조사결과 중분류 기술분류체계 소분류 인력양성 협력교류활성화 인프라구축 연구비확대 제도개선 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 22.5% 15.0% 22.5% 25.0% 15.0% 도심지광역적지하지반구조및지하매설물파악기법 SUE(Subsurface Utility Engineering) 기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3 차원지하지반구조작성프로그램 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 22.5% 15.0% 22.5% 25.0% 15.0% 22.5% 15.0% 22.5% 25.0% 15.0% 22.5% 15.0% 22.5% 25.0% 15.0% 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법 22.5% 15.0% 22.5% 25.0% 15.0% 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 22.5% 15.0% 20.0% 25.0% 17.5% 대규모지반굴착에따른지하수 - 지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 18.3% 13.3% 26.7% 26.7% 15.0% 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술 도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법 재난 / 재해대응 3 차원지하수관리시스템 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수 - 지반변상분석및예측 21.7% 11.7% 16.7% 23.3% 26.7% 20.0% 13.3% 23.3% 26.7% 16.7% 도심지지표 - 지하통합물수지평가기술 21.7% 11.7% 23.3% 26.7% 16.7% 도심지지하수함양및배출해석기술 21.7% 11.7% 23.3% 26.7% 16.7% 도심지광역지하수환경변화예측기술 21.7% 11.7% 20.0% 26.7% 20.0% 도심지통합수문해석 - 지반침하연계분석기술 22.5% 12.5% 20.0% 25.0% 20.0% 도심지최적지하수관측망구성기법 18.3% 13.3% 26.7% 26.7% 15.0% 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 18.3% 15.0% 23.3% 26.7% 16.7% 지하수위이상변동모니터링및평가기법 21.7% 13.3% 23.3% 26.7% 15.0% 도심하천 - 지하수연계모니터링기법 21.7% 11.7% 23.3% 26.7% 16.7% 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 22.5% 12.5% 20.0% 25.0% 20.0% 재난재해대비 3 차원지하수분포및매설물도작성기법 18.3% 13.3% 31.7% 20.0% 16.7% 도심지광역지하수관리 3 차원최적영상구현 18.3% 13.3% 25.0% 30.0% 13.3% 지반구조및지하수관련시설 BIM 기반 PC 와모바일연동양방향모니터링시스템 18.3% 13.3% 25.0% 30.0% 13.3% 116 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

138 3 장. 기술수요및수준 예측조사 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술의기술적실현을위해정부가우선적으로시행해야할방안은연구비확대인것으로나타남 지반구조물주변지하수관리기술의대부분이연구비확대가가장시급한것으로나타났음 - 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법, 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발은제도개선이가장시급한것으로나타남 - 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발, 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술은협력교류가가장시급한것으로나타남 - 도심지 3차원지하수지도구축, 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술은연구비확대와함께인프라구축이가장시급한것으로나타남 < 그림 3-61> 지반구조물주변지하수관리기술분야정부우선시행방안조사결과 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 117

139 [ 표 3-23] 지반구조물주변지하수관리기술분야소분류별정부우선시행방안조사결과 중분류 기술분류체계 소분류 인력양성 협력교류활성화 인프라구축 연구비확대 제도개선 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 20.0% 25.0% 15.0% 25.0% 15.0% 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 지하수및지반구조물통합계측및관리효율향상을위한신개념시스템 도심지 3 차원지하수지도구축 15.0% 10.0% 30.0% 30.0% 15.0% 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 15.0% 10.0% 20.0% 25.0% 30.0% 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 13.3% 6.7% 13.3% 53.3% 13.3% 신개념지하수측정시스템개발 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 도심지저속지하수대응유향 - 유속동시측정시스템 15.0% 10.0% 20.0% 40.0% 15.0% 단일공다지점지하수흐름측정시스템 15.0% 10.0% 20.0% 40.0% 15.0% 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 15.0% 10.0% 20.0% 40.0% 15.0% 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 10.0% 43.3% 16.7% 20.0% 10.0% 도심지지하수함양량측정시스템개발 20.0% 10.0% 25.0% 30.0% 15.0% 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 15.0% 10.0% 30.0% 30.0% 15.0% 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술 IT 기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 15.0% 10.0% 20.0% 25.0% 30.0% 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 20.0% 10.0% 20.0% 30.0% 20.0% 118 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

140 3 장. 기술수요및수준 예측조사 아. 기술수준-중요도포트폴리오분석 4분면별전략은기술수준과기술의중요도를축으로함 Ⅰ : 재원에따라적극적인투자로기술수준향상을추구해야하는영역 Ⅱ : 기술혁신을통해더넓은시장창출이가능한유망한영역 Ⅲ : 기술및시장변화에따른대응이필요한영역 Ⅳ : 기술시급성이나파급효과는상대적으로크지않으나, 다른핵심기술과의연계성을전략적으로고려해야하는영역 < 그림 3-62> 기술수준 - 중요도포트폴리오 (1) 도심지광역지하수관리기술 도심지광역지하수관리기술분야의기술수준-중요도포트폴리오분석결과대부분 Ⅲ, Ⅳ영역에포함되는것으로나타남 A18( 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 ) 은 Ⅰ영역에포함되어재원에따라적극적인투자로기술수준향상을추구해야함 A1( 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 ) 은 Ⅱ영역에포함되어기술혁신을통해더넓은시장창출이가능함 A2(SUE 기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 ), A3( 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3차원지하지반구조작성프로그램 ), A4( 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 ), A5( 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법 ), A10( 도심지지표-지하통합물수지평가기술 ), A11( 도심지지하 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 119

141 수함양및배출해석기술 ), A12( 도심지광역지하수환경변화예측기술 ), A13( 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술 ), A14( 도심지최적지하수관측망구성기법 ), A15( 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 ), A16( 지하수위이상변동모니터링및평가기법 ), A17( 도심하천-지하수연계모니터링기법 ) 은 Ⅲ영역에포함되어기술및시장변화에따른대응이필요함 A6( 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 ), A7( 대규모지반굴착에다른지하수- 지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 ), A8( 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 ), A9( 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수- 지반변상분석및예측 ), A19( 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법 ), A20( 도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현 ), A21( 지반구조및지하수관련시설 BIM기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템 ) 은 Ⅳ영역에포함되어기술시급성이나파급효과는상대적으로크지않으나, 다른핵심기술과의연계성을전략적으로고려해야함 < 그림 3-63> 도심지광역지하수관리기술분야기술수준 - 중요도포트폴리오 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술분야의기술수준-중요도포트폴리오분석결과대부분 Ⅱ, Ⅳ영역에포함되는것으로나타남 B17( 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 ) 은 Ⅰ영역에포함되어재원에따라적극적인투자로기술수준향상을추구해야함 120 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

142 3 장. 기술수요및수준 예측조사 B1( 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 ), B2( 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 ), B3( 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 ), B4( 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 ), B5( 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 ), B7( 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법 ), B8( 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 ), B9( 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 ), B10( 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 ), B11( 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 ), B13( 신개념지하수 Z측정시스템개발, B20(IT 기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 ), B21( 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 ), B22( 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 ), B23( 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 ) 은 Ⅱ영역에포함되어기술혁신을통해더넓은시장창출이가능함 B12( 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 ), B18( 도심지지하수함양량측정시스템개발 ) 은 Ⅲ영역에포함되어기술및시장변화에따른대응이필요함 B6( 도심지 3차원지하수지도구축 ), B14( 도심지저속지하수대응유향-유속동시측정시스템 ), B15( 단일공다지점지하수흐름측정시스템 ), B16( 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 ), B19( 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 ) 은 Ⅳ영역에포함되어기술시급성이나파급효과는상대적으로크지않으나, 다른핵심기술과의연계성을전략적으로고려해야함 < 그림 3-64> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술수준 - 중요도포트폴리오 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 121

143 자. 기술격차-격차추세포트폴리오분석 4분면별전략은기술격차추세과기술격차를축으로함. Ⅰ : 지속적인모니터링및관리-유지하거나최고기술수준에이르기위한기술개발을고려하는영역 Ⅱ : 기술개발을가속화할필요가있는영역 Ⅲ : 기술격차가확대되는이유를조기에파악하여이에대한대응이필요한영역 Ⅳ : 효과적인기술개발전략이마련되지않는다면자체개발이외의전략을구사해야하는영역 < 그림 3-65> 기술격차 - 격차추세포트폴리오 (1) 도심지광역지하수관리기술 도심지광역지하수관리기술분야의기술격차-격차추세포트폴리오분석결과주로 Ⅰ, Ⅲ영역에포함되는것으로나타남 A6( 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 ), A7( 대규모지반굴착에따른지하수 -지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 ), A8( 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 ), A9( 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수-지반변상분석및예측 ), A10( 도심지지표-지하통합물수지평가기술 ), A11( 도심지지하수함양및배출해석기술 ), A12( 도심지광역지하수환경변화예측기술 ), A14( 도심지최적지하수관측망구성기법 ), A15( 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 ), A16( 지하수위이상변동모니터링및평가기법 ), A17( 도심하천-지하수연계모니터링기법 ) 은 Ⅰ영역에포함되어지속적인모니터링및관리-유지하거나최고기술수준에이 122 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

144 3 장. 기술수요및수준 예측조사 르기위한기술개발을고려해야함 A1( 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 ) 은 Ⅱ영역에포함되어기술개발을가속화할필요가있음 A2(SUE기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 ), A3( 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3차원지하지반구조작성프로그램 ), A5( 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법 ), A19( 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법 ), A20( 도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현 ), A21( 지반구조및지하수관련시설 BIM기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템 ) 은 Ⅲ영역에포함되어기술격차가확대되는이유를조기에파악하여이에대한대응이필요함 A4( 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 ), A13( 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술 ), A18( 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 ) 은 Ⅳ영역에포함되어효과적인기술개발전략이마련되지않는다면자체개발이외의전략을구사해야함 < 그림 3-66> 도심지광역지하수관리기술분야기술격차 - 격차추세포트폴리오 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술분야의기술격차-격차추세포트폴리오분석결과대부분 Ⅱ, Ⅲ영역에포함되는것으로나타남 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 123

145 B17( 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 ) 은 Ⅰ영역에포함되어지속적인모니터링및관리-유지하거나최고기술수준에이르기위한기술개발을고려해야함 B1( 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 ), B2( 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 ), B3( 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 ), B4( 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 ), B5( 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 ), B7( 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법 ), B8( 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 ), B9( 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 ), B11( 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 ), B13( 신개념지하수측정시스템개발 ), B20(IT기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 ), B22( 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 ), B23( 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 ) 은 Ⅱ영역에포함되어기술개발을가속화할필요가있음 B6( 도심지 3차원지하수지도구축 ), B10( 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 ), B12( 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 ), B14( 도심지저속지하수대응유향-유속동시측정시스템 ), B15( 단일공다지점지하수흐름측정시스템 ), B16( 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 ), B19( 도심지지하수함양량측정시스템개발 ), B21( 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 ) 은 Ⅲ영역에포함되어기술격차가확대되는이유를조기에파악하여이에대한대응이필요함 B18( 도심지지하수함양량측정시스템개발 ) 은 Ⅳ영역에포함되어효과적인기술개발전략이마련되지않는다면자체개발이외의전략을구사해야함 < 그림 3-67> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술격차 - 격차추세포트폴리오 124 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

146 3 장. 기술수요및수준 예측조사 차. 기술격차-기술수준포트폴리오분석 4분면별전략은기술격차와기술수준평균을축으로함 Ⅰ : 기술수준을끌어올리고자한다면정부의역할이매우중요한영역 Ⅱ : 기술격차해소를위한정부역할확대를고려할필요가있는영역 Ⅲ : 기술수준향상을위한정부-민간의역할을적절히고려해야하는영역 Ⅳ : 세계최고수준의기술을확보하기위한민간의역할증대가필요한영역 < 그림 3-68> 기술격차 - 기술수준포트폴리오 (1) 도심지광역지하수관리기술 도심지광역지하수관리기술분야의기술수준-기술격차포트폴리오분석결과대부분 Ⅲ, Ⅳ영역에포함되는것으로나타남 A4( 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 ), A13( 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술 ), A18( 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 ) 은 Ⅰ영역에포함되어기술수준을끌어올리고자한다면정부의역할이매우중요함 A1( 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 ) 은 Ⅱ영역에포함되어기술격차해소를위한정부역할확대를고려할필요가있음 A2(SUE기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 ), A3( 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3차원지하지반구조작성프로그램 ), A5( 노이즈최소화지반 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 125

147 탐사를통한이상대탐지기법 ), A10( 도심지지표-지하통합물수지평가기술 ), A11( 도심지지하수함양및배출해석기술 ), A12( 도심지광역지하수환경변화예측기술 ), A14( 도심지최적지하수관측망구성기법 ), A15( 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 ), A16( 지하수위이상변동모니터링및평가기법 ), A17( 도심하천-지하수연계모니터링기법 ) 은 Ⅲ영역에포함되어기술수준향상을위한정부-민간의역할을적절히고려해야함 A6( 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 ), A7( 대규모지반굴착에따른지하수 -지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 ), A8( 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 ), A9( 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수-지반변상분석및예측 ), A19( 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법 ), A20( 도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현 ), A21( 지반구조및지하수관련시설 BIM기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템 ) 은 Ⅳ영역에포함되어세계최고수준의기술을확보하기위한민간의역할증대가필요함 < 그림 3-69> 도심지광역지하수관리기술분야기술격차 - 기술수준포트폴리오 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술분야의기술수준-기술격차포트폴리오분석결과대부분 Ⅱ, Ⅳ영역에포함되는것으로나타남 B18( 도심지지하수함양량측정시스템개발 ) 은 Ⅰ영역에포함되어기술수준을끌어올리고자한다면정부의역할이매우중요함 126 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

148 3 장. 기술수요및수준 예측조사 B1( 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 ), B2( 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 ), B3( 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 ), B4( 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 ), B5( 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 ), B7( 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법 ), B8( 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 ), B9( 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 ), B11( 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 ), B13( 신개념지하수측정시스템개발 ), B20(IT기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 ), B22( 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 ), B23( 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 ) 은 Ⅱ영역에포함되어기술격차해소를위한정부역할확대를고려할필요가있음 B12( 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 ), B17( 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 ) 은 Ⅲ영역에포함되어기술수준향상을위한정부-민간의역할을적절히고려해야함 B6( 도심지 3차원지하수지도구축 ), B10( 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 ), B14( 도심지저속지하수대응유향- 유속동시측정시스템 ), B15( 단일공다지점지하수흐름측정시스템 ), B16( 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 ), B19( 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 ), B21( 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 ) 은 Ⅳ영역에포함되어세계최고수준의기술을확보하기위한민간의역할증대가필요함 < 그림 3-70> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술격차 - 기술수준포트폴리오 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 127

149 카. 기술기반성숙도-중요도포트폴리오분석 4분면별전략은기술기반성숙도과평균중요도를축으로함. Ⅰ : 기술기반관리-유지영역 Ⅱ : 기술개발추진과동시에기술기반을지속적으로확대해나아갈필요가있는영역 Ⅲ : 점진적으로기술기반을확보해나아가야할영역 Ⅳ : 기술기반확보가시급한영역 < 그림 3-71> 기술기반성숙도 - 중요도포트폴리오 (1) 도심지광역지하수관리기술 도심지광역지하수관리기술분야의기술중요도-기반성숙도포트폴리오분석결과대부분 Ⅲ영역에포함되는것으로나타남 A20( 도심지광역지하수관리 3차원최적영상구현 ), A21( 지반구조및지하수관련시설 BIM기반 PC와모바일연동양방향모니터링시스템 ) 은 Ⅰ영역에포함되어기술기반관리-유지가이루어져야함 A2(SUE기법기반도심지지반구조및매설물탐지프레임개발 ), A3( 도심지지하수환경변화예측을위한광역 3차원지하지반구조작성프로그램 ), A4( 도심지역천부지반정밀탐지를위한복합물리탐사와소형시추장비개발 ), A5( 노이즈최소화지반탐사를통한이상대탐지기법 ), A6( 지층별수리지질특성치분포추정및해석기술 ), A7( 대규모지반굴착에따른지하수- 지표수상호작용실시간모니터링및분석기술 ), A8( 대규모지 128 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

150 3 장. 기술수요및수준 예측조사 하개발이지하수위변동에미치는영향평가기법연구 ), A9( 도심지지반굴착에따른지하수유동및지하수- 지반변상분석및예측 ), A10( 도심지지표-지하통합물수지평가기술 ), A11( 도심지지하수함양및배출해석기술 ), A12( 도심지광역지하수환경변화예측기술 ), A13( 도심지통합수문해석-지반침하연계분석기술 ), A14( 도심지최적지하수관측망구성기법 ), A15( 첨단장비를활용한지하유출수계측기법개발 ), A16( 지하수위이상변동모니터링및평가기법 ), A17( 도심하천-지하수연계모니터링기법 ), A19 ( 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법 ) 은 Ⅲ영역에포함되어점진적으로기술기반을확보해나아가야함 A1( 광역적지하지반구조및지하매설물탐지기법 ), A18( 동공 / 싱크홀사전징후모니터링첨단기법 ) 은 Ⅳ영역에포함되어기술기반확보가시급함 < 그림 3-72> 도심지광역지하수관리기술분야기술기반성숙도 - 중요도포트폴리오 (2) 지반구조물주변지하수관리기술 지반구조물주변지하수관리기술분야의기술중요도-성숙도포트폴리오분석결과대부분 Ⅰ, Ⅳ영역에포함되는것으로나타남 B6( 도심지 3차원지하수지도구축 ), B15( 단일공다지점지하수흐름측정시스템 ), B16( 구조물주변지하수관측망관리용고안정성통신데이터장애관리및자동복구시스템 ), B19( 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술 ) 은 Ⅰ영역에포함되어기술기반관리-유지가이루어져야함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 129

151 B12( 지하철및건축물의지하수유출수관리및활용기법 ), B14( 도심지저속지하수대응유향-유속동시측정시스템 ), B18( 도심지지하수함양량측정시스템개발 ) 은 Ⅲ영역에포함되어점진적으로기술기반을확보해나아가야함 B1( 대형구조물주변에서의지질유형별지하수위유지기술개발 ), B2( 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법 ), B3( 지하수와지반변형을동시에고려한모델프로그램개발 ), B4( 모형시험을통한지하수및지하구조물의상관관계규명 ), B5( 지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 ), B7( 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법 ), B8( 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 ), B9( 지하수위복원을위한지하수압력주입기법 ), B10( 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법 ), B11( 지하수관측공을이용한지하구조물주변관리기법 ), B13( 신개념지하수측정시스템개발 ), B17( 굴착공사시발생지하수유출량실시간측정기술 ), B20(IT기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술 ), B21( 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 ), B22( 지하수위변화에따른구조물기초건전도평가기술 ), B23( 도로주행형도시지반침하측정및관리시스템개발 ) 은 Ⅳ영역에포함되어기술기반확보가시급함 < 그림 3-73> 지반구조물주변지하수관리기술분야기술기반성숙도 - 중요도포트폴리오 130 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

152 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 4 연구개발과제구성및추진전략 1 절 SWOT/Issue-Tree 분석 1. SWOT 분석 가. 개요 SWOT 분석을통해동향분석시사점을내부환경요인및외부환경요인으로정리하고, 포지션별전략을도출함 SWOT 분석은기획연구진브레인스토밍을통해작성함 (1) 강점 (Strength) 및약점 (Weakness) 분석 타국가및조직과비교하여상대적으로우수하거나부족한부분을제시하였음 강점및약점은 "2장. 동향조사및환경분석 " 결과중내부요인을강점과약점으로다시구분하여키워드를작성하는방법으로구성하였음 - 강점및약점은주요선진 경쟁국가및기관대비핵심경쟁력, 노하우, 자원, 전문인력등의관점에서정리하였음 (2) 기회 (Opportunity) 및위협 (Threat) 요인분석 대외환경변화로인하여새롭게발생하는기회요인및불안요인등을제시하였음 기회및위협요인은 "2장. 동향조사및환경분석 " 결과중외부요인을기회와위협요인으로구분하여정리하였음 - 기회및위협요인은국가별기술의융합추세, 해외주요국대비정책적장려정도, 국내외기술수요차이, 국가별시장성장의차이, 해외주요국의기술개발전략등의관점에서정리하였음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 131

153 (3) 포지션별전략수립 제시된내부강점 (S) 및약점 (W), 외부기회 (O) 및위협 (T) 요인을분석하고, SO/WO/ST/WT 의포지션별전략을수립하였음 SO전략은강점을이용하여기회요인을활용하는전략임 ST전략은강점을이용하여위협요인을극복하는전략임 WO전략은기회를이용하여약점을줄이는전략임 WT전략은위협과약점을최소화하는전략임 나. 내외부요인분석 (1) 강점 (Strength) 분석 국민안전처신설등지반재해저감을위한정부의적극적의지 IT 기반산업의기술수준우수 (2) 약점 (Weakness) 분석 지하수의영향에의한지반구조물의안전에관한연구는전무한상태 국내지하수관리관련기업이영세함 국내지하수관리및조사계측기술미흡 (3) 기회 (Opportunity) 분석 지하수관리를위한센서관리및네트워크기술분야는고부가가치창출가능 대심도지하공간의개발이활발하게추진 국내지중환경에부합하는조사 / 탐사필요성및인식도향상 (4) 위협 (Threat) 분석 기후변화등으로수문환경이수시로변화하여지반의미세한불안전성이과거보다증가 일본의조사 / 탐사기술및장비는기술경쟁력에서우위 미국, 일본등선진국들은체계적인지반재해대응방안보유 132 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

154 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 다. 포지션별전략수립 (1) SO 전략 우수한장비와 IT 기술을바탕으로 IT 기반으로센서및네트워크기술의해외진출추진 (2) ST 전략 정부의적극적인 R&D 를통한조사 / 탐사장비기술격차축소 (3) WO 전략 국내환경에부합하는한국형지하수관리및조사계측기술확보 국내지중환경에부합하는지하수관리및조사계측전문인력양성 (4) WT 전략 해외선진지반재해대응체계벤치마킹 해외기업의시장잠식에대비한국내지하수관리산업보호육성 내부환경분석 강점 (S) 약점 (W) * 국민안전처신설등지반재해저감을위한정부의적극적의지 * IT 기반산업의기술수준우수 * 지하수의영향에의한지반구조물의안전에관한연구는전무한상태 * 국내지하수관리관련기업이영세함 * 국내지하수관리및조사계측기술미흡 외부환경분석 기회 (O) 위험 (T) * 지하수관리를위한센서관리및네트워크기술분야는고부가가치창출가능 * 대심도지하공간의개발이활발하게추진 * 국내지중환경에부합하는조사 / 탐사필요성및인식도향상 * 기후변화등으로수문환경이수시로변화하여지반의미세한불안전성이과거보다증가 * 일본의조사 / 탐사기술및장비는기술경쟁력에서우위 * 미국, 일본등선진국들은체계적인지반재해대응방안보유 SO 전략 o 우수한장비와 IT 기술을바탕으로 IT 기반으로센서및네트워크기술의해외진출추진 WO 전략 o 국내환경에부합하는한국형지하수관리및조사계측기술확보 o 국내지중환경에부합하는지하수관리및조사계측전문인력양성 ST 전략 o 정부의적극적인 R&D 를통한조사 / 탐사장비기술격차축소 WT 전략 o 해외선진지반재해대응체계벤치마킹 o 해외기업의시장잠식에대비한국내지하수관리산업보호육성 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 133

155 2. Issue-Tree 분석 가. 개요 Issue-Tree분석은동향분석결과로부터 R&D Needs를도출하기위해수행함 Issue-Tree분석은기획연구진브레인스토밍을통해작성함 - 기획연구진브레인스토밍을통해국내외정책 / 기술 / 시장동향조사결과를기반으로관련키워드를정리함 - 개별키워드는이슈트리를통해체계적으로세분화하고주요이슈를도출함 - 기획연구진브레인스토밍을통해이슈를해결하기위한 R&D Needs를도출함 나. 주요정책 시장 기술동향 (1) 주요정책동향 국민행복 / 글로벌가치창조관점에서 Value Creator 20 중점프로젝트발굴중 시설물유지관리 R&D사업비중확대추세 국토교통분야에서는재난재해대비시설물안전성강화산업경쟁력강화전략추진 예방중심의선제적재난대비시스템구축추진 세월호사건이후국민안전처신설 서울시는지하수감소로장기적관점에서도심지지하수관리방안모색 (2) 주요시장동향 지반유동발생시막대한인적 물적피해손실유발 단순복구비용외사회적비용발생 지하수관리분야관련기업은영세함 지반조사장비는해외업체에의존 지하수관리미흡으로지반침하및지하매설물에대한피해발생 (3) 주요기술동향 도시개발에따른지하수위변화및오염현상에대한체계적연구미흡 국내는관측공에의존하여지하수관리 도심지지하수체계적관리및운영기술미비 지하수의다목적활용을고려한효율적 / 과학적기술미흡 134 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

156 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 다. 주요이슈및 R&D Needs (1) 주요이슈 전주기관점의안전관리요구 지하수관리관련산업육성 지하수변동을고려한설계시공기준확립 국내환경고려모니터링및대응책수립필요 정부주도의지하수체계적관리 지하수관리산업활성화를위한상품개발필요 국내는사전조사및운영미흡 신뢰도가높은지하수모니터링필요 (2) R&D Needs 지하구조물주변지하수상시모니터링및통합관제시스템 지하수변동고려지반변형예측및설계시공 ( 지반변형방지공법등 ) 기준 함몰예방을위한지하수관리가이드라인, 지침, 정책제안 지하수다목적활용기술필요 ( 지반위험도평가, 이상징후탐지기술개발등 ) 국내환경여건에부합하는정밀한지하수계측결과해석기술 정밀한지하수계측기술 ( 지반함몰측정용센서등 ) 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 135

157 2 절비전및목표 1. 비전 지하수관리연구개발사업의비전은 효율적인지하수관리로안전한도시생활확보 로설정함 비전설정근거 고부가가치영역인지하수계측센서및네트워크기술해외진출로국내기업수익성확대 국내환경에부합하는한국형지하수관리및조사계측기술국산화및전문인력양성으로해외기술 / 인력대체 해외선진국가벤치마킹을통한지반재해대응체계수립 해외기업의시장잠식에대비한지하수관리산업보호및육성 2. 목표 비전달성을위해동사업에서는 도심지광역지하수중장기적평가및관리기술개발, 지하구조물주변지하수관리및계측기술개발 을목표로설정함 세부목표는다음과같음 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술개발 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법개발 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법개발 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술개발 지하수및지반구조물통합계측및관리시스템개발 목표설정근거 지반굴착에따른지하수해석기술확보 지하개발에따른지하수영향평가기술확보 지하수-지반변형통합해석기술확보 재난재해대비 3차원지하수분포및매설물도작성기법개발 도심지광역지하수환경변화예측기술개발 136 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

158 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 지질종류별지하수에의한지반변상분석기법개발 지하구조물및굴착차수시스템의건전도평가및계측기법개발 IT기술을이용한굴착공사주변침하및붕괴대응안전관리기술개발 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인개발 지하구조물종류별주변지하수흐름안정화공법개발 지반종류별지하구조물주변의도심함양시설설치관리기술 첨단장비를활용한지하유출수계측기법및신개념지하수측정시스템개발 도시지반침하측정및관리시스템개발 지중구조물종류별주변지하수, 지반침하통합스마트관리기술확보 ( 비전 ) 효율적인지하수관리로안전한도시생활확보 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술개발 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법개발 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법개발 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술개발 비전및목표 3. 중점추진분야 본연구의중점추진분야는비전과목표를달성할수있는유사기술분야로분류하고해당기술분야에서수행가능한세부기술별로기획을수행 중점추진분야는비전및목표를기반으로도심지광역지하수관리기술과지반구조물주변지하수관리기술을통합하여크게광역지하수연구, 지하수와연계된지반의단기변형 ( 시공중 ), 장기지반침하 ( 시공후 ), 지하수 / 지반침하측정, 계측, 관리기술시스템기술개념을중점추진분야로재설정 분류한기술분야를토대로연구에서지항햐는중점추진분야는아래와같음 ( 중점추진분야 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발분야 ( 중점추진분야 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발분야 ( 중점추진분야 3) 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발분야 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 137

159 ( 중점추진분야 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발분야 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발 분야는도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술및재난 / 재해대응 3차원지하수관리시스템기술개발분야로설정 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발 분야는지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법및건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 ( 시공중지반변형부분 ) 개발분야로설정 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발 분야는건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법 ( 장기침하및변형부분 ) 및도심지지반함몰예방을위한지하수계측및모니터링기법을분야로설정 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발 분야는지하수위변화에의한도시지반침하측정기술개발및지하수관리및지하수 / 지반구조물통합계측및관리시스템개발분야로설정 중점추진분야 중점추진분야별로관련동향및기술이슈를통해기술아이템을도출하고, 스크리닝과정을통해구성과제를도출함 < 그림 4-1> 중점추진분야별구성과제도출프로세스 138 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

160 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 3 절연구개발과제구성 1. 후보과제 Pool 구성 가. 후보과제 Pool 구성방법 산학연전문가와연구관련학회를중심으로기술수요조사를실시하고수집된기술수요조사서를연구비전과목표에맞는후보과제들을선별 연구개발목표에해당하는기술을보유한기업들에게연구기획의도를설명하고목표를달성하기위한기술수요조사를의뢰 연구목표별기술분류체계를제시하고소분류에해당하는예상주요기술목록을제시함으로서연구기획의의도를정확히전달하도록노력 수집된기술수요조사서를주요기술별로분류하여기획한기술분야에충분한후보과제 Pool이구성될수있도록부족한기술분류부분은 2차수요조사를실시함 나. 후보과제 Pool 중복성 유사성 위계검토 중복성검토는후보과제 Pool 의개별과제들을대상으로 NTIS 에등재된국가 R&D 데이터를활용하여중복과제유무를확인하고중복과제로판정될경우, 후보과제 Pool 에서제외함 수집된수요조사과제들중유사한기술수요들은유사기술로분류하여 1가지기술분류로취급 과제중복여부는추진준비중인국가과제를포함하며수행중이거나기개발이완료된과제또는기술이존재하는경우로판단 중복성과유사성을기준으로수요조사된기술들을분류하고본연구기획에적합한후보과 Pool을확보함 다. 후보과제 Pool list 중복성, 유사성검토를마친수요조사기술들의예상과제명을기준으로연구개발과제를정의하고기획에서설정한중점추진분야별로과제들을분류함 분류된후보과제들의연구목표와기간, 소요예산들을설정하고우선순위평가를수행할수있도록관련근거자료들을수집함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 139

161 [ 표 4-1] 후보과제 list 중점추진분야연번후보과제명후보과제정의 중점추진분야 1 중점추진분야 2 1 도심지대규모지반굴착에따른지하수 - 지표수실시간유동분석기술 2 도심지지표수 - 지하수통합영향평가기술 하천변충적지하수유동에의한지역규모지반변형특성분석기술 도심지광역지질변화및지하수환경변화평가기술 도시지역지반침하위험도평가및대책기술개발 지하수대수층및지질분포에따른지반함몰위험성평가 시공현장시험을통한지하수및토사유출에의한주변지반함몰형성원인분석 굴착지반주변지하수위유지및복원기술 / 지하수상태에따른차수그라우팅벽체의건전도평가및계측기법개발 지하구조물굴착및시공에따른지하수유동및영향분석관리기법 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인 - 지하수 - 지표수경계면상호작용수치해석알고리즘및프로토콜개발 - 파일럿규모의모니터링자료를근거로개발된프로그램현장검증 - 지하수배출및함양지역에서의대규모지하굴착, 지하구조물설치에따른지하수위변화를파악하고주변지역의지반침하및구조물에미치는영향평가기법도출 - 도심지하천변대규모굴착에따른지하수 - 지표수상호작용과물의유동에따른지반변형특성원인규명 - 원인규명을통한대규모굴착공사시차수대책마련 - 도심의건축물, 지하구조물등의형성전후의지반및지질구조자료와지반맵핑자료를이용하여통합적인환경변화관리시스템구축 - 도심의지하구조및지하수의유동을예측하는지하수모델구축및구조물에따른지하수의유동변화평가모델개발 - 도심의건축물의하중과지하구조물의공동으로인한지반및지하수유동변화특성분석 - 도심지개발시침하를고려한개발기준제시 - 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술 - 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법 - 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인제시 - 고내구성주입재료및시공장비 장치 공법개발 - 토류벽사전건전도모니터링기술및지하수유입예측기술개발 - 지하수상태에따른흙막이벽체와차수그라우팅특성과의상호작용연구 - 차수그라우팅벽체의건전도평가및계측기법개발 - 도심지지반굴착에따른지표수 - 지하수유동및물수지평가기술개발 - 지하수와지하구조물에의한지반변상기법연구 - 도심지지반함몰예방을위한지하수모니터링기법및보강방안연구 - 지하구조물특성별지하수관리기술개발및도심지굴착공사시의지하수관리및계측가이드라인설정 6 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 - 지반굴착유형별지하수위변화에따른단기지반변형특성규명 140 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

162 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 중점추진분야연번후보과제명후보과제정의 - 지반굴착유형별단기지반변형예측모형개발및설계기준수립 1 지반굴착주변의지하수함양및유출량예측기술개발 - 지반굴착유형별지하수함양, 유출및침투의시공간적변동예측및설계기술개발 - 지반조건에따른굴착중및사후의지하수유출량의측정기술확보 중점추진분야 3 중점추진분야 장기지하수위변화를반영한기존구조물주변지반변형위험도평가기술 기완공구조물주변유출지하수평가 관리기법개발 4 건축물주변초정밀변형평가기법개발 1 3 차원토양, 지하수, 변형계측센서개발 광섬유스마트센서기술개발및적용을통한지반굴착주변변형특성평가 지반굴착구조물주변 SMART 통합관제및해석기술개발 지하수상황정보를이용한지반침하측정용광섬유센서네트워크시스템개발 - 도시지역개발후장기간경과시나타나는지반침하현상에대한과정과특성을규명 - 도시대형구조물주변에서발생되는유출지하수의정량적평가기법을개발하고, 저감을위한사후시공기술을확보하여유출지하수를최소화하며아울러유출된지하수의최적활용방안을수립 -SAR 및 LiDAR 등을활용한대형건축물정밀변형평가기술개발 - 건축물주변지반침하및파쇄분포도작성기법개발 - 비시추방식의지반, 지하수, 토양통합계측센서개발 - 통합항목에대한초소형통신시스템개발 -3 차원계측자료의공간해석및표출기술개발 - 항목별계측데이터의퍼지논리를적용한퍼지해석알고리즘개발 - 광섬유센서를적용한통합계측기용다항목점단위측정스마트센서개발 - 지하수, 지반및구조물을연계한지반변형해석기술개발 - 항목별계측기의통합연계프로세스개발 - 지하수, 지반및구조물을연계한통합해석기술개발 -SMART 통합계측시스템설계및통합관제시스템구축 - 제한된지역지하수 - 지반침하시뮬레이션모델을개발하고이모델을검증할수있는지역지반침하시뮬레이션환경을개발 - 광역지역지하수 - 지반침하시뮬레이션모델을개발하고이모델을검증할수있는광역지반침하시뮬레이션환경을개발 - 개발된지하수 - 지반침하예측알고리즘및지반침하상황관제용 USN 을통합하여지역및광역지반침하시뮬레이션수행및성능평가 5 해외진출형테스트베드구축 - 지하수및지하구조물에설치된부품들의수명단축, 환경적요인으로인한결함, 공사장의부주위한시공등의원인으로지반침하또는씽크홀이발생 - 지반침하를예보 / 경보할수있는지하수 - 지반침하 USN 을개발하여비상상황발생의예경보 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 141

163 중점추진분야연번후보과제명후보과제정의 기능이요구됨 -USN 시스템의가격을낮추면서동시에높은기능을확보하기위하여기존에포설된지하시설물및관제시스템을활용 - 지하시설물에부착할수있는지하수상황정보센서모듈및지하시설물기반통신망을이용한지하수 - 지반침하관제용지하시설물센서네트워크시스템개발 - 시스템개발을통한국내및해외진출테스트베드구축 최종확정된후보과제 Pool을대상으로전문가그룹에게과제카드작성을의뢰하여최근기술수준에서달성가능한연구목표를설정함 작성된과제카드는별첨으로첨부 과제카드는연구개발목표, 필요성, 연구주요내용, 관련기술 / 산업 / 시장동향, 최종성과물, 기존기술활용방안등으로설정함 과제카드는후보과제의우선순위평가시, 평가자의판단을돕기위한것으로향후 RFP 작성의근거자료로활용함 후보과제의우선순위평가후, RFP 작성시후부과제카드별내용상중복성, 연계성, 독립성등이있는부분은발췌하여연구개발추진과제및 RFP상에반영하여작성하도록함 2. 후보과제우선순위평가 가. 개요 (1) 우선순위평가의목적 지하수관리기획연구에서도출된후보과제중동사업수행에필요한과제를선정하고, 선정과제중추진우선순위를설정하기위함임 산 학 연전문가를대상으로지하수관리기획에서도출된후보과제의기술적중요도, 기술개발실현가능성, 사회경제적파급효과, 정부지원필요성등에대한평가를수행함 (2) 우선순위평가의절차 우선순위평가는후보과제선정, 우선순위평가서설계, 우선순위평가수행, 기술수요조사결과분석및활용순으로추진함 142 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

164 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 후보과제선정단계에서는기술수요조사결과를바탕으로중복성검토, 유사성및위계검토를통해후보과제 pool을설정, 과제카드를작성하고, 기술분류체계에매칭함 - 후보과제카드는우선순위평가시평가자의판단을돕기위해참고자료로활용함 우선순위평가서설계단계에서는우선순위평가항목을결정하고평가대상자를설정함 - 기술적중요도 ( 기술의중요도, 시급성, 과학기술적파급효과 ), 기술개발실현가능성, 사회경제적파급효과, 정부지원필요성을평가항목으로설정함 - 기술적중요도의경우후보과제에매칭되는기술분류체계소분류의기술수준 / 예측조사결과를활용함 - 우선순위평가시, 참고자료로후보과제에해당하는소분류의수준-중요도, 기술격차- 격차추세, 기술격차-기술수준, 기술기반성숙도-중요도포트폴리오결과를제공하여우선순위평가자의객관성을도모함 우선순위평가수행단계에서는기술수준 / 예측조사대상자에게조사서를발송하고회신함 우선순위평가결과분석및활용단계에서는평가결과를통해사업추진과제를선정하고과제추진우선순위선정에활용함 < 그림 4-2> 우선순위평가진행절차 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 143

165 (3) 우선순위평가서발송및응답개요 우선순위평가는내부기획연구진, 자문위원및외부전문가들을대상으로메일을발송하여조사함 [ 표 4-2] 우선순위평가서발송및응답개요 구분 내용 조사기간 년 5월 18일 ~ 2015 년 5월 22일 (1주간) 조사대상 - 내부기획연구진, 자문위원및외부전문가 12인 조사방법 - 이메일발송을통한설문조사 (4) 우선순위평가항목설정 기술중요도 항목은 기술의핵심성, 기술개발시급성, 과학기술적파급효과 로구분되며, 기술수준 / 예측조사결과를활용함 기술의핵심성 는해당기술이 지하수관리기술 내에서차지하는상대적인중요도를 5 점척도로평가함 기술개발시급성 은적정수준을구현해야할시기를고려하여기술개발이시급한정도를 5점척도로평가함 과학기술적파급효과 는해당기술이과학기술발전에미치는영향력을 5점척도로평가함 기술개발실현가능성 항목은연구개발사업추진시과제카드목표수준까지실현가능한지여부를 5점척도로평가함 해당항목은후보과제가속한소분류기술분야의수준-중요도, 기술격차-격차추세, 기술기반성숙도-중요도포트폴리오분석결과및후보과제카드를참조하여평가함 참고자료 후보과제우선순위평가 소분류 수준 - 중요도 포트폴리오분석결과 기술격차 - 격차추세기술격차 - 기술수준기술기반성숙도 - 중요도 기술중요도평가결과 후보과제 평가항목 기술개발실현가능성 ㅇㅇㅇ 기술혁신을통한파급효과가큰유망한영역 효과적인기술개발전략이마련되지않는다면자체개발이외의전략을구사해야하는영역 세계최고수준의기술을확보하기위한민간의역할증대가필요한영역 기술기반확보가시급한영역 ㅇㅇㅇ 4 2 ㅇㅇㅇ 3 3 ㅇㅇㅇ 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

166 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 사회경제적파급효과 항목은목표수준까지기술개발완료시사회경제적으로미치는파급효과를 5점척도로평가함 해당항목은후보과제가속한소분류기술분야의수준-중요도포트폴리오분석결과및후보과제카드를참조하여평가함 참고자료 후보과제우선순위평가 소분류 수준 - 중요도 포트폴리오분석결과 기술격차 - 격차추세기술격차 - 기술수준기술기반성숙도 - 중요도 기술중요도평가결과 후보과제 평가항목 사회경제적파급효과 ㅇㅇㅇ 기술혁신을통한파급효과가큰유망한영역 효과적인기술개발전략이마련되지않는다면자체개발이외의전략을구사해야하는영역 세계최고수준의기술을확보하기위한민간의역할증대가필요한영역 기술기반확보가시급한영역 ㅇㅇㅇ 4 2 ㅇㅇㅇ 3 3 ㅇㅇㅇ 3 정부지원필요성 항목은기술개발사업을통해기술을획득하는데에정부지원이필요한정도를 5점척도로평가함 해당항목은후보과제가속한소분류기술분야의수준-중요도, 기술격차-기술수준포트폴리오분석결과및후보과제카드를참조하여평가함 참고자료 후보과제우선순위평가 소분류 수준 - 중요도 포트폴리오분석결과 기술격차 - 격차추세기술격차 - 기술수준기술기반성숙도 - 중요도 기술중요도평가결과 후보과제 평가항목 정부지원필요성 ㅇㅇㅇ 기술혁신을통한파급효과가큰유망한영역 효과적인기술개발전략이마련되지않는다면자체개발이외의전략을구사해야하는영역 세계최고수준의기술을확보하기위한민간의역할증대가필요한영역 기술기반확보가시급한영역 ㅇㅇㅇ 4 2 ㅇㅇㅇ 4 3 ㅇㅇㅇ 5 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 145

167 나. 후보과제우선순위평가결과 (1) ( 중점추진분야 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발 중점추진분야1 에서는후보과제우선순위 1-5위에해당하는후보과제를연구개발추진과제로 4개의세부과제로재분류하였음 후보과제명 기술개발실현가능성 사회경제적파급효과 정부지원필요성 기술핵심성 기술개발시급성 과학기술적파급효과 도심지지표수- 지하수통합영향평가기술 하천변충적지하수유동에의한지역규모지반변형특성분석기술 도심지대규모지반굴착에따른지하수 -지표수실시간유동분석기술 도시지역지반침하위험도평가및대책기술개발 도심지광역지질변화및지하수환경변화평가기술 총합 순위 (2) ( 중점추진분야 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발 중점추진분야2 에서는후보과제우선순위 1-6위에해당하는후보과제를연구개발추진과제로분리과제 1개를포함한 4개의세부과제로재분류하였음 후보과제명 지하수대수층및지질분포에따른지반함몰위험성평가지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술시공현장시험을통한지하수및토사유출에의한주변지반함몰형성원인분석굴착지반주변지하수위유지및복원기술 / 지하수상태에따른차수그라우팅벽체의건전도평가및계측기법개발지하구조물굴착및시공에따른지하수유동및영향분석관리기법침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인 기술개발실현가능성 사회경제적파급효과 정부지원필요성 기술핵심성 기술개발시급성 과학기술적파급효과 총합 순위 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

168 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (3) ( 중점추진분야 3) 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발 중점추진분야3 에서는후보과제우선순위 1-3위에해당하는후보과제를연구개발추진과제로 2개의세부과제로재분류하였음 후보과제명 기술개발실현가능성 사회경제적파급효과 정부지원필요성 기술핵심성 기술개발시급성 과학기술적파급효과 장기지하수위변화를반영한기존구조물주변지반변형위험도평가기술 기완공구조물주변유출지하수평가 관리기법개발 지반굴착주변의지하수함양및유출량예측기술개발 건축물주변초정밀변형평가기법개발 총합 순위 (4) ( 중점추진분야 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발 중점추진분야4 에서는후보과제우선순위 1-5위에해당하는후보과제를연구개발추진과제로 3개의세부과제로분류하였음 후보과제명 기술개발실현가능성 사회경제적파급효과 정부지원필요성 기술핵심성 기술개발시급성 과학기술적파급효과 지하수상황정보를이용한지반침하측정용광섬유센서네트워크시스템개발 지반굴착구조물주변 SMART 통합관제및해석기술개발 해외진출형테스트베드구축 차원토양, 지하수, 변형계측센서개발 광섬유스마트센서기술개발및적용을통한지반굴착주변변형특성평가 총합 순위 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 147

169 3. 연구개발추진과제 가. ( 중점추진분야 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발분야추진과제 구분 과제명 1세부과제 지하수위변동에미치는수리특성해석 1구성기술 도심지지표수 -지하수통합수문해석기법 2구성기술 대규모지하개발주변지역의수리지질학적특성평가기법 3구성기술 도심지지하수함양의감소량평가및대책 4구성기술 지하개발주변의지하수수량관리기법 2세부과제 도심지지하수유동에따른지반변형예측기술개발 1구성기술 기존기술의조사및개념모델 2구성기술 시험유역기반하천변 3차원정밀해석기술 3구성기술 주요도심지하천구간의지반함몰위험도예측기술 4구성기술 지반함몰방지를위한도심지하천변지하수관리지침 3세부과제 도심지굴착에따른지하수 -지표수실시간모니터링기법개발 1구성기술 지하수- 지표수상호작용수치해석알고리즘및프로토콜개발 2구성기술 지하수- 지표수경계면상호작용실시간모니터링및평가기술 3구성기술 현장규모 3차원지하수-지표수상호작용프로그램개발 4구성기술 시험유역운영을통한경계면유출입량의검증 4세부과제 광역지하수계측망을활용한이상징후탐지기술개발 1구성기술 최적지하수위관측망설정프로그램구축 2구성기술 지하수네트워크교란에인한이상징후원인규명및대책방안연구 3구성기술 GIS 웹기반지하수위변화실시간이상징후발생예보시스템 < 중점추진분야 1 추진과제 > 148 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

170 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 나. ( 중점추진분야 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발분야추진과제 구분 과제명 1세부과제 지하수대수층및지질분포에따른지반위험성예측기술 1구성기술 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술 2구성기술 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법 3구성기술 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인 2세부과제 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 1구성기술 표준물리모델시험기준 2구성기술 지반굴착평가프로그램개발 3구성기술 지반굴착시지하수영향최소화설계기준 3세부과제 굴착시지하수에의한지반변형방지공법개발 1구성기술 굴착중사전지하수유출가능성평가및벽체건전도모니터링기술 2구성기술 지하굴착시지하수유출방지를위한고내구성지반개량및주입공법 3구성기술 지하수상태에따른흙막이벽체와차수그라우팅특성과의상호작용평가기법 4세부과제 도심지함몰예방및지하수관리를위한정책수립및적용방안연구 1구성기술 도심지지하수위변동에따른지반함몰및구조물영향저감을위한지침 2구성기술 도심지지반함몰예방을위한지하수안정성평가매뉴얼 3구성기술 도심지지하수관리방안과관리주체별특성을반영한관리지침 < 중점추진분야 2 추진과제 > 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 149

171 다. ( 중점추진분야 3) 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발분야추진과제 구분 과제명 1세부과제 시공후지하수위변화를반영한기존구조물주변지반위험도평가기술 1구성기술 물리모형실험을활용한장기지반침하특성평가기술 2구성기술 융합모델링기법을적용한침하평가기술 3구성기술 노후화구조물주변침하위험도평가기술 2세부과제 시공후구조물주변지하수평가 관리기법개발 1구성기술 지하수유출의정량적평가기법 2구성기술 유출지하수의재활용기술 3구성기술 지하수유출저감을위한사후시공기법 < 중점추진분야 3 추진과제 > 150 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

172 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 라. ( 중점추진분야 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발분야추진과제 구분 과제명 1세부과제 지하수자료연계지반함몰측정용센서네트워크시스템개발 1구성기술 비시추방식의지반, 지하수, 토양통합계측센서개발 2구성기술 광섬유변위, 기울기, 온도, 수위센서개발 3구성기술 지하수, 지반함몰연계네트워크시스템개발 2세부과제 SMART 통합관제및해석기술개발 1구성기술 지하시설물 ( 유류저장탱크등 ) 을활용한지반이상측정기술개발 2구성기술 공공도로시설물 ( 가로등, 전신주등 ) 을활용한지반이상측정기술개발 3구성기술 통신관로를활용한지반이상측정기술개발 4구성기술 데이터마이닝을활용한통합관제및예측기술개발 3세부과제 해외시장진출형테스트베드구축 1구성기술 테스트베드설계및평가기술개발 2구성기술 테스트베드하드웨어및소프트웨어 3구성기술 테스트베드성능및신뢰도측정및분석기술개발 4구성기술 테스트베드경제성평가및사업화계획수립 < 중점추진분야 4 추진과제 > 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 151

173 4 절세부과제별주요내용및추진전략 1. ( 중점추진분야 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발분야세부과제 가. 1 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 지하수위변동에미치는수리특성해석 배경및필요성 도시지역내대규모지하개발에따른지하수위변동에미치는영향진단기법연구는미약함 국외에서는도심지지하개발로인한지하수변동요인에대해다양한조사와지하수모델링을이용한물수지평가가이루어져왔으며지하수위저하와연계한지반침하영향검토진행중 정부지원필요성 지하수관리기본계획과부합하여보다현실성있는지하수의체계적인관리를인해도시개발로인한지하수의과부족에따른영향을진단하고그방법을개발하여국민안전기술을실현하는데에정부지원이절실함 세부과제의개념및범위 대규모지하개발주변지역의수리지질학적특성평가기법개발 도심지의지하수함양량및지하수위변동분석 도심지지표수 -지하수통합수문해석기법개발 시험유역기반모니터링및모델검증 세부과제의목표 대규모지하굴착 / 구조물설치에따른지하수위변화평가 도심지광역지하수물수지및지반함몰위험도평가기법개발 주요내용 도심지지하수영향평가기법개발및적용 도심지지속가능한지하수관리전략 도심지지하공간굴착에따른최적대응기술개발 기술적위험요인 도심지수리지질특성변수의불확실성내재 연구개발추진전략 도심지통합수문해석을통한지하수관리방안, 지반침하위험도평가를규명하기위한모델링전문기관, 학계, 모니터링전문업체와의산학연구성 기대효과및파급효과 기술개발목표달성시지속적으로도시개발이진행되고있지만제도적으로개발위주의평가방법으로파행된난개발을합리적으로방지하고체계적인지하개발이이루어져현재일어나고있는지반침하와함몰의원인규명및재발방지에효과적으로부응할것으로기대됨 152 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

174 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 대규모지하개발시도심지의수리지질학적특성평가사례분석 도심지지하수함양의감소량평가및대책 도심지지하수위하강에따른지반침하위험도평가 지속가능한지반환경을위한지하수수량관리방안 지하수위변동에따른지반침하영향저감을위한법제도개선 - 국내외다양한사례별평가방법비교 - 도심지토지이용별 / 지질특성별불투수현황분석및지하수위와의상관분석 - 도심지지하수함양량의시공간적분포정량화기법개발 - 도시개발에따른지하수위변동정량화기법개발 - 다양한상관성분석을통한지하수위 - 지반침하추정계수산정 - 수위강하영향권분석 - 지하수위변동에따른지반침하예측을위한테스트베드선정 - 지하수위변동에따른지반침하및구조물영향저감을위한세부수행지침제안 - 지하수위하강저감을위한대책및사전방지조치를위한제도정비 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 도심지지표수 - 지하수통합영향평가기술 도시화및대규모지하굴착에따른지하수위평가 도심지광역지하수위험도평가기법개발 도심지수리지질학적특성평가사례분석 도심지토지이용, 지질별불투수현황및지하수위상관성분석 통합수문해석기반도심지도심지지하수지하수함양의감소량평가함양량시공간분포및대책정량화수치모의 도심지지하수위하강에따른지반함몰위험도평가 지속가능한지반환경을위한지하수수량관리가이드라인 지하수위 - 지반침하추정계수산정 건 건 건 도심지수리지질특성변수불확실성정량화필요 지하수위변동주된원인인함양량변화연구필요성 지하수위저하와지반함몰영향검토필요 가이드라인식 가이드라인의타당성 나. 2 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 배경및필요성 도심지지하수유동에따른지반변형예측기술개발 지하수고갈에의한지반변성을해석하는기술의필요성은이미인식하고있으나, 국내에서기술을적용하여성공한경우는보고된적이없음 국외선진국은이미지반침하관련기술을지하수유동해석프로그램에탑재하여실용화하였지만아직까지는이기술을접목하여정밀한수준의지하수유동- 지반침하를해석한사례는미미함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 153

175 정부지원필요성 지반함몰을해결하려는정부정책과부합하며, 국내주요도심지하공간에미치는지하수의장기적인관리지침을수립하는기반기술로의활용이가능함 세부과제의개념및범위 지하수유동에따른지반변형예측프로그램개발및적용 세부과제의목표 하천변지반굴착및지하수개발에의한삼차원완전연동지하수유동및지반변형의통합적예측 주요내용 광역적 3 차원하천변상호작용프로그램개발 주요도심지하천구간지반침하시나리오분석 기술적위험요인 모델링의검증을위한데이터획득의불확실성 연구개발추진전략 미국 USGS의선진화된 MODFLOW 기반기술을바탕으로구체적인현장적용기술을전수받기위해정부, 대학교의관계자와학술발표및세미나개최를추진하여활발한교류가이루어지게함 기대효과및파급효과 기대효과 : 장기적인지반침하 - 지하수관리해석방안제시 파급효과 : 지반침하- 지하수해석기술의세계적이슈선점가능. 본연구과제가도출한대표사례를이용, 해외로기술전파가능 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 하천변해석에관한문헌조사및기존기술습득 기존기술을이용한하천변유한차분개념모델구축 시험유역운영을통한하천변해석 3 차원정밀모델구축 주요도심지하천구간지반침하시나리오수립 지반침하방지를위한도심지하천변지하수관리지침제안 - 기존하천변관련연구사례수집및분석 - 국외연구자교류를통한제반기술습득 - 연구부지선정및모델링에활용할수문지질학적자료취합. - 모델입력인자도출을위한현장자료전처리 - 입력인자별개념모델민감도분석 - 현장규모에서하천변상호작용모니터링수행 - 현장수리지질학적및수문학적조사 - 광역적 3 차원하천변상호작용프로그램개발및기존해석해검증 - 3 차년도성과를바탕으로주요도심구간확대적용 - 모델예측을통한지반침하위험도추정 - 4 차년도성과를종합하여지반침하위험에대한대책제안 - 대상지역우선순위를설정하여시급한지점에저감대책수립 154 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

176 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 하천변충적지하수유동에의한지역규모지반변형특성분석기술개발 하천변지반굴착및지하수개발에의한지하수유동및지반변형의통합적예측 하천변해석에관한문헌조사및기존기술습득 기존기술을이용한하천변유한차분개념모델구축 시험유역운영을통한하천변해석 3 차원정밀모델구축 지반침하방지를위한도심지하천변지하수관리지침제안 기존문헌조사, 보고서 건 개념모델구축건 모델예측의정확성 (R2) 지반침하위험지역의지하수관리지침 건 연구방법, 사례비교분석필요 연구목적에맞는모델설정및효율성제고필요 시험지역운영및모니터링을통한현장적용가능한정밀모사필요 지반침하위험도저감대책수립필요 다. 3 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 도심지굴착에따른지하수 - 지표수실시간모니터링기법개발 배경및필요성 최근석촌호수주변의지반침하및싱크홀관련해서제 2 롯데월드건설과지하철 9호선공사와의상관관계문제제기및석촌호수수위저하와의관계에대해서정확한원인이규명되고있지않음 지표수와지하수경계면모니터링기술도실시간으로원격제어기술수준은아직국내보다활용이적어낮은수준임 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 세부과제의목표 주요내용 현재지반침하및싱크홀은일반국민이관심을갖고있는초미의화제가되고있으며, 국가가국민의안전과삶의질향상에기여하여야하는원론적인책임을가지므로국가가적극적으로수행하여야하는것이타당함 본과제의목적은도심지대규모굴착에따른지하수- 지표수상호작용변동실시간모니터링및물순환관점에서지하수- 지표수경계면에서시공간적으로변화하는유출입량을평가하는기술을개발하고자함 도심지대규모굴착에따른지하수- 지표수경계면에서상호작용변동및유출입량실시간 ( 매시간별 ) 모니터링시스템개발 ( 실측기반 20% 이내정확성 ) 대규모굴착공사시지하수- 지표수경계면에서유출입량을산정하는정량화광역적 3차원수치해석프로그램개발 지하수 -지표수경계면상호작용수치해석알고리즘및프로토콜개발 파일럿규모의모니터링자료를근거로개발된프로그램현장검증 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 155

177 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 프로그램검증을위한현장선정의적합성및검증데이터의확보유무 본과제는산학연이공동으로추진 연구기관 : 현장규모에서지하수 -지표수경계면상호작용모니터링수행 국내산업체 : 현장조사및파일럿시스템구축 도심지지반침하의대책수립및관리를위한기술적용 국가재난및재해방지로인한국민의삶의질향상및지역경계활성화를하며, 중동및동남아시아의도시개발에일체형으로기술을적용하여세계시장개척 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 지하수 - 지표수상호작용수치해석알고리즘및프로토콜개발 지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링기술및상호작용에관한연구 현장규모 3 차원지하수 - 지표수상호작용프로그램개발 시험유역운영을통한지하수 - 지표수상호작용모니터링및검증 도심지굴착시지하수관리에관한법제도개선 - 지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링장비개선및실험실규모검증 - 실험실규모실시간지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링기술개발 - 지하수 - 지표수경계면온도및수리물성치 ( 열전도도, 하상누수계수, 공극율, 수리전도도, 열확산계수 ) 추정및시공간적실시간유출입량정량화기술개발 - 현장규모지하수 - 지표수경계면상호작용모델링기술개발 - 현장수리지질학적및수문학적조사 - 시험유역모니터링자료와수치모형의비교 - 시험지역선정을통한영향권분석기법적용 - 지하수위하강저감을위한대책및사전방지조치를위한제도정비 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 도심지대규모굴착에따른지하수 - 지표수실시간유동분석기술개발 지하수 - 지표수경계면에서상호작용해석기술개발 대규모굴착공사시지하수 - 지표수경계면에서유출입량변화모니터링기술개발 지하수 - 지표수상호작용수치해석알고리즘및프로토콜개발 지하수- 지표수경계면상호작용모니터링기술및 경계면모니터링자료의신뢰성 상호작용에관한연구 ( 이론치와의비교 R2) 현장규모 3 차원지하수 - 지표수상호작용프로그램개발 경계면모니터링을통한안전기준제시 지하수 -지표수경계면수치해석알고리즘개발건수건 상호작용모니터링장비개선및실험실규모검증 프로그램의정확성 ( 관측치와의비교 R2) 굴착시지하수하강속도및경계면유량기준수립 건 경계면모니터링의성공여부 현장규모검증을위한자료수집필요 신규모니터링항목을통한안전기준제시 156 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

178 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 라. 4 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 배경및필요성 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 광역지하수계측망을활용한이상징후탐지기술개발 지하수와지질은도심형재난재해발생시주요영향인자로작용하나관측기술및관리수준역시선진국에비해낮아도심지내인위적인구조물이나굴착등에의한영향을파악하기어려운실정임 싱크홀을해결하려는정부정책과부합하여도심지의지반지질의변형, 지하수의변화에대한정량적인평가기술을위한제반자료구축이필요함 기존의지하수및탐사관련기술은획득방법이나분석방법개선이주된목적이며터널및지하철, 방폐장등국부적인지하개발에따른지하수영향평가가다양하게이루어지고있음 지하수관리기본계획으로기존에구축된광역지하수계측망을적극적으로활용하여국민안전기술을실현함. 주변나라에서나타나는지진, 해일과같은피해에대한대책이시급하나민간으로는단기적인이익이없으므로단독수행이어려우며새로운방법을강구하기보다는기존의정부에서구축된시설을적극활용하여개발후지하수위저하로인한지반침하및함몰현상방지를위한예고시스템개발필요성이대두됨 추가적인지하개발시예상위험에대한전략적접근을위해획득자료를효율적으로이용하기위한탐사방법의제고및 3차원지하수분포, 지하구조물매설물분석이필요하며이를활용하여지반침하위험도를평가함 세부과제의목표 지하수분포를파악하기위한최적지하수위관측망설정프로그램 기존의광역지하수계측망을점검하고지하수계측망교란으로인한이상징후 ( 지반함몰, 침하, 누수, 지진등 ) 를사전에파악하여예고하는시스템구축 주요내용 최적지하수위관측망설정프로그램개발 지하수네트워크교란으로인한이상징후발생원인규명및 GIS web기반지하수위변화에대한실시간이상징후발생예고시스템개발 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 지하수변동원인요소에대한지하물성치의불확실성내재 물성획득을위한신호처리기술의한계 도심지잡음해소를위한조사방법의한계 민간연구기관및업체에서방대한도심개발계획등을파악하여지하수위분포및지하매설물구조관리하기에는인력및구조상의어려움이있으므로도심개발을허가, 감독하는정부에서도심지의종합적인지하관리시스템을구축하고매설물도를제작, 공급한다면경제적, 사회적으로효율성을높일수있음 기술개발목표달성시현재설치된광역계측망을점검하고보다실용적이고지반침하와함몰의원인규명및선제적인대처로국민안정기여에효과적으로부응할것으로기대됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 157

179 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 지하구조및지하매설물의정밀구조파악을위한기법조사 최적지하수위관측망설정프로그램구축 지하수네트워크교란으로인한이상징후발생원인규명기법 GIS web 기반지하수위변화에대한실시간이상징후발생예고시스템개발 이상징후발생예고시스템에대한사후검증및개선 - 기존의시추자료, 지구물리탐사정보및지하매설물정보수집및분석 - 도심지내지하수관련정보 ( 수리지질별, 지반특성별물성치, 수리상수등 ) 수집및분석 - 탐사방법개선및기존방법융복합 - 시범도심지에서모니터링수행 - 현장수리지질학적및수문학적조사 - 시스템검증및보완 - 1,2 차년도성과를바탕으로수치해석자료구축 - 다양한원인에대한민감도분석및사례별위험도예측모사 - 기존성과분석을실시간으로확인하기위한 GIS-web 혹은모바일기반시스템구축 - 시험지역자료수집및결과분석을통해시스템검증 - 미비점보완및관리자운영 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 도시지역지반침하위험도평가및대책기술개발 지하매설물의정밀구조파악을위한기법개발 최적지하수위관측망설정기법 지하수계측망교란으로인한이상징후평가시스템구축 지하구조및지하매설물의정밀구조파악을위한기법조사 최적지하수위관측망설정프로그램구축 지하수네트워크교란으로인한이상징후발생원인규명기법 GIS web 기반지하수위변화에대한실시간이상징후발생예고시스템개발 기존의도심지내시추자료, 지구물리탐사정보, 융복합탐사해석기술조사보고서 시범도심지에서모니터링수행및현장수리지질학적및수문학적조사보고서 기법의타당성 ( 관측값과의상관성 R 2 ) 모바일기반소프트웨어개발 건 도심지탐사신호및분석 기술확보 건 현장데이터의조사의엄밀성필요 수치모사결과보정및검증필요 건 실용화및범용화 158 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

180 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 2. ( 중점추진분야 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발분야세부과제 가. 1 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 배경및필요성 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 세부과제의목표 지하수대수층및지질분포에따른지반위험성예측기술 국내의경우굴착공사시대수층변화특성을파악하기위해단순시추조사에의해개략적인 2차원지반단면도작성수순에그치고있으며, 다양한지질조건을고려하여대수층변화및지반함몰위험성을평가하기위한 3차원의해석분야의기술에대한연구는매우미흡한상태임 지하구조물건설을위한굴착시주변지반의지질특성에따른토사유출, 지반이완, 공동발생, 침하및함몰등의거동에관한연구는전무한실정임 국외의경우미국, 영국, 캐나다등에서관련기술연구가활발히진행되었으나, 해당지역의지질특성을반영한안정해석모델링기술이므로국내에직접사용하기에는어려움이있으며국내환경에최적화된기술개발이별도로이루어져야함 해당기술은실제로민간에서활용하게될기술이지만, 기술을활용하게되는목적이국가나지자체가굴착공사시지반함몰재해를예방하기위한관리, 감독의성격이므로정부차원에서표준화된해석및평가기술을개발하여민간에보급하는것이타당함. 물론연구개발은민간과공동으로추진하여연구개발비용을정부와분담하는방안이적절함 도심지굴착공사시지반의지질특성에따라서대수층의지하수위변화특성이상이하게나타나는현상을정량화하고, 이러한지하수위의급변이지반함몰재해에영향을미치는위험성을평가할필요가있음 지질특성별대수층변화특성을 3차원으로모델링하고, 지반함몰유형을분석하여위험지역에대하여기존의안정화공법을적용할시최적으로시공가이드라인을제시하고자함 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인 주요내용 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성예측및평가기법 기존도심지대수층변화관련 3차원지반구조및지반이상대분석기술자료수집및동향조사 지형및기존지하정보를활용한지반구조및지질이상대분석기법개발 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석기법개발 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰유형분석및표준화 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법개발 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술 지반굴착에따른지질별대수층변화및지반거동 3D 모델링기술개발 도심지대수층변화관련 3차원지반구조및지질이상대분석기술개발 3차원지반구조및지반이상대관련지반조사방법, 항목및기준설정 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 159

181 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인 지질특성별지반함몰안정성평가기법현장적용및검증 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인제시 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 기술개발하는과정에서발생할것으로예상되는위험요인들을제시함 ( 선행된유사과제수행시실패한사례들을토대로작성함 ) 해당기술은국가나지자체가굴착공사시지반함몰재해를예방히기위한예방적영향평가성격이므로공신력있는정부출연연구기관이주관하여수행하는것이타당함 연구내용중메커니즘분석등기초연구분야에있어서는학계와공동으로연구를수행하고, 최종적으로개발되는성과의검증및실용화를위하여민간기업과의참여도유도하는것이타당함 개발된기술은지침및가이드라인을구체적으로작성하여실무에보급할수있도록하여야함 도심지지반함몰과붕괴는최근에언론을통해발생사례들이보도되면서사회이슈화되어큰관심을모으고있음. 특히사전에감지하지못하고갑작스레도로가붕괴하는현상에대하여불안감과함께정확한원인과대처가어려워국민적신뢰성을확보하기어려움 따라서, 국가차원에서의대비책을준비하여현장에서발생할수있는다양한지반종류별지하구조물주변지반의급격한지하수변화등에서초래할수있는도심지지반재해에대한효과적대응책에가장기본이되는기초이론으로활용될수있으며, 이러한측면에서본연구는큰의미를갖는다고할수있음 또한개발기술은민간기업으로기술이전을통하여실용화를추진함으로써침채된국내건설시장에서지반굴착및지하수관련분야관련시장에경제적파급효과도기대할수있음 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인 - 기존도심지대수층변화관련 3 차원지반구조및지반이상대분석기술자료수집및동향조사 -3 차원지반구조및지반이상대관련지반조사방법, 항목및기준설정 - 지형및기존지하정보를활용한지반구조및지질이상대분석기법개발 - 도심지대수층변화관련 3 차원지반구조및지질이상대분석기술개발 - 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석기법개발 - 지반굴착에따른지질별대수층변화및지반거동 3D 모델링기술개발 - 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰유형분석및표준화 - 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법개발 - 지질특성별지반함몰안정성평가기법현장적용및검증 - 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인제시 160 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

182 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 지하수대수층및지질분포에따른지반함몰위험성평가 지반함몰안정성평가기법 1 평가기법완성도 현장측정치적용및비교 지반 3D 모델링기술 2 지반모델링기술현장시반모델링구현 안정화공법시공가이드라인 3 가이드라인제시 가이드라인적정성검토 회 회 건 토사유출, 지반이완, 공동발생, 침하및함몰등의거동에관한연구필요 대수층변화및지반함몰위험성을평가하기위한 3 차원의해석필요 국내환경에최적화된기술개발필요 나. 2 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 배경및필요성 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 세부과제의목표 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 현재국내굴착현장에서는토류벽, 앵커등가시설과인접건축물에대해경사계, 수위계, 응력계등의계측센서를위주로구조물변형의계측을목적으로수행되고있음 단순계측값의측정, 기재중심의낮은기술수준으로이루어지고있으며지반변형의가장중요한인자인지하수위변동과연계한계측계획이나연관된계측자료와의종합적분석과예측은이루어지지않고있음 도심밀집과개발이익측면으로인해굴착심도와굴착규모가점차증대되고있고구조물역시대형화되는추세여서지하수위변동에따른영향은증가하고있음 따라서, 단순계측관리수준에서벗어나지하수변동과연계된지반변형의예측기술의확보는매우시급한상황임 최근싱크홀로통칭되는도로, 인도등의함몰사고가빈번히발생하여국민의불안이가중되고있어이를해소하고안전한국가관리라는목표를수립한정부정책과매우부합하는과제임 아울러지반굴착에의해지반변형이발생하고재해로이어질경우해당사업주체뿐만아니라다수의피해가발생하므로정부가지원하여본과제의성과에대해공공성을확보하는것이중요하다고판단됨 대규모지반굴착시지하수위의변화로인하여발생하는단기지반변형특성을규명하여실제시공시단기변형을예측하는기술을확보하고이를토대로시공중의가시설에대한최적설계방안을제시하고자함 지반굴착유형별지하수위변화에따른단기지반변형특성규명 지반굴착유형별단기지반변형예측모형개발및설계기준수립 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 161

183 주요내용 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 지반굴착유형별지하수위변화에따른단기지반변형특성규명 지반굴착에따른지반변형요인평가를위한계측 ( 지하수, 변위등 ) 및운영 지하수위의단기강하및회복개념모델구축 기초터파기굴착시지질분포및지하수영향에따른지반침하특성물리모형실험 기초터파기굴착시지하수유출과지반변형복합모델링을활용한단기지반변형예측 굴착중지하수위변화및구조물완공후지하수위복원에대한평가 지하철굴착시지질분포및지하수영향에따른지반침하특성물리모형실험 지하철굴착시지하수변화와지반변형복합모델링을활용한단기지반변형예측 지반굴착유형별단기지반변형예측모형개발및설계기준수립 지하수위강하및회복을고려한보급형지반변형평가모델구상 지하수위강하및회복을고려한보급형지반변형평가모델개발 물리모형과수치모형의비교를통한지하수의지반변형에미치는영향평가 지반굴착유형별단기지반변형방지를위한설계기준수립 기술개발하는과정에서발생할것으로예상되는위험요인들을제시함 ( 선행된유사과제수행시실패한사례들을토대로작성함 ) 본과제는지하수, 수리지질, 토목계측, 지반공학등여러분야의전문가연구팀을구성하여야하므로단일민간기관의수행이곤란함 본기술은실제시공현장을 testbed 로지정활용하여야하며, 기존의장기계측자료와신규계측자료를종합적으로검토하여해석되어야함 또한, 단기예측에대한기술이므로다양한물리적 수치적모델링이수행되어야함. 따라서, 실제규모를축소한물리모형을통하여발생메커니즘을규명하고, 수치모델과의비교분석을통하여단기변형을파악하여야함 지반굴착의유형별로 ( 기초터파기, 지하철등터널굴착 ) 다양한실험이수행되어야하므로관련 testbed 확보가매우중요함 기술적측면으로는국내계측기술의수준향상을도모하고, 굴착현장지하수양수, 집중호우등지하수위변동을유발하는다른재해요인에의한영향을예측하는분야로확장적용이가능함 사회경제적측면으로는지반변형의단기예측이가능해짐으로써굴착공사현장의안전성이제고되며, 공사현장인접주민들의불안감을해소하여불필요한사회적갈등을방지함으로써사회적갈등비용의절감이가능할뿐아니라계측센서 자동측정시스템 예측분석시스템을통합한시스템의형태로고부가가치기술로수출이가능할것으로판단된다. 정책적측면에서는지반굴착현장관리에관한지침, 고시등의가이드라인의제정이가능함 162 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

184 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 1 차년도 연차연구목표연구내용 2 차년도 3 차년도 지반굴착유형별지하수위변화에따른단기지반변형특성규명 4 차년도지반굴착유형별단기지반변형예측모형개발및설계기준수립 지반굴착에따른지반변형요인평가를위한계측 ( 지하수, 변위등 ) 및운영 지하수위의단기강하및회복개념모델구축 기초터파기굴착시지질분포및지하수영향에따른지반침하특성물리모형실험 기초터파기굴착시지하수유출과지반변형복합모델링을활용한단기지반변형예측 굴착중지하수위변화및구조물완공후지하수위복원에대한평가 굴착중지하수위변화및구조물완공후지하수위복원에대한평가 지하철굴착시지질분포및지하수영향에따른지반침하특성물리모형실험 지하철굴착시지하수변화와지반변형복합모델링을활용한단기지반변형예측 지하수위강하및회복을고려한보급형지반변형평가모델개발 물리모형과수치모형의비교를통한지하수의지반변형에미치는영향평가 5 차년도 지반굴착유형별단기지반변형방지를위한설계기준수립 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 지하수위변화에따른지반변형특성규명 1 단기지반변형특성분석 지반변형예측모형개발및설계기준수립 2 지반변형예측모형개발 분석건수회 모형구축완성도 % 설계기준수립정적성여부 % 지하수변동과연계된지반변형의예측기술의확보는매우시급한상황 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 163

185 다. 3 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 배경및필요성 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 세부과제의목표 주요내용 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 굴착시지하수에의한지반변형방지공법개발 토류벽벽체시공이불량한경우지하수유입으로인하여배면지반이침하되는사례다수발생 현재토류벽시공후지반굴착전까지지하수유입의사전예측이어려움 지반침하방지를위하여지반굴착전토류벽벽체의건전도평가기술및지하수유출예측기술개발필요 도심지지하굴착시지하수가굴착공간으로유입되면서상부또는배면지반이침하되는사례다수발생 현재지하수유출방지를위한토사지반개량및주입공법은급결주입재를사용하지않을경우에는투수성이크고지하수유속이빠른지반에서적용에한계가있으며, 급결주입재를사용할경우시간경과에따른급결주입재의용탈등에따른품질저하등의문제가발생하고있음 도심지지하굴착시지하수유출에따른지반침하방지를위하여고내구성지반개량기술 ( 공법 ) 개발필요 최근싱크홀로통칭되는도로, 인도등의함몰사고가빈번히발생하여국민의불안이가중되고있어이를해소하고안전한국가관리라는목표를수립한정부정책과매우부합하는과제임 본과제는지하수, 수리지질, 토목계측, 지반공학등여러분야의전문가연구팀을구성하여야하므로단일민간기관의수행이곤란함 아울러지반굴착에의해지반변형이발생하고재해로이어질경우해당사업주체뿐만아니라다수의피해가발생하므로정부가지원하여본과제의성과에대해공공성을확보하는것이중요하다고판단됨 장기간지하수유입을방지할수있는지반개량공법개발 지반굴착시지하수유입예측기술개발 도심지지반굴착시지하수유입을사전에예측하고, 이를방지할수있는고내구성지반개량공법개발 고내구성주입재료및시공장비 장치 공법개발 토류벽사전건전도모니터링기술및지하수유입예측기술개발 국내물리탐사관련전문장비 소프트웨어개발인프라부족 현재개발되어있는물리탐사장비및소프트웨어를활용한응용기술개발 관련시설 인력인프라를보유한산업계연계를통한고내구성지반개량재료및공법독자개발 도심지지하굴착으로인한인적 물적피해방지 도심지지하굴착공사현장인접주민들의불안감을해소하여불필요한사회적갈등을방지함으로써사회적갈등비용절감 164 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

186 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1차년도 선행기술조사 2차년도 시제품개발 3차년도 시제품개선및검증 4차년도 성능평가및현장모니터링 5차년도 현장적용및활용가이드라인개발 - 선행기술조사및적용성분석 - 개발기술메커니즘도출 - 토류벽건전도평가및지하수유입예측시스템시제품개발 - 내구성주입재료개발및성능평가 - 지하수유입예측시스템시제품개선및검증 - 지반개량시공장비 장치제작 - 개발기술현장검증및성능평가 - 현장모니터링 - 개발기술현장적용 - 개발기술적용가이드라인및시방서 / 시공지침서 / 유지관리지침서개발 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 토류벽굴착중사전지하수유출가능성평가및벽체건전도모니터링기술 지하굴착시지하수유출방지를위한고내구성지반개량및주입공법 1 시제품시제품건 특허특허건 학술발표, 논문학술발표, 논문건 실내시험보고서건 현장적용보고서건 시제품시제품건 특허특허건 학술발표, 논문학술발표, 논문건 지하수유입모니터링시스템 1 건 - 지하수유입모니터링시스템 1 건 - 지하수유입모니터링 1 건 - 지하수유입모니터링 1 건 - 지하수유입모니터링 1 건 - 고내구성주입재료 1 건 - 지반개량장비 1 건 - 고내구성주입재료 1 건 - 지반개량장비 1 건 - 고내구성주입재료개발및현장시험 2 건 4 실내시험보고서간 고내구성주입재료 1 건 5 현장적용보고서건 고내구성주입공법 1 건 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 165

187 라. 4 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 도심지함몰예방및지하수관리를위한정책수립및적용방안연구 배경및필요성 국내도심지지반함몰의경우지질및지하수의지역적특성과같은자연적원인과지하수유출수의양수및지하구조물, 노후관거훼손에의한토사유실과같은인위적원인에의하여많이발생되고있음 해외의경우, 미국은석회암과같은지질학적요인에지하수누수및이로인한토사유실등과같은복합적인원인에의한지반함몰이발생하는경우가많음. 이에대응하여국가적으로지원시스템을마련하고있으며, 대응매뉴얼제공등의안전대책을마련하고있으며, 일본은정부차원에서지침을마련하여도심지내지하수와연계된지반함몰조사를실시하고있음 정부지원필요성 최근싱크홀로통칭되는도로, 인도등의함몰사고가빈번히발생하여국민의불안이가중되고있어이를해소하고안전한국가관리라는목표를수립한정부정책과매우부합하는과제임 지속적인지하수와연계된지하안전에미치는영향을미리조사 예측 평가하여지반함몰을예방하거나감소시키기위한평가및관리기술의수립을체계적으로관리하는정책수립필요 세부과제의목표 지반함몰예방을위한안전한지하수관리를통하여지반구조영향평가 관리기술의수립및이행을위한정책연구 주요내용 국내외지하수와연계된지반함몰관련정책현황분석, 주요적용사례및활용전과정모니터링을통한관련정책인벤토리구축 지하안전관리의환경적안정성평가를위한사전안정성평가항목수립및지침수립 도심지지반함몰예방을위한지하수관리를위한법 제도개선사항및신규제정방안수립 친환경적활용증진및관련법 제도적용효과이행평가및관리지침수립 연구개발추진전략 지하수와연계된지반함몰방지의특성및친환경적관리정책, 이행방안및지침수립을고려한전문집단의전문성필요 기대효과및파급효과 지하수와연계된지반함몰이발생하는환경적문제에대한기준및범위등안정성평가항목및지침수립 지하수관리의안전성및효율성을증가시키는방안을기반으로현재국내관련법규의세부개선사항도출 166 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

188 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 해외선진국사례및국내사례를중심으로지반함몰과연계된지하수영향최소화관련법정공간적범위, 법정활용방안, 법정기술현황분석및정책수립과이행관련가이드라인분석 1 차년도 국내외지하수와연계된지반함몰관련정책현황분석 분석된내용을바탕으로실제지하수영향최소화설계조성프로젝트에적용된사례를전과정으로활용사례를대조분석 전술된해외및국내사례와분석된정책현황을 정책인벤토리 로구축하여향후국내적용수립 2 차년도 지하안전관리의환경적안정성평가를위한사전안정성평가항목수립및지침수립 지하수와연계된지반함몰이발생하는환경적문제에대한기준및범위등안정성평가항목및지침수립 시범지역에전술된안정성평가항목적용한항목타당성및적정성검토 지하수관리의안전성및효율성을증가시키는방안을기반으로현재국내관련법규의세부개선사항도출 도심지지반함몰예방을위한지하수관리를위한법 제도개선사항및신규제정방안수립 관련신규법제도제정에필요한세부항목선정및타당성분석 지반굴착유형별단기지반변형방지를위한설계기준수립 3 차년도 친환경적활용증진및관련법 제도적용효과이행평가및관리지침수립 지하수위변동에따른지반함몰및구조물영향저감을위한법제도개선 전술된안정성평가및지하수와연계된지반굴착과관련된친환경적법 제도의이행, 적정성과효과에대한이행평가방안수립 지반함몰과같은관련환경문제를저감을위한관리지침마련 현재및미래수요를반영한관리방안과관리주체별특성을반영한관리지침마련 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 보고서 국내외관련정책및적용전과정모니터링기반의정책인벤토리 안정성평가항목및매뉴얼 특성분석건수 ( 현장적용 ) 평가방안적정성분석 ( 자문 ) 회 점 신규관리지침및관 련정책세부개선안 지침및법률개선 건 지하수관리와연계한지반함몰저감을위한정책적용및활용에관한연구가필요함. 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 167

189 3. ( 중점추진분야 3) 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발분야추진과제 가. 1 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 배경및필요성 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 세부과제의목표 주요내용 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 시공후지하수위변화를반영한기존구조물주변지반위험도평가기술 국내지반함몰지역의대부분은최근공사가진행되는지역에서발생하였으나, 소규모함몰의경우에는시공후오랜시간이경과하고지하수유동에장기간의변화가발생한경우에나타나고있어이에대한장기함몰특성평가기술개발이요구됨 본연구는구조물굴착이나설치이후장기간이경과한이후에발생되는함몰특성을연구하는것으로서함몰의원인이불문명하고책임소재가명확하지않는등의문제점이존재하여정부의예산을활용한특성연구가수행될필요가있음 본세부과제는현장의조사자료, 계측자료및물성치를활용하여실제규모를축소한모형을다양한조건에맞도록제작하여장기간의시간이경과할경우에발생할수있는지반변형의양상과특성을연구하고자함 도시지역개발후장기간경과시나타나는지반함몰현상에대한과정과특성을규명하고자함 도시지역장기변화계측자료수집및분석 물리실험을활용한장기변형특성분석 장기적지하수변화와지반변위를동시해석할수있는융합프로그램개발 노후화도시시설물주변의함몰위험도평가기준개발 본과제와관련된선행연구는거의수행된바없으나, 본과제를수행함에있어서현장의장기간의실측데이터의획득에한계가존재할수있음 외국의유사사례를조사하고관련전문가의자문을통하여물리실험을이용한장기변형에대한특성을규명하고자함 본과제의선행및유사연구가거의이루어지지않았기때문에연구의성공가능성에대한위험이존재하고있으나, 지반함몰이수십년이상지속되었던일본, 동남아및중국등의전문가와긴밀한협의및자문을통하여연구를수행할필요가있음 장기간의실측데이터확보는본연구의초기부터과제종료되는 5차년까지지속적으로추진하되, 외국의장기계측자료를우선적으로수집분석하여침하특성을규명하여야하며, 국내계측자료가확보된이후에는관련된추가분석을통하여국내실정에맞는결과를도출하여야함 도심지지반변동예측을통해지반함몰발생가능성을사전예지함으로써사회적안정감제고를통한국민안전확보및행복증진 도심지싱크홀발생의예측에따른직접적복구비용및간접적사회비용절감가능 도심지지반구조물의내구성향상및장기적안정성확보에기여 168 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

190 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1 차년도 2 차년도 3 차년도 4 차년도 5 차년도 장기변형계측기존연구분석및물리모형계획수립 물리모형실험을통한장기변형특성평가 물리모형과융합모델을조합한장기변형예측기술개발 노후도시구조물주변변형취약성평가기술개발 노후도시구조물주변지반위험도평가시스템개발 - 구조물유형별지반굴착시공및보강특성평가 - 구조물주변지반의장기변화계측특성자료수집및특성분석 - 지하수 - 토조 (Groundwater-Soil) 모형시험기제작 - 융합모델링입력인자구축및모델링 - 구조물유형별 ( 지하철상부, 기초터파기등 ) 모형실험수행 - 장기지반침하에미치는영향인자별모형실험결과평가 - Coupling 3 차원 Groundwater-Geomechanics 융합모델개발 - 원심모형실험을통한지반공동발생영향평가및지반재료의특성에따른거동특성규명 - Coupling 모형을활용한장기지하수위변화에따른지반공동위험도분석및평가 - 지반재료의특성에따른장기거동특성규명 - 모형실험및수치해석결과기반의장기지반변화위험도평가방안제시 - 노후화시설물 ( 고층건축, 지하철상부등 ) 주변의장기지반변화위험도평가 - 시설물주변장기지반변화위험도제작 - 시설물주변장기지반변화위험도 SMART 서비스시스템개발 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 장기지하수위변화를반영한기존구조물주변지반변형위험도평가기술 구조물유형별장기변형특성평가방안지하수- 지반융합해석기술개발 도시노후구조물지반변형위험도평가지반변형 SMART 서비스시스템개발 1 구조물유형별평가 Tool 개발 매뉴얼발간건 목표치설정근거 구조물유형별평가매뉴얼개발필요 2 융합해석지침서개발지침서발간건 설계에필요한지침서개발 3 위험도평가기준수립위험도평가기준건 지반변형위험도도면제작 도면제작 (1:5,000 이상 ) 건 노후구조물주변의위험도평가기준제시필요 대표구조물주변의위험도제작필요 5 SMART 시스템개발시스템개발건 서비스시스템구축필요 현장기술적용 6 기술적용을통한검증 학술성과 지식재산권 위험도평가기준의시범지역적용여부 건 실증과정이필요함 7 SCI급논문 학술지게재 건 성과의검증및확산필요 8 비SCI급논문 학술지게재 건 성과의검증및확산필요 9 국내외논문발표 발표여부 건 성과의검증및확산필요 10 국내외특허출원 출원여부 건 성과의등록및기술확보 11 국내외특허등록 등록여부 건 성과의등록및기술확보 12 기타지식재산권 프로그램, 실용신안 건 성과의등록및기술확보 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 169

191 나. 2 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 시공후구조물주변지하수평가 관리기법개발 배경및필요성 지하철및건축물의기초부분은습윤화및물의유입을차단하기위하여주변의지하수위를강제로저하시키는시스템을갖추고있으며, 이와같은유출지하수의효율적인평가및관리를위한기법을개발함으로써발생가능한지반침하를예측하는데활용하고자함 정부지원필요성 도시지역의경우복잡한지하구조및과다한지반굴착으로인하여지반침하의문제가발생하고있는만큼, 국민의안전과시설물의보호를위하여국가의지원이요구됨 본연구의경우, 시험현장을통하여실증실험이수행되어야하는만큼민간의단독수행보다는공공기관의참여를통하여객관화된장소에서객관화된기술로개발되는것이필요함 세부과제의개념및범위 현장계측과실증실험등을통하여유출지하수의유출량및침하에미치는영향을평가하고유출지하수의저감을위한시공기술을확보함으로써침하를방지하고유출된지하수는재활용할수있는방안을강구함 세부과제의목표 도시대형구조물주변에서발생되는유출지하수의정량적평가기법을개발하고, 저감을위한사후시공기술을확보하여유출지하수를최소화하며아울러유출된지하수의최적활용방안을수립함 주요내용 지하수유출의정량적평가기법개발 유출지하수의재활용을위한활용기술개발 지하수유출저감을위한사후시공기술개발 기술적위험요인 연구가도시지역대형구조물주변에서수행됨으로인하여정확한데이터의취득에한계가존재할수있음 연구개발추진전략 유출지하수의정량적평가기법을수립하기위하여모델링, 현장계측및물리모형실험등을복합적으로수행되어야함 도시지역구조물주변에서의유출지하수데이터의취득을위해서는관할지자체의협조와참여등이필요함 유출지하수의대표적인구조물은지하철, 대형건축물등으로서이들관련인허가기관및관리기관과의유기적협조가필요함 기대효과및파급효과 도시지역에서수십년이전에준공된고령화된건축및시설물주변의유출지하수를최소화하여장기적으로발생되어오는지반침하를근본적으로차단할수있는기술을확보하고자함 본기술을개발함으로써노후시설물주변에서의지반침하를차단할수있는신산업분야를도출할수있고, 이를통하여도시지역지반침하를예방할수있음 170 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

192 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1 차년도 유출지하수특성평가및실험계획수립 2 차년도지하수유출의정량적평가기법고안 3 차년도 4 차년도 유출지하수평가기법수립및저감기술개발 시범지역운영을통한기술검증및저감기술개발 5 차년도저감공법표준화기술개발 - 도시지역유출지하수현황및특성분석 - 구조물유형별연구계획정립 - 시험현장설계및구축 - 구조물별유출지하수의정량적평가기법고안 - 도시지역구조물주변의지하수유지시공기술고안및설계 - 계측, 물리모형및수치모델등을활용한유출지하수평가기법정립 - 지하수위저감기술개발및구조물별현장구축 - 구조물별유출지하수산정및재활용기술개발 - 유출지하수저감사후시공기술의시험현장적용 - 시험현장운영및평가 - 시공후유출지하수저감공법표준화설계및지침개발 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 기완공구조물주변유출지하수평가 관리기법개발 지하수유출저감공법개발 유출지하수평가기법정립 건축물기초의지하수유출저감공법 지하철구간의지하수유출저감공법 유출지하수의평가모델링기법정립 지하수유출측정장치 4 지하수수량측정장치개발 기완공구조물주변지하수관리기준마련 학술성과 지식재산권 5 도시구조물주변지하수위유지기준및제도화 기존기술대비 20% 개선 기존기술대비 20% 개선 구조물별모델링지침서발간 % % 건 개발여부건 지하수위유지지침마련및법안제안 현장시공에사용될수있는공법개발필요 현장시공에사용될수있는공법개발필요 구조물별모델링기준을수립하여설계, 시공에활용필요 정확한유출지하수측정량파악필요 건 침하예방을위한지하수위유지관리기준이필요함 6 SCI 급논문학술지게재건 성과의검증및확산필요 7 비 SCI 급논문학술지게재건 성과의검증및확산필요 8 국내외논문발표발표여부건 성과의검증및확산필요 9 국내외특허출원출원여부건 성과의등록및기술확보 10 국내외특허등록등록여부건 성과의등록및기술확보 11 기타지식재산권프로그램, 실용신안건 성과의등록및기술확보 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 171

193 4. ( 중점추진분야 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발분야추진과제 가. 1 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 지하수자료연계지반함몰측정용센서네트워크시스템개발 배경및필요성 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 기존의시추방식과차별화된지반, 지하수, 토양통합계측센서를개발하여 3차원의지하특성변화를감지할수있는계측시스템을개발 공사장에서는중기계하중, 지하굴착또는지하수흐름변동등으로하수관로나맨홀부등에지반이동의발생을초래하여사고발생가능성이상존 긴수명의광섬유센서기반지반변위, 수위, 수온계측장치를이용하는고안전및고가용성모니터링시스템을구축하여지반침하사고예방가능 굴착공사등지반공사시지하수변화에따른지반의침하현상이도시에서발생 24/365 운영가능한고안전및고가용성지반이상모니터링시스템을운영하여씽크홀등의비상상황이발생할경우피해를예방또는최소화 (1차년도 ) 변형률, 온도측정용광섬유센서모듈개발 - 광섬유선정, 시장조사, 장비구축, 측정시스템구축, 센서개발및제작 - 변형률계측용 FBG와 Brillouin-OTDR 센서분석 : FBG 센서는특정위치에서계측하는측정방식이고, Brillouin-OTDR 은불특정한다수의측정점지원 - 계측정밀도는스트레인게이지와동일한오차범위이며 Creep변형을정량적으로평가가능 - 온도를계측용광섬유센서분석 : Ramam-OTDR, Brillouin-OTDR, FBG 가능 비시추방식의지반, 지하수, 토양통합계측센서개발 24/365 무중단운영을위한고신뢰성시스템기술분석 - 시스템결함및고장분석, 위험분석기술개발 (2차년도) 광섬유수위및기울기센서모듈개발및성능 / 신뢰성공인기관시험 - 수위계측을위한구조로광센서설계후변위센서와유사한방법으로제작 Gateway 개발및광섬유변위, 기울기, 수위, 수온센서정합장치개발 24/365 무중단운영을위한고안전및고가용성시스템설계기술개발 - 시스템구조및운용체계에대한위험분석, 고장수목, 고장모드분석등을실시하여발생가능한구조적및운용상의취약점및위험순위 (risk priority) 식별 - 시스템고장진단및고장복구기술개발 (3차년도 ) 개발된센서및 Gateway 연동시스템개발 고안전및고가용성지반이상모니터링시스템개발 172 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

194 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 - 24/365 지반변위를감시하는고안전및고가용성모니터링시스템설계 - 지반이상모니터링시스템용자가진단및고장감내장치개발 광섬유지반, 수온, 수위센서모니터링시스템 세부과제의목표 주요내용 광섬유기울기변위센서, 수평변위센서, 수위센서, 수온센서를이용하는고안전및고가용성모니터링시스템설계 비시추방식의지반, 지하수, 토양통합계측센서개발 통합센서용통신시스템개발 3차원계측자료의공간해석및표출기술개발 (1차년도 ) 변형률, 온도광섬유센서개발 - 광섬유선정, 시장조사, 장비구축, 측정시스템구축, 센서개발및제작 - FBG 와 Brillouin-OTDR 광섬유변형률센서모듈개발 - Ramam-OTDR, Brillouin-OTDR, FBG 광섬유온도센서모듈개발 - 센서모듈특성분석및최종변형률센서선정 토양수분센서및통합센서개발 - 각센서모듈특성분석및최종통합센서개발 24/365 무중단운영을위한고신뢰성시스템기술분석 - 시스템의기능및구조의안전성관련 ISO, IEC 기술분석 - 국제안전규격별결함및고장분석, 위험분석기술분석 (2차년도) Gateway 개발및제작, 기울기센서제작및공인기관시험 광섬유수위센서 - FBG 와 Brillouin-OTDR 광섬유수위센서모듈개발 - 각센서모듈특성및가격분석후최종변형률센서선정 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 173

195 Gateway 개발및광섬유변위, 기울기, 수위, 수온센서정합장치설계및구축 24/365 무중단운영을위한고안전및고가용성시스템설계기술개발 - 시스템및구성부품의물리적환경적안전인증기술개발 - 시스템운용시요구되는기능안전인증기술개발 - 시스템및부품의위험분석 (risk analysis), 고장수목 (fault tree) 고장모드분석 (failure mode and effect analysis) 기술개발 - 시스템의구조및기능의취약점식별및위협요소별위험순위 (risk priority) 산정 - 시스템고장진단및고장복구기술개발 (3차년도 ) 광섬유변위, 기울기, 수위, 수온센서및 Gateway 연동시스템설계및구축 24/365 고안전및고가용성지반이상모니터링시스템설계및구축 - 24/365 지반변위를감시하는고안전및고가용성모니터링시스템설계 - 지반이상모니터링시스템용자가진단및고장감내장치개발 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 광섬유센서지하매설을위한광섬유센서를 Packaging 기술확보 고신뢰성의환경을만족하는광섬유센서의 Packaging 기술확보 기술확보전략 광섬유센서 : Fiber Bragg 패턴삽입제작업체연계하여개발 Gateway 정합모듈 : 회사자체개발 기대효과 사회기반시설및대형토목구조물의안전성상시모니터링수행가능 지하수매장지역의지하수흐름모니터링및지하철및도로터널, 댐, 선박, 교량, 원자력발전소등에설치로장기적인안전성모니터링실시 파급효과 국내공공기관및대학, 연구기관, 토목구조물유지관리업체등과협력하여적용분야확대가가능 광섬유변형률센서, 광섬유각도센서, 광섬유온도센서, 광섬유가속도센서, 광섬유변위센서등다양한광섬유센서수요증가함에따라해외수출시장확대에도대응 국내센서시장내에서광섬유센서에대한관심과수요가꾸준히증가추세에있어갈수록파급에대한효과는커질것으로보임 174 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

196 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1 차년도 2 차년도 3 차년도 - 광섬유선정, 시장조사, 장비구축, 측정시스템구축, 센서개발및제작 - 고신뢰성국제인증기술분석 - 통합센서개발 - Gateway 개발및제작, 기울기센서제작및공인기관시험 - 고신뢰성시스템설계기술개발 - 광섬유변위, 기울기, 수위, 수온센서를연동하는고안전및고가용성지반이상모니터링시스템개발 - 변형률광섬유센서개발 - 광섬유온도센서개발 - 토양수분센서개발 - 기능안전국제인증규격분석 (IEC61508 등 ) - 광섬유수위센서개발 - 게이트웨이및변위, 수위, 수온센서정합장치개발 - 시스템물리적, 환경적안전인증기술개발 - 시스템기능안전인증기술개발 - 광섬유변위, 기울기, 수위, 수온센서및 Gateway 연동시스템개발 - 고안전및고가용성지반이상모니터링시스템개발 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 1 FBG Tilt-meter 이용변위측정 구조물장기각도변화측정 회 수 mm 변위측정 변위측정 2 FBG Horizontal Inclinometer 이용변위측정 지반변위측정회 수 mm 변위측정 수위측정 3 FBG Water-Pressure Gauge 이용수위측정 개착과굴착을위한배수현황계측 회 m 단위 비시추방식의지반, 지하수, 토양통합계측센서개발 4 5 연속측정식토양센서개발 일체화된통합시쟉폼개발 개발및기술인증건 개발및기술인증건 지반침하계측용토양센서 비시추용으로일체화된통합시작품 수온측정 6 FBG Temperature Sensor 이용수온측정 구조물의내 / 외부온도변화측정 회 ~ 80 IoT Gateway 7 IoTGateway(X3100/3 200) 이용모니터링 제안된센서의취합계측모니터링 회 통신인터페이스를통해인터넷과연결 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 175

197 나. 2 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명 배경및필요성 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 세부과제의목표 주요내용 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 SMART 통합관제및해석기술개발 우리나라는전체인구중도시집중비율이높은편으로 (91% 가도시생활을영위함 ), 도시가확장되고인구가증가함에따라시설물의다양화및복잡화, 노후화가급속도로진행되고있음. 도시에서지반굴착시설물등은시민의생활과연계되어있는필수자본으로삶을영위하는데매우중요하지만, 지하구조물변형, 지반변화등눈에보이지않는요인으로도시재난재해사고의원인으로작용함. 정부 3.0 의국책사업으로국민의안전한생활권보장을위해정부가지원할필요가있음. 국가기반시설및공공시설을활용한기술로정부의적극적협조가요구되는사항임. 개발되지않은해외시장을겨냥하여국가수출산업에힘이될수있음. 지반굴착구조물을분류하고, 각구조물의환경에적합한지반이상측정장치를개발하여이를활용한 SMART 통합관제및해석기술을개발함. 지하시설물, 공공도로시설물, 통신관로장착형스마트통합관제시스템을이용한지반이상측정장치및지반상태예측기술개발 지반굴착구조물주변스마트센서개발하고지반의상태를실시간모니터링하여지반이상상황예측기술개발 지반굴착구조물주변에지반이상을검출할수있는장치를설치하여지반에발생되는이상현상을조기에검출하고, 빅테이터를활용한예측프로그램을개발하여재난관리및예방 지반굴착구조물주면의다양한환경인자들로인한교란으로예측및신뢰성확보가어려움. 지반굴착구조물주변의위험영향인자의다양성으로인하여상관성을규정하기어려움. 원천기술을가진기업참여를유도하여조기상용화를달성함. 타세부로부터의활용가능한 DB공유, 실대형모형의실험, 상세구조물조사 / 평가등을통하여예측정확도를향상시킴. 국외전문가들의분석기술자분및센싱분야의전문가확보를통해계측장비의신뢰성향상추진함. 산 학 연의협업으로지반굴착구조물관리를통한재난재해분야에융합기술창조및사용화실현함. 기대효과 본연구개발기술은재난재해에대응하고, 재난재해통합관리가가능하게함으로써산업분야에폭넓게활용이가능함 지반이상을조기검출및예측함으로써직 간접적인경제적파급효과가발생가능함 파급효과 현재해당기술과관련하여업계를주도하는기술이존재하지않기때문에, 핵심기술을확보하고상용화를이룬다면세계시장을선점할수있는기회가될수있음. 지반굴착구조물의모니터링및관리기술분야에적용된다며, 중앙정부및지방자치단체, 민간분야에수혜를받을것으로전망됨. 지하공간에대한통합관리및분석시스템을구축함으로써해외시장으로진출이가능함. 176 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

198 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1 차년도 2 차년도 3 차년도 설치환경에적합한지반이상검출을위한계측장비설계및개발 지반이상검출을위한네트워크장비및소프트웨어개발및계측장비개선 지반굴착구조물주변 SMART 통합관제및해석기술개발및시범사업 사전조사및시장분석 설치환경에따른계측장비분류 설치환경에적합한지반이상검출계측장비설계및개발 시스템개념설계 계측장비개선 네트워크장비설계및개발 시스템구축을위한기본설계 데이터마이닝기법을활용한예측기법설계 개발장비의신뢰성확보 솔루션개발 통합시스템신뢰성확보 데이터마이닝기법을활용한 DB 구축및예측기법개발 시스템구축및현장적용 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 지하시설물용지반이상측정장치기술개발 1 지하시설물용지반이상측정장치개발 방폭 / 방수 방진인증 건 위험물안전관리법기준 - 장치설치환경상방수 방진인증필요 지반굴착구조물주변 SMAR T 통합관제및해석기술개발 공공시설물용지반이상측정장치개발 통신관로용지반이상측정장치개발 지반굴착구조물주변이상검출장치설계기준데이터마이닝을활용한예측프로그램개발 공공시설물용지반이상측정장치개발 통신관로용지반이상측정장치개발 지하시설물용설계기준제시 공공시설물용설계기준제시 통신관료용설계기준제시 방수 방진인증 건 방수 방진인증 건 설계기준제시여부 건 설계기준제시여부 건 설계기준제시여부 건 장치설치환경상방수 방진인증필요 - 장치설치환경상방수 방진인증필요 - 지하시설물지반이상측정장치설계기준필요 - 공공시설물지반이상측정장치설계기준필요 - 통신관로용시설물지반이상측정장치설계기준필요 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 177

199 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 7 프로그램개발을위한 DB 구축 DB 구축여부건 프로그램개발을위한 DB 구축이필요 8 이상발생검출및예측모델제시 지반이상을검출하고이상증후를예측할수있는분석프로그램개발여부 건 지반이상을통합해석할수있는프로그램필요 통합관제솔루션개발 9 통합관제솔루션구축솔루션구축여부건 이상발생시대응매뉴얼 이상발생시대응매뉴얼작성여부 - 이상발생을검증하고, 사고를예방및초소화하기위한솔루션필요 건 이상발생시피해최소화를위한매뉴얼필요 테스트베드 11 현장적용을통한기술검증및상용화 현장 Polot Test 건 현장적용을통한개발기술의검증및현장적용성확보 학술적성과 12 국내 외학술지개제학술지게제건수건 5 13 국내 외학술대회발표학술대회발표건수건 개발원천기술확보를위한학술적연구필요 - 개발기술에대한대외적홍보및신뢰성검토 14 특허 특허출원및등록여부 건 8 지적재산권 15 실용신안및디자인등록 실용신안및디자인등록여부 건 개발기술의원천기술확보근거 16 프로그램등록프로그램등록여부건 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

200 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 다. 3 세부과제 (1) 연구개발목표및주요연구내용 세부과제명해외시장진출형테스트베드구축 배경및필요성 정부지원필요성 세부과제의개념및범위 기후변화및각종공사로지반침하및싱크홀이발생하여안전사고의위험을개선하기위하여계측센서를이용한지하수및주변지반상태의감시및분석시스템을개발하여국내기업체및지자체에서사업화예정 국외에서는중국베이징시의통합적인수자원관리를위해기존지하수체계구역을지도화하여관측정의관측네트워크를구축 (Zhoua, 2013). 그러나중국은씽크홀예경보시스템은아직미설치지역이므로본사업의개발품의수출이가능 국내개발및운용경험을기반으로해외시장진출이가능하므로지하수및지반변위감시기반씽크홀예경보시스템의기능성및사업성을위한국외테스트베드의구축이시급 본과제연구결과물의해외시장으로의적극적인진출은민간기업단독의테스트베드구축보다는국내외연구소및관련업체가참여하는컨소시엄형태의사업추진이대외신인도확보에유리 테스트베드개념설계및표준설계 국내외동종및이종테스트베드구축사례분석 표준화를위한국내외표준분석 운영시스템설계 평가및분석 DB 시스템설계 On-site Simulation 시스템설계 적정부지선정 실내외설비설계 설계적정성평가 테스트베드시스템및부품의평가항목및평가방안개발 모니터링시스템평가항목추출 각종광섬유센서별평가항목추출 평가항목별해당국제표준확인 국제표준에준하는평가방식수립 수립된평가방식에따른평가방안설계 평가방안설계적성성검증 테스트베드하드웨어및소프트웨어구축 하드웨어제어시스템구축 운용소프트웨어설치 데이터베이스구축 시스템진단및 On-site Simulation 시스템구축 시운전 테스트베드성능및신뢰도측정및분석기술개발 부품및시스템성능지표및신뢰성지표정의 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 179

201 평가결과의표준설계부합성평가 국제표준과의정합성확인 반복평가시결과의일관성검증 부적합항목의보완방법수립 보완방법에따른설계변경및재평가 구축완료보고서작성 테스트베드경제성평가및사업화계획수립 테스트베드운영시경제성평가 경제성평가를반영한운영계획수립 홍보 / 마케팅및영업계획수립 해외유관기관또는단체와의공조방안수립 上海市水务局 ( 상해시수무국 : Shanghai Water Authority) 同济大學 ( 동제대학 : Dongji University) 확장및유지보수계획수립 세부과제의목표 주요내용 기술적위험요인 연구개발추진전략 기대효과및파급효과 구축개념설계및표준설계 대상평가시스템및부품의평가항목및평가방안설계 하드웨어및소프트웨어구축 성능검증및결과분석 경제성평가및사업화계획수립 광통신기술과광섬유센서들을이용한지상및지하구조물과지하수의상태등을지속적으로감시, 추적및관리하는시스템의개발이활발히진행되고있다. 또한, 국내의개발및운용경험을살려해외시장의진출을적극검토하고있다. 하지만, 이에따른전체모니터링시스템과광섬유센서들에대한전반적인성능과효율을검증하고그신뢰성을입증하기위한테스트베드에대한개념설계, 구축방안그리고운용및평가에대한연구와그실행이시급히필요한실정이다. 기업의입장에서테스트베드구축을통하여고신뢰성을데이터베이스를구축한다음그를바탕으로사업화진행을목적으로한다. 현재까지해당기술에대한테스트베드구축사례가전무한관계로구축설계부터사업성평가까지총망라하여진행하는구조상의어려움과사업화시키기까지의경제적지원이필요할것으로사료된다. 테스트베드의구축사례가전무한관계로지진이비번한일본의지반감시시스템의설계및개념을파악하여우리나라실정과해외에테스트베드구축장소에적합한해외진출형테스트베드구축 기대효과 해당기술의테스트베드구축이현시장에전무한관계로해당사업으로구축사례가성공시현재빈번히발생하는싱크홀관련된사업에고신뢰성을검증할시스템이구축될것이다. 파급효과 해당기술의테스트베드구축완성으로인해계측센서들의고신뢰성에대한검증부분을해결할수있으며, 측정데이터들의 DB화를이끌수있다. 최초라는장점을안고세계시장을미리선점할수있다는파급효과를얻을수있다. 180 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

202 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 (2) 연차별목표및내용 연차연구목표연구내용 1 차년도구축개념설계및표준설계 - 국내외동종및이종테스트베드구축사례분석 - 대상평가시스템및부품의평가항목및평가방안설계 2 차년도하드웨어및소프트웨어구축 - 성능검증및결과분석 3 차년도경제성평가및사업화계획수립 - 테스트베드운영시경제성평가 - 경제성평가를반영한운영계획수립 (3) 최종성과물및성과지표 과제성과목표성과지표측정방법단위목표치가중치 (0 1) 목표치설정근거 테스트베드표준설계기술 1 광섬유센서적용테스트베드시스템설계최적설계 DB 구축건 표준화를위한국내외표준분석 해외진출형테스트베드구축 대상평가시스템및부품의설계평가항목 하드웨어및소프트웨어구축기술 2 3 성능검증 4 테스트베드시스템평가항목제시 시스템진단및 On-site Simulation 시스템구축 성능검증및결과분석기술 설계기준제시여부 사고발생대응시스템구축 건 기반구조물설계기준필요 건 테스트베드설치장소확보를위해필요 현장 Pilot Test 건 테스트베드현장의 경제성평가및사업화계획수립 5 경제성평가및사업화계획수립기술 사업성평가건 관리체계의검증및범용화 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 181

203 5 절과제간연계관계 1세부는도심지지역단위별지하수평가관련메커니즘개발로구성되며, 2세부와 3세부는지반변형및침하와관련하여단기 ( 시공중 ) 및장기적 ( 시공후 ) 관점에서의요소기술및대책기술개발로구성되어있는관계로 1세부, 2세부, 그리고 3세부과제는포괄적으로연계하여구성됨 4세부는 1세부, 2세부, 3세부에서개발된요소기술들을적용한통합계측및관리시스템을개발하는기술로구성됨 추진과제중최종개발성과물의실용화를위한 Test Bed를국내외에서수행하도록계획하고추진및관리하도록함 실질적인연계사업이이루어져효율적인지하수관리로안전한도시생활확보를통한창조경제실현을위한명실상부한기술개발의 Think Thank 역할을본연구단이할예정임 그림 4-3. 세부과제간연관성 182 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

204 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 6 절과제별 연차별기술로드맵 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 183

205 7 절성과의활용방안 1. ( 중점추진분야 1) 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발분야 세부과제구성기술목표성과물기술수요처실용화방안 도심지지표수 - 지하수통합수문해석기법 해외논문분석 관공서, 민간기업 지하수위변동에미치는수리특성해석 도심지지하수유동에따른지반변형예측기술개발 도심지굴착에따른지하수 - 지표수실시간모니터링기법개발 대규모지하개발주변지역의수리지질학적특성평가기법개발 도심지지하수함양의감소량평가 개발지역주변의지하수수량관리기법개발 기존기술의조사및개념모델구축 시험유역기반하천변 3 차원정밀해석기술개발 주요도심지하천구간의지반함몰위험도예측기술 지반함몰방지를위한도심지하천변지하수관리지침방안 지하수 - 지표수상호작용수치해석알고리즘및프로토콜개발 지하수 - 지표수경계면상호작용실시간모니터링및평가기술 현장규모 3 차원지하수 - 지표수상호작용프로그램개발 도심지토지이용별, 지질별불투수현황및지하수위와상관성분석에관한보고서 국내외학술지 지하개발에따른지하수량관리기법보고서 하천변해석에관한제반기술연구에관한보고서 관공서, 민간기업 학교, 연구소, 대기업 관공서, 연구소, 민간기업 관공서, 연구소, 민간기업 분야별전문가참여를통한실용성확보 테스트베스선정및분야별전문가참여를통한실용성확보 분야별전문가참여를통한실용성확보 국내외학술지게재학교, 연구소, 민간기업알고리즘실용화 주요도심구간지반침하시나리오에관한연구보고서 지반함몰방지를위한도심지안전한지하수관리지침및대책에관한매뉴얼 국내외학술지게재 시험유역운영을통한지하수 - 지표수상호작용모니터링및검증에관한보고서 현장규모광역적 3 차원지하수 - 지표수상호작용수치해석에관한소프트웨어, 매뉴얼 관공서, 연구소, 민간기업 관공서, 연구소, 민간기업 관공서, 연구소, 민간기업 관공서, 연구소, 민간기업 관공서, 연구소, 민간기업 분야별전문가참여를통한실용성확보 분야별전문가참여를통한실용성확보 테스트베스선정및분야별전문가참여를통한실용성확보, 모델교육및소프트웨어개발 184 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

206 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 세부과제구성기술목표성과물기술수요처실용화방안 시험유역운영을통한경계면유출입량의검증 경계면유출량관리에관한지침 관공서, 연구소, 민간기업 테스트베스선정, 관련법제도개선및세부수행지침매뉴얼 광역지하수계측망을활용한이상징후탐지기술개발 최적지하수위관측망설정프로그램구축 지하수네트워크교란에인한이상징후원인규명및대책방안연구 GIS 웹기반지하수위변화실시간이상징후발생예보시스템 지하수위모니터링자료분석기술현황에관한보고서 지하수모델링을통한원인별민감도분석및사례별위험도예측관한보고서, 논문 GIS 웹기반지하수위변화실시간이상징후발생예보시스템에관한소프트웨어, 매뉴얼, 시험지역에서의검증및개선에관한보고서 관공서, 연구소, 민간기업 관공서, 연구소, 민간기업 관공서, 연구소, 민간기업 분야별전문가참여를통한실용성확보 테스트베스선정및분야별전문가참여를통한실용성확보 < 중점추진분야 1 과제실용화방안 > 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 185

207 2. ( 중점추진분야 2) 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발분야 세부과제구성기술목표성과물기술수요처실용화방안 지하수대수층및지질분포에따른지반위험성예측기술 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 굴착시지하수에의한지반변형방지공법개발 도심지함몰예방및지하수관리를위한정책수립및적용방안연구 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인 표준물리모델시험기준수립 지반굴착평가프로그램개발지반굴착시지하수영향최소화설계기준 도심지지하굴착시지하수유출방지를위한고내구성지반개량및주입공법 지하수상태에따른흙막이벽체와차수그라우팅특성과의상호작용평가기법 지반함몰예방을위한안전한지하수관리정책 지반굴착 3D 모델링기술 국내외학술지게재및학술발표 지반함몰안정성평가기법 지반함몰안정성평가기법 지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인 지반함몰안정성평가기법 표준물리모델시험기준수립 지반굴착평가프로그램개발 지반굴착시지하수영향최소화설계기준 고내구성지반개량및주입공법 지하연속벽굴착중사전지하수유출가능성평가및벽체건전도모니터링시스템 건전도평가시스템개발 흙막이벽체배면지반거동분석차수그라우팅및지하수상태에따른상호작용해석 도심지지하수위변동에따른지반함몰및구조물영향저감을위한지침 도심지지반함몰예방을위한지하수안정성평가매뉴얼 도심지지하수관리방안과관리주체별특성을반영한관리지침 지반굴착공사설계사 학교, 연구소, 기업체등 지반굴착공사설계사 지반굴착공사설계사 지반굴착공사시공사 지반굴착공사설계사 정부및공공기관 설계사, 시공사 정부및공공기관 건설사, 엔지니어링사 지하수유출가능성평가및벽체건전도모니터링시스템 건설사, 엔지니어링사 시공사, 연구소, 학계 시공사, 연구소, 학계 정부부처. 건설사, 엔지니어링사 정부부처. 건설사, 엔지니어링사 정부부처. 건설사, 엔지니어링사 민간기업, 학계및관련기관간의공동연구를통하여기술이전및실용화추진 지질특성별지반함몰위험지역의안정화공법시공가이드라인제시 지반굴착설계기준반영프로그램판매정부설계지침에활용 전문업체기술이전지반개량및주입공법개발및현장적용 건전도모니터링시스템구축및유지관리 민간기업, 학계및관련기관간의공동연구를통하여기술이전및실용화추진 민간기업, 학계및관련기관간의공동연구를통하여정부정책제안및수립 < 중점추진분야 2 과제실용화방안 > 186 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

208 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 3. ( 중점추진분야 3) 지반침하에대한지바위험도평가및대책기술개발분야 세부과제구성기술목표성과물기술수요처실용화방안 물리모형실험을활용한장기지반침하특성평가기술 물리모형실험지침서개발 연구보고서 국내외학술지 특허출원 / 등록 정부및대형공사발주처 정부, 설계사등 연구기관, 기업체 기업체 대규모지반굴착과관련된공법설계시활용 시공후지하수위변화를반영한기존구조물주변지반위험도평가기술 융합모델링기법을적용한침하평가기술 융합모델링프로그램개발 연구보고서 국내외학술지 특허출원 / 등록 노후화시설물주변지반침하평가메뉴얼 설계사 정부, 설계사등 연구기관, 기업체 기업체 정부및대형공사발주처 대규모지반굴착과관련된공법설계시활용 노후화구조물주변침하위험도평가기술 침하위험도도면 SMART 서비스시스템 연구보고서 정부, 지자체 정부및국민 정부, 설계사등 대형공사설계및대국민서비스용으로활용 국내외학술지 연구기관, 기업체 특허출원 / 등록 기업체 유출지하수 ( 기초 ) 평가지침서 정부및지자체 지하수유출의정량적평가기법 유출지하수 ( 터널 ) 평가지침서유출지하수측정장치 지하수유지관련제도개선안 정부및지자체 설계및시공사 정부 도시지역장기화된구조물주변의지하수유출관리관련지자체및시행기관인설계시공사등에서활용 시공후구조물주변지하수평가 관리기법개발 유출지하수의재활용기술 연구보고서 국내외학술지 특허출원 / 등록 재활용공법 연구보고서 국내외학술지 정부, 설계사등 연구기관, 기업체 기업체 대형건축주및공공기관 정부, 설계사등 연구기관, 기업체 건물주및지하철공사등에서의지하수재활용기술제공 특허출원 / 등록 기업체 지하수유출저감을위한사후시공기법개발 지하수유출저감용재료 기업체 지하수유출저감시공기술은 기준공된건축주에게적용, 지하수유출저감시공기술 기업체 활용 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 187

209 세부과제구성기술목표성과물기술수요처실용화방안 연구보고서 국내외학술지 특허출원 / 등록 정부, 설계사등 연구기관, 기업체 기업체 < 중점추진분야 3 과제실용화방안 > 188 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

210 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 4. ( 중점추진분야 4) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발분야 세부과제구성기술목표성과물기술수요처실용화방안 지하수연계지반함몰측정용센서네트워크시스템개발 SMART 통합관제및해석기술개발 비시추방식의지반, 지하수, 토양통합계측센서개발 지반변위, 각도, 수위, 수온센서 지하수, 지반함몰연계네트워크시스템 지하시설물 ( 유류저장탱크등 ) 을활용한지반이상계측 공공도로시설물 ( 가로등, 전신주등 ) 을활용한지반이상계측 통신관로를활용한지반이상계측 데이터마이닝을활용한통합관제기술및예측프로그램개발 연속측정식토양센서개발 일체화된통합시쟉폼개발 광섬유센서 광섬유기반모니터링시스템 센서구축메뉴얼 지반이상측정센서 ( 지하시설물용 ) 연구보고서 ( 설계기준포함 ) 특허출원 지반이상측정센서 ( 공공시설물용 ) 특허출원 센서구축메뉴얼 연구보고서 ( 설계기준포함 ) 지반이상측정센서 ( 통신관로용 ) 특허출원 센서구축메뉴얼 연구보고서 ( 설계기준포함 ) 지반침하예측프로그램 통합프로토콜권고안 관제솔루션운영메뉴얼 SMART 통합관제용데이터마이닝솔루션 기업, 지자체및중앙정부등 기업, 지자체및중앙정부등 기업, 지자체및중앙정부등 기업, 지자체및중앙정부등 기업, 지자체및중앙정부등 기업, 지자체및중앙정부등 기업, 지자체및중앙정부등 기업등 기업, 지자체및중앙정부등 기업등 기업, 지자체및중앙정부등 지자체및중앙정부등 지자체및중앙정부등 기업등 지자체및중앙정부등 지자체및중앙정부등 기업등 중앙정부, 연구소등 기업, 지자체및중앙정부등 기업, 지자체및중앙정부, 학계등 Pilot test 추진을통한성능검진개발제품의실기술시스템개발분야별전문가 ( 학계, 관련기관 ) 의참여를통한고신뢰성시스템구축 유관기관 ( 관련산업체 ) 의협조를통해실용성확보 Pilot Test 추진을통한현장적용성확보 방폭인증을통한안정성확보 방수 / 방진인증 (IP 67 이상인증 ) 을통한제품의신뢰성확보 지자체및공기업참여를통한실용성확보 Pilot Test 추진을통한현장적용성확보 방수 / 방진인증 (IP67 이상인증 ) 을통한제품의신뢰성확보 지자체및통신기관사업자의참여를통한실용성확보 Pilot Test 추진을통한현장적용성확보 방수 / 방진인증 (IP67 이상인증 ) 을통한제품의신뢰성확보 분야별전문가참여를통한신뢰도높은실용성확보 관제플랫폼추진을통한현장적용성확보 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 189

211 세부과제구성기술목표성과물기술수요처실용화방안 해외진출형테스트베드구축 테스트베드표준설계기술 대상평가시스템및부품의설계평가항목하드웨어및소프트웨어구축기술경제성평가및사업화계획수립기술 광섬유센서적용테스트베드시스템설계기술개발확보 평가표준화자료구축확보 플랫폼운영시스템확보 관리체계의범용화시스템구성및확보 상해시수무국및국내외기업 상해시수무국및국내외기업 상해시수무국및국내외기업 상해시수무국및국내외기업 - 해외테스트베드기관과테스트추진을통한성능검진 - 플랫폼방식의서비스기술도입 - 해외기관의시스템홍보및시장확대 < 중점추진분야 4 과제실용화방안 > 190 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

212 4 장. 연구개발과제구성및추진전략 8 절연구수행체계제안 1. 연구추진체계정립 안전한지반굴착기술및지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획 은건설안전과연계된지반및지하수관리의기반이되는핵심요소기술개발및유기적연계를통한패키지화된기술의성격으로 연구단수준 의구성이적합함 산학연각각의특성에맞는역할분담및수행이필요하며유기적인세부기술간유기적인연계가필요함 정책연구부분은특화전문분야인력투입이필요하므로분리공모를통해전문성확보가필요함 < 국토교통부소관 연구개발사업운영규정 의과제분류 > 사업단 연구단 기술별총괄시스템의개발과연구개발결과의시범적용 (Test Bed) 을포함하는과제로서정부출연금 500 억원이상, 5 년이상의연구기간이소요 단위 요소기술의유기적연계를통하여패키지화된기술을개발하는과제로서정부출연금 50 억원이상 일반과제 단위 요소기술을개발하는과제 2. 추진조직 안전한지반굴착기술및지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획 은기초 원천기술, 실용화기술, 관리정책의다양한성격의연구를총괄해야하므로산, 학, 관과유연한관계를유지하고객관적관리가가능한연구기관및총괄연구책임자가필요함 원천성격의기술은이론정립, 실험등의연구내용위주로기술정립이필요하므로학교또는연구기관에서주도하도록추진함 실용화기술은현장적용가능기술로생산현장또는시공현장을보유한기업에서주도하도록추진함 전체연구조직은산, 학, 연이연계되어상호보완및지원이이루어지도록구성함 정책개발전문기관의연구참여가이루어지도록구성함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 191

213 3. 추진체계 연구추진시주관및협동, 위탁기관및참여기업은모두성과물이발생되고, 기관별성과물이상호활용되도록연구추진체계를구성함 달성가능한성과목표및성과지표를제안 유도하고연구진행중성과목표의달성및관리방안을주관에서정립하며, 주관기관은주기적으로성과를관리해야함 성과물의실용화를우선하여기술실시대상기업을명확히결정하고, 대상기술이실용화가능한수준으로성과물이도출되도록상시관리체계를수립해야함 상호정보교류가가능하고상호활요, 기술지원이가능한추진체계를수립함 192 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

214 5 장. 인력투입계획및소요예산산정 5 인력투입계획및소요예산산정 1 절연구일정에따른인력계획 1. 전체사업인력투입계획 가. 연차별투입연구인력 중점추진분야 1 중점추진분야 2 중점추진분야 3 중점추진분야 4 ( 단위 : 명 ) 분류 1차년 2차년 3차년 4차년 5차년 합계 총괄 세부과제 세부과제 세부과제 세부과제 계 세부과제 세부과제 세부과제 세부과제 계 세부과제 세부과제 계 세부과제 세부과제 세부과제 계 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 193

215 나. 상세투입연구인력 분류 총개발인력 ( 명 ) 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 ( 단위 : 명 ) 비고 2. 중점추진분야별인력투입계획 가. 중점추진분야 1 계 1 세부기술 2 세부기술 3 세부기술 4 세부기술 분류 총개발인력 ( 명 ) 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 ( 단위 : 명 ) 비고 194 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

216 5 장. 인력투입계획및소요예산산정 나. 중점추진분야 2 계 1 세부기술 2 세부기술 3 세부기술 4 세부기술 총개발인력 ( 명 ) 분류 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 ( 단위 : 명 ) 비고 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 195

217 다. 중점추진분야 3 계 1 세부기술 2 세부기술 총개발인력 ( 명 ) 분류 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 ( 단위 : 명 ) 비고 196 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

218 5 장. 인력투입계획및소요예산산정 라. 중점추진분야 4 계 1 세부기술 2 세부기술 3 세부기술 총개발인력 ( 명 ) 분류 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 책임연구원 연구원 연구보조원 보조원 합계 ( 단위 : 명 ) 비고 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 197

219 2 절소요예산산정 1. 예산산정방법 각세부과제별기획위원회를구성, 기획위원에의한상향식 (Buttom up) 방법으로예산을산출함 본기획에서추구하는연구단최종목표및각세부과제별연구목표달성을위해필요한각세부과제의연구개발내용을수행하기위해소요되는연구개발예산을추정함 각세부과제의소요예산을전체연구개발기간내에서연도별로제시하고기업체참여가가능한과제의경우예상기업부담금을제시함 인건비는 2015년학술연구용역인건비기준단가 를기준으로작성 2015년학술연구용역인건비기준단가의참여율 100% 기준으로연봉을계산한후인건비단가를예산작성에적용 책임연구원 73,392천원, 연구원 56,276천원, 연구보조원 37,618 천원, 보조원 28,215 천원을적용함 간접비는기관과학교의참여를고려하여전체예산대비 14.07% 를기준으로작성하였음 각공동과제별특성을고려하여민간기업의참여가능성을예측하고이를바탕으로정부출연금과기업부담금을구분함. 이때정부출연금및기업부담금의배분비율은 국토교통부소관연구개발사업운영규정 의 별표1. 중앙행정기관및참여기업의연구개발비출연 부담기준 ( 제31조제3항관련 ) 을작성기준으로활용 소요예산은정부출연금을대상으로작성하였으며민간부담금은참여기업 2개이상중소기업비율 3분의 2이상참여를고려하여총연구개발비의 25% 를민간부담으로계상함 예상항목별소요예산은정부출연금에해당하는예산으로만작성함 민간부담금은전체소요예산을책정하는데에만활용하고항목별소요예산에서는고려하지않음 항목별예산은 국토교통부소관연구개발사업운영규정 의 별표 2. 연구개발비비목별계상기준 ( 제32조제1항관련 ) 을작성기준에따라아래와같이산정함 ( 기업부담금은별표 1의 라 항을참조하여계상한추정치임 ) 198 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

220 5 장. 인력투입계획및소요예산산정 [ 표 5-1] 기업부담금출연기준 구분 기업부담금출연기준 ( 총연구개발비대비 ) 대기업참여 50% 이상 참여기업이중소기업 대기업이아닌경우 40% 이상 중소기업참여 25% 이상 2개이상의참여기업중중소기업의비율이 2/3 이상 25% 이상 2. 전체사업소요예산 가. 총괄소요예산 분류 ( 단위 : 백만원 ) 1 차년 2 차년 3 차년 4 차년 5 차년 (max) 합계 정부민간정부민간정부민간정부민간정부민간정부민간 총괄 3,000 1,000 5,000 1, ,000 1, ,000 1, ,000 1,000 20,000 6,666.7 중점추진분야 , , , 중점추진분야 , , , , 중점추진분야 , , , , 중점추진분야 , , , , 나. 예산항목별소요예산 예산항목 인건비 직접비 세부항목 단가 ( 연봉 ) 1 차년도 구분 2차년도 3 차년도 4 차년도 5 차년도 소계 ( 단위 : 천원 ) 책임연구원 73, , 연구원 56, , 연구보조원 37, , 보조원 28, 소계 , , , , 연구장비 / 재료비 1, , , , , , 연구활동비 , 연구과제추진비 , 연구수당 소계 1, , , , , , 간접비 , 합계 3, , , , , , * 인건비 = 소요인력 (ManPower) 단가 비율 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 199

221 3. 중점추진분야별소요예산 가. 중점추진분야 1 예산항목 인건비 직접비 세부항목 단가 ( 연봉 ) 1 차년도 구분 2차년도 3 차년도 4 차년도 5 차년도 소계 ( 단위 : 백만원 ) 책임연구원 73, 연구원 56, 연구보조원 37, 보조원 28, 소계 , 연구장비 / 재료비 , 연구활동비 과제추진비 연구수당 소계 , 간접비 합계 , , , 비율 나. 중점추진분야 2 예산항목 인건비 직접비 세부항목 단가 ( 연봉 ) 1 차년도 구분 2차년도 3 차년도 4 차년도 5 차년도 소계 ( 단위 : 백만원 ) 책임연구원 73, 연구원 56, 연구보조원 37, 보조원 28, 소계 , 연구장비 / 재료비 , 연구활동비 과제추진비 연구수당 소계 , 간접비 합계 , , , , 비율 200 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

222 5 장. 인력투입계획및소요예산산정 다. 중점추진분야 3 예산항목 인건비 직접비 세부항목 단가 ( 연봉 ) 1 차년도 구분 2차년도 3 차년도 4 차년도 5 차년도 소계 ( 단위 : 백만원 ) 책임연구원 73, 연구원 56, 연구보조원 37, 보조원 28, 소계 연구장비 / 재료비 연구활동비 과제추진비 연구수당 소계 간접비 합계 비율 라. 중점추진분야 4 예산항목 인건비 직접비 세부항목 단가 ( 연봉 ) 1 차년도 구분 2차년도 3 차년도 4 차년도 5 차년도 소계 ( 단위 : 백만원 ) 책임연구원 73, 연구원 56, 연구보조원 37, 보조원 28, 소계 연구장비 / 재료비 연구활동비 과제추진비 연구수당 소계 간접비 합계 비율 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 201

223 4. 연구비검토결과 가. 총괄예산 전체연구개발비는 억원으로이중, 정부출연금이 200억원, 민간부담금이 66.66억원수준으로전체연구예산대비정부출연금이약 75% 수준임 과제별연구개발비 ( 민간부담금포함 ) 는중점추진분야 1과제가 54.66억원, 중점추진분야 2 과제가 78.66억원, 중점추진분야 3과제가 66.67억원, 중점추진분야 4과제가 66.67억원으로편성됨 연구단전체및총연구기간중인건비가약 39.9%, 직접비가약 46%, 간접비가약 14.1% 로편성됨 나. 종합검토결과 (1) 예산계획수립체계및과정의적절성 각세부과제별기획위원회를구성, 최소연구단위인후보과제를수행하는데소요되는적정비용을분석하고상향식방법으로예산을산출하여, 체계적으로예산계획이수립된것으로보임 본과제의총소요예산은 266억원으로정부출연금이 200억원, 추정민간부담금이 66억원이며, 민감부담금및세부적인소요예산에대해서는연구추진단계에서보다구체화될수있을것으로판단됨 (2) 과제별예산작성및배분의합리성 각과제별정부지원및민간예산을연차별로구분하고, 인건비, 직접비, 간접비를세부적으로구분하여제시하여각연구에소요되는예산이비교적명확하게제시된것으로분석됨. 인건비는연구원을 4단계로구분하여참여율을고려하여산정함 직접비는연구장비 / 재료비, 연구활동비, 연구과제추진비, 연구수당으로구분하여산정함 (3) 인력투입및확보계획의적절성 5차년도에걸쳐본연구수행을위한총소요연구인력은 171.8명으로세부과제별, 세세부과제별투입연구인력을연구일정에맞추어제시하고있음 실제연구소요인력의경우향후연구추진단계에서이를보다구체화할수있을것으로보임 202 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

224 6 장. 사전타당성검토 6 사전타당성검토 1 절정책적타당성 1. 국가전략의중요성 국민의안전을최우선으로하는현정부정책에부합 본연구단의기술개발을통한정부정책실현 서울지역을중심으로사회적인이슈화가되고있는지하수및지반함몰문제에기술적으로대응함으로서여러가지지하수와연계된지반사고로인한국민의불안감을감소시키고안전한미래도시건설을위한기술을확보함 싱크홀은노후된상 하수도관에서새어나온물이주변흙을쓸고내려가면서지하에공간이생기고상부압력이커질때가장많이발생한다. 또지하철등지하공간을개발하는과정에서지하수유입등으로토사가유출되거나부실공사로빈공간이생겼을때도위험성은더커진다. 도심지의지하수를지반침하방지의관점에서관리하므로서지반침하전조현상을가장빠르게파악할수있도록기술개발이필요함 2014년 12월국토교통부가발표한싱크홀예방을위한 지반침하예방대책 에서지하공간통합지도구축및서비스, 굴착공사현장주변의안전관리강화, 불안요소에대한선제적모니터링및관리, 지하공간통합안전관리체계의기반조성등이제시되었으며본연구단의기술개발을통해안전관리강화와불안요소에대한선제적모니터링및관리기술이개발될것으로기대함 국회국토교통위원회와안전행정위원회에서땅속안전을책임질법적근거를담는제정법을발의하였음. 지하를안전하게개발하고이용하기위한관리체계를확립하고지반침하를방지하고공공의안전을확보하기위해 지하의안전관리에관한특별법 ( 이하지하안전특별법 ) 을추진하고있음. 전국각지에서발생하는싱크홀에대등하는입법사례로서본연구과제를성공시켜해당법에대한기술적인지원및해결책제시가가능함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 203

225 2. 상위계획부합성 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발을지향하는동연구단은 박근혜정부국정목표및국정과제 ( 5. 10, 91), 경제혁신 3개년계획 ( 18, 26, 31), 창조경제 ( 전략 2), 법적계획 : 제3차과학기술기본계획 ( 13~ 17), 제5차건설기술진흥기본계획 ( 13~ 17) 의건설공사현장의재해및안전사고저감과고부가가치원천기술확보를추구하는방향성에부합 국정과제 5. 중소 중견기업의수출경쟁력강화 를통해서중소기업의새로운수출동력을마련하고, 10. 교통체계 해운선진화및건설 원전산업해외진출지원 에서해외건설시장진출및수주경쟁력강화를추진하고있으며, 91. 안전하고쾌적한일터조성 에서안전한지반굴착기술로건설공사현장의재해및안전사고저감에기여하고자함 경제혁신 3개년계획은 (18. 중소 중견기업경쟁력강화 ) 의정책일환으로굴착및보강관련중소 중견기업육성및해외건설시장진출기업들의경쟁력을강화하고, (26. 융합신산업육성 ) 에서 IT기술기반의굴착현장관리및영향평가기술개발을추진하며, (31. 해외건설 플랜트수출고부가가치화 ) 를통하여기술력기반의고부가가치원천기술을보유 활용하고자함 창조경제의 ( 전략 2 벤처 중소기업의창조경제주역화및글로벌진출강화 ) 를통하여국내중소 중견기업이담당하고있는보수 보강및도심지굴착관련분야에서중소 중견기업의기술확보및글로벌시장진출을지원함 법정계획 : 3차과학기술기본계획 ) 13~ 17) 을통하여국토인프라선진화를추구하고사업화초기장벽극복지원을확대하며융합기술개발을촉진시키고자함 법정계획 : 제5차건설기술진흥기본계획 ( 13~ 17) 을통하여 (1-수 Green&Smart 건설기술개발 ) 로 3기초 원천 핵심기술 R&D를추진함 2 절기술적타당성 1. 기술개발계획의적절성 본연구단의비전으로제시하고있는 효율적인지하수관리로안전한도시생활확보를통한창조경제실현 달성을위해본연구단의사업목표를 도심지지반굴착에따른지표수, 지하수유동및물수지평가기술개발, 지하수와지하구조물에의한지반변상분석기법개발, 건축물및지하구조물주변지하수흐름관리기법개발, 지하수위변화에의한도시지반침하측정기술개발, 지하수및지반구조물통합계측및관리시스템개발 로구체적으로제시함 204 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

226 6 장. 사전타당성검토 2. 중복성 중점추진분야로 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발분야, 지하수위급변에따른단기지반변형예측및방지기술개발분야, 장기지반침하에대한도시인프라취약성평가및대책기술개발분야, 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발분야 를설정하고, 이를실현하기위한최적의과제구성을제시함 기술수요조사, 기술수준예측조사, 우선순위조사등을통해해당분야전문가들의의견을적극반영하여과제발굴과구성에있어서최대한객관성을확보함 본연구단의사업목표를달성하기위해각중점추진과제를구성하였으며, 적절한연구개발목표와연구내용및범위를설정하여제시함 본연구단에서추진하는과제는기획과정과평가위원회검토를통해기존연구와의중복성을검토하였으며, 기존연구와연계, 활용, 차별화전략을제시하여중복성을최소화한것으로분석됨 본연구에대한중복성조사는 1차적으로 NTIS 자료및각부처 R&D 계획자료를이용하여중복가능성이있는사업과과제들을스크리닝하였음 기획과정에서전문가워크샵을추진하여, 1차스크리닝결과에대해검토를하였으며, 착수보고및평가위원회검토시제기된중복과제에대해면밀한검토를하였음 기획과정을통해제기된기존유사연구및이에대한연계, 활용, 차별화전략은다음과같음 연구과제명주요연구내용연계방안및차별화방안 도심지지반함몰저감을위한지하매설물설치기술개발 ( ~ ) 국토라이프라인연구개발사업기획 ( ~ ) 사물인터넷 (IoT) 기반도시지하매설물모니터링및관리시스템기술개발 ( ~ ) - 지하매설물설치기술분야연구기획 ( 하수관거에만국한하지않고 7 대매설물설치에따른지반함몰문제점분석과이를해결하기위해개발이필요한기술에대한기획수행 ) - 고유동성채움재개발고유동성채움재설계, 시공기법및시공지침개발 - 국토공간내기발시설과이의연결망으로구성되는 국토라이프라인연구개발사업 을기획함으로써사업의기술성, 투자타당성등의예비타당성분석 - 대내외환경분석및전략사업선정국토라이프라인기술개발추진계획수립 - 지하공간상황을조기에감지, 예측, 대응하는 IoT 기반지하공간그리드시스템개발 1)IoT 기반재난재해예측및대응기술 2) 지하매설물실시간전역위험감시기술 3) 도시철도지하구조물및주변지반감시기술 4) 지하수및지질환경실시간예측기술 - 고유동성뒤채움재개발이목적으로본사업과관련이적음 - 국토라이프라인건설을위한연구개발기획사업으로본사업과관련이적음 - 기존연구는사물인터넷을기반으로하는센서등의하드웨어를개발을주목적으로함. - 본연구사업에서는노후된상 하수도관에서새어나온물이주변흙을쓸고내려가거나, 지하철등지하공간을개발하는과 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 205

227 연구과제명주요연구내용연계방안및차별화방안 하수관로누수에기인하는지반침하 ( 공동 ) 탐지및평가기법개발 ( ~ ) 하수관로로인한지반침하방지를위한가소성뒤채움재현장적용기술개발 ( ~ ) 하수관거관리기술연구단 (2011~2016) 사회기반시설재난예방및대응기술융합클러스터 ( ~ ) - 하수관누수지역 CCTV, GPR 탐사 - 하수관로로인한지반침하탐지평가기법 (GPR+CCTV) 개발및조사매뉴얼작성 - 하수관로누수방지, 다짐특성개선을위한가소성채움재개발 - 가소성채움재를이용한하수관로뒤채움다짐특성평가및현장적용기술개발 년하수관거의본경적인유지관리시대에대비해하수관거인프라의자산관리기술고도화, 쾌적한하수관거기능고도화, 안전한도시배수시트메최적구축기술개발 - 도심지시설물, 대형지하산업시설물, 광역교통시설물, 빅데이터를활용한유지관리분과로구성하고인적, 자연적재해에대응할수있는방법에대한아이디어를공유하고창의적인연구과제를도출하기위한협력체계 정에서지하수이동으로발생되는함몰및침하를사전예측및관리하기위한광역및지하구조물주변지하수해석기술, 급속한지하수위변화에따른긴급대응기술및도시전체를관리하기위한기법, 지침등의개발을목적으로함. - 기존연구에서개발되는성과품을반영하여관리기법을선진화시킬수있으며, 국가또는지방자치단체의지침등에반영하여기존연구의성과품의활용을제도화시킬수있음. - 하수관로누수지역을신속하게찾는조사기술과보수기술의개발이목적임. - 본연구사업은도시전체를대상으로하고있으며, 도로, 보도등에서발생되는지반침하방지가목적임. 대상구조물또한상하수도를포함하여지하철등의모든지하구조물을대상으로하고있음. - 하수관로누수방지를위한뒤채움재재료개발이목적으로, 본연구사업과관련이없음. - 효율적하수관거관리를위한자산관리기술고도화사업임. 본연구사업과관련이없음. - 융합연구를도출하기위한기획과제로서, 도심지시설물, 대형지하산업시설, 광역교통시설물을관리하기위한신개념도출이목적임. 본연구사업과관련이없음. 3. 정부지원타당성 정부지원타당성분석에서의주요쟁점은 1. 정부지원필요성 2. 정부미지원시문제점이며, 이에대한최종검토의견은다음과같음 본연구개발기술은공공성이큰중장기적기반기술이며, 해외시장진출에대응하기위해서는 5년이내에집중적인연구개발이요구되며, 많은기술개발투자금액이소요될예정이어서민간에서추진하기어려우며, 정부에서집중적으로개발할필요가있음 정부에서지원하지않을경우, 민간추진시기술개발속도저하가예상되며, 민간에서도참여하지않을경우선진국기술의존도증대, 외화낭비, 지하수원인에의한지반함몰의발생률증가, 기술종속등이예상됨 206 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

228 6 장. 사전타당성검토 3 절경제적타당성 1. 비용 - 편익분석 (Benefit/Cost Analysis) 가. 개요 (1) 분석대상 비용- 편익분석은동연구단을구성하고있는 4개세부과제추진시소요되는예산과발생할것으로예상되는편익을고려하여분석함 (2) 편익범위 동연구단의기술개발에의한편익은굴착공사중붕괴사고발생저감을통한피해액감소임 편익산정은미래에예상되는붕괴사고발생중동연구단의개발기술적용시감소하는붕괴사고와피해액을추정하고, 연구단개발기술이기여한부분을고려하여산정함 편익 = 연평균공사중붕괴사고발생건수 개발기술적용대상시장비중 붕괴사고발생시피해액 붕괴사고저감률 개발기술적용률 기술개발성공률 R&D 기여율 (3) 편익산출을위한요소 굴착공사중붕괴사고발생저감을통한피해액감소분을환산하기위하여, 연평균공사중붕괴사고, 개발기술적용대상시장비중, 개발기술적용률, 기술개발성공률, R&D 기여율, 할인율을고려함 연평균공사중붕괴사고발생건수 : 국내에서발생할것으로예상되는공사중붕괴사고발생건수 개발기술적용대상시장비중 : 공사현장중개발기술적용대상이되는지반굴착공사현장비중 붕괴사고발생시피해액 : 터파기및보강공사에서붕괴발생시추가되는시공비용및인적피해로인한사회적비용 붕괴사고저감률 : 연구단개발기술적용시감소할것으로예상되는붕괴사고비율 개발기술적용률 : 연도별로개발기술이공사현장에적용될것으로예상되는비율 기술개발성공률 : 계획한기간내에목표한수준까지기술을개발하고, 실용화에성공할확률 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 207

229 R&D 기여율 : 본연구과제를통해달성된기술개선비중 할인율 : 화폐의현재가치추정을위한할인율 (4) 비용의설정 비용은동연구단을구성하는 1~4세부과제의향후 5년간예산 ( 안 ) 으로정부출연금과민간참여금의합한금액의현재가치로산정함 나. 비용 - 편익분석결과 (1) 편익분석 연평균공사중붕괴사고발생건수는매년 100.6건이발생할것으로추정함 09년 ~ 13년간발생한붕괴사고는평균적으로 330.6건이발생하고있음 1) - 09년부터 12년까지붕괴사고는증가하나이후소폭감소하고있으며, 안전한지반굴착및지하수관리기술개발을추진하는등정부의적극적인노력으로향후붕괴사고가증가하지는않을것으로고려함 - 09년부터 13년까지평균붕괴사고발생건수를기반으로향후약 330.6건의붕괴사고가발생하는것으로가정함 붕괴사고발생건수 * 자료 : 재난연감 2010~ 평균 년기준붕괴사고발생위치비중을확인한결과약 30.4% 가공사현장에서발생하는것으로조사되었으며, 이를기반으로공사중붕괴사고발생건수는매년 100.6건이발생할것으로추정함 2) 붕괴사고가발생한공사현장중지하수관리기술이적용가능할것으로예상되는현장은약 60% 로추정함 3) 붕괴사고발생시건당피해규모는 `15년기준으로약 50억원이발생할것으로추정하였으며, 이를기반으로개발기술이적용될것으로예상되는 `19년에는피해규모가약 55.6억원으로예상됨 1) 재난연감 2010~2013, 국민안전처, ) 재난연감 2013, 국민안전처, ) 기획연구진인터뷰 208 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

230 6 장. 사전타당성검토 굴착공사를수행하는시공사의전문가인터뷰를통해약 150억원규모의터파기및보강공사중붕괴발생시추가시공비용 40억원, 인명피해보상비용등사회적비용약 10 억원등총 50억원의피해액이발생할것으로추정함 4) - 면적 60m 500m, 깊이 12m의터파기및보강공사관련시공시약 150억원이소요됨 - 터파기및보강공사중붕괴발생시약 30% 의추가재료비가발생하는등 40억원규모의추가시공비용이발생할것으로추정함 피해액은매년연평균물가상승률 2.7% 수준 5) 으로증가하는것으로가정함 붕괴사고발생시건당피해액 ( 억원 ) 지하수관리기술적용시기존발생하는붕괴사고를약 60% 가량저감할수있을것으로기대됨 6) 지하수관리기술은연구단 4차년도인 `19년부터 Test-Bed현장에적용되기시작하여매년 5% 씩공사현장적용률을늘려 30% 수준을유지하는점유목표를수립함 7) 편익발생기간은기술진부화, 대체기술등장등을고려하여기술적용이후 10년으로설정함 개발기술의공사현장적용률 % 10% 15% 20% 25% 30% 30% 30% 30% 30% 기술개발성공률은선행연구결과를기반으로 30% 로추정함 8) 2010년산업기술연구회등에대한국정감사결과에의하면정부연구개발 (R&D) 성과의사업화성공률이 30% 수준으로조사된바있으며이를준용하여적용함 R&D 기여율은 KISTEP의 연구개발부문사업의예비타당성조사표준지침 ( 제2판 ) 에서권고하고있는 35.4% 를적용함 9) 4) A 시공사전문가인터뷰 5) 2005~2014 년간소비자평균물가상승률, 한국은행경제통계시스템 6) 기획연구진인터뷰 7) 상동 8) 2010 년산업기술연구회에대한국정감사자료 9) 연구개발부문사업의예비타당성조사표준지침 ( 제 2 판 ), KISTEP, 2014 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 209

231 KISTEP의 연구개발부문사업의예비타당성조사표준지침 ( 제2판 ) 에서는 `13년 7월국가과학기술심의회에서심의된 제3차과학기술기본계획 에서최근데이터를적용하여새롭게구한수치인 35.4% 를활용하는것을권고하고있음 화폐의현재가치추정을위한할인율은 KDI 일반지침 (2007 년 ) 인 5.5% 를적용함 10) 지하수관리기술적용으로인한지반붕괴사고피해저감편익의현재가치는 335.3억원으로분석됨 계 공사중붕괴사고발생건수 ( 건 ) 개발기술적용대상공사현장비중 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 붕괴사고발생시건당피해액 ( 억원 ) 기술적용시붕괴사고저감율 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 60% 개발기술의공사현장적용률 5% 10% 15% 20% 25% 30% 30% 30% 30% 30% 개발기술성공률 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% 30% R&D기여율 35.4% 35.4% 35.4% 35.4% 35.4% 35.4% 35.4% 35.4% 35.4% 35.4% 편익 ( 억원 ) 편익의현재가치 ( 억원 ) (2) 비용분석 정부-민간투자를고려한동연구단의총소요예산은 200.0억원이며, 이를현재가치로환산하면 166.4억원임 합계 소요예산 ( 억원 ) 소요예산의현재가치 ( 억원 ) (3) B/C ratio 분석 동연구단편익의현재가치 335.3억원과동연구단의투입비용의현재가치 166.4억원을고려한 B/C Ratio 는 2.01로경제성이있는것으로분석됨 B/C ratio = 억원 / 억원 = ) 일반지침, KDI, 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

232 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 7 과제제안요구서작성및평가기준설정 1 절지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 연구개발과제명 1. 연구개발목표 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 안전한도시생활확보를위한효율적인지하수관리및지반변형예측 방지기술개발 - 도심지광역지하수중장기적평가및관리기술개발 - 지하구조물주변지하수관리및계측기술개발 - 해외시장진출형도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발 - 도심지함몰예방및지하수관리를위한정책수립및적용방안확보 2. 연구개발필요성및기술동향 연구개발의필요성 도심지가고도화되고지하공간개발이많이수행하고있는현대사회에서도심지지하수와연계된지반구조의변형을초래하는지반함몰이많이발생하고있으며, 이에대응하기위한도심지내지하수관리및지반변형예측 방지기술의개발이요구됨 싱크홀예방을위한지반참하예방대책 국토교통부 ( 14.12) - 지하공간통합지도구축및서비스, 굴착공사현장주변의안전관리강화, 불안요소에대한선제적모니터링및관리, 지하공간통합안전관리체계의기반조성등제시 지하안전관리에관한특별법 발의 ( 15. 5, 국회계류중 ) - 지하안전을관리하는개념으로국가와지자체에지하안전관리기본계획수립의무를지우고이와함께다양한지하개발과정에서사전 사후영향평가를의무적으로수행해야함 년안전예산이기존 12.4조원에서 14.6조원으로대폭확대되었으며, 지반함몰을포함한재난예방보완시설확충등의건설안전관련사업이 4.4조원으로가장큰비중을보이는등건설안전관련사업의중요성이부각되는시점임 도심지내지하수및지질관련기술은조사및관측에중점을두고있어광범위한관측결 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 211

233 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발과자료를도출하는데그치고있으며이를효율적으로이용하기위한관리시스템이필요하며, 더나아가환경변화에따른광역지반및지하수의변화를해석및평가할수있는기술이요구됨 산업시장은조만간 8,000억달러를육박하는거대규모의시장형성이전망되기시작하고, 물수지평가및지반침하에대한정성적해석에이어정량적평가및영향평가기술개발이발달단계에있음 도심지굴착공사에있어서지하수관리미흡으로지반함몰및지하매설물에대한피해가많이발생하고있으나, 이와연계된지반특성을반영한지하수위변화및오염현상에대한체계적인연구는미흡한상태로지하수변동을고려한설계시공기준이필요하며, 정밀한지하수계측기술개발이필요함 사례로해외의경우미국, 영국, 캐나다등에서관련기술연구가활발히진행되었으나, 해당지역의지반및지질특성을반영한안정해석모델링기술이므로국내에직접사용하기에는어려움이있으며국내환경에최적화된기술개발이별도로이루어져야함 기존에는굴착공간으로지하수유입을방지하기위해다양한지반개량공법또는차수그라우팅공법이적용되고있으나, 현재까지는지하수유속이빠르거나장기간지반개량효과를발휘해야하는현장에효과적으로지하수유입을방지할수있는기술이부재한상태이며, 따라서관련기술의개발이필요한상황임 또한, 지속적인지하수와연계된지하안전에미치는영향을미리조사 예측 평가하여지반함몰을예방을위한평가및관리기술의수립을체계적으로관리하는정책수립필요함 국내지반함몰지역중소규모함몰의경우에는시공후지하수유동에장기간의변화에의해발생한경우로이에대한장기침하특성평가기술개발이요구 - 대규모지반굴착의유형별로지하수위의시공간적변동프로세스에대한실증적연구를수행하여시공방법과절차등에대한개선점을도출할필요 도심지내지하수와연계된지반함몰를신속하게평가하기위한지자체및유관기관의상시조사에활용하기위한도시형지반함몰측정용센서네트워크시스템및스마트통합관제세스템을도입하여상시관리방안을마련하여관리기관의역할을강화할필요 중국은정부차원에서의지하수위등일반적인환경정보모니터링시스템을구축하고있으나종종발생하여큰피해를초래하는지진, 씽크홀대응시스템은미보유상태이므로본기술개발을성공하여해외시장진출에있어사업성이높음 기술동향 국내기술동향 유역물순환해석을위한지하수- 지표수연계해석이가능한 완전연동형 SWAT-K 기술의경우한국건설기술연구원에서보유하고있음 212 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

234 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 국토교통부와수자원공사에서는국가지하수관측망및보조지하수관측망을구축해있으며실시간시계열자료구축이가능 시설물운영중관측지하수위의기준초과여부의상시계측, 원인분석및비상조치기술을기본으로하는 지하수수위의관리방법 에관하여한국원자력연구원과한국석유공사에서관리법을운용하고있음 한국표준과학연구원에서는 흙막이공사현장의붕괴안전성평가방법 에관한기술로공사현장에설치된계측기에서획득된계측정보를이용한안전관리시스템구축기술을보유하고있음 국내에서는빗물의인공함양에대한연구가최근수년간진행되었으나, 강우보다많은수량을갖고있는유출지하수는바로배출되는시스템으로되어있어수자원의손실을가져오고있음 국내지하수유출량측정은웨어에의한방법과배수펌프의배수량을적산유량계를통하여측정하는방법으로제시되고있으며, 측정기술자체는보편적으로이용하는기술이지만, 구체적인측정방식에대한기준이제시되어있지않으며자동측정기술은전무함. 광섬유는환경정보획득과전송이일체화되고, 측정환경에따른측정값의변동이낮고고신뢰데이터전송이가능하여활용도가높음 기존의센서네트워크는신규통신시설의구축이필요하므로사업성이제한적임. 기설치된공공시설물을활용하면획기적으로낮은비용으로센서네트워크시스템을구축할수있으므로사업성및수익성개선이가능함 국외기술동향 호주에서는도시유역의물순환모형, 저영향개발기법의평가에적용가능한 MUSIC 기술을보유하고있으며, 그외, 물관리전략관련지침서를배포하고있음 도심지물관리전략계획개선을위한모니터링지침서 는도심지, 지역, 물관리전략을세울때필요사항을결정을위한지침서로서모니터링항목설정과모니터링프로그램개발에대한지침서 미국 USGS(United Dtates Geological Survey) 에서는 3차원지하수유동해석프로그램으로 MODFLOW, 캐나다워털루대학에서보유하고있는완전분포형지표수-지하수- 수치통합해석모형인 HydroGeosphere 가있음 미국일리노이대학에서는굴착공사와연관된지반침하및함몰특성분석을위한지하수흐름상태분석기술을이용한 굴착공사에따른지반함몰예방안정해석기술 을보유하고잇으나국내지질특성을반영하지않아서직접사용하기는어려움 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 213

235 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 해외에서는 FBG(Fiber Bragg Grating) 등광소자를이용한정밀측정및광대역측정이가능한광섬유센서제품을공급 3. 연구개발내용 세부과제별연구내용 지하및지상의공공시설물장착형센서는해외에서도시작단계임 [1 세부과제 ] 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발 (1-1) 지하수위변동에미치는수리특성해석 - 도심지수리지질학적특성평가사례분석 - 도심지지하수함양량시공간분포정량화기법개발 - 도시개발에따른지하수위변동정량화기법개발 - 지하수수위변동, 수량관리가이드라인, 지침및관계법령개선 (1-2) 도심지지하수유동에따른지반변형예측기술개발 - 도심지하천변유한차분개념모델구축 - 지하수유동에따른지반변형예측프로그램개발및적용 - 도심지하천변지하수관리지침제안 (1-3) 도심지굴착에따른지하수 -지표수실시간모니터링기법개발 - 굴착에따른지하수 -지표수경계면유출입량평가기술 - 현장규모의실시간모니터링기술개발 - 시험유역운영을통한검증 (1-4) 광역지하수계측망을활용한이상징후탐지기술개발 - 최적지하수위관측망설정프로그램구축 - 지하수네트워크교란에인한이상징후원인규명및대책방안연구 - GIS 웹기반지하수위변화실시간이상징후발생예보시스템 [2 세부과제 ] 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발 (2-1) 지하수대수층및지질분포에따른지반위험성예측기술 - 3차원지반구조및지질이상대분석기술 - 지반굴착에따른지질과대수층변화를고려한 3D 모델링기법개발 - 지질과지하수연계지반안정성평가기법 (2-2) 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 - 지반굴착에따른지반변형요인평가를위한계측 - 지하수위단기강하및회복개념모델구축 - 지반굴착유형별단기지반변형예측실물모형개발및평가모델개발 214 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

236 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 (2-3) 굴착시지하수에의한지반변형방지공법개발 - 지하수유입을방지할수있는지반개량공법개발 - 지반굴착시토류벽사전건전도모니터링기술및지하수유입예측기술개발 - 지하수상태에따른흙막이벽체와차수그라우팅특성과의상호작용평가기법 - 차수그라우팅벽체의건전도평가기법개발및통합계측시스템개발 (2-4) 도심지함몰예방및지하수관리를위한정책수립및적용방안연구 ( 추후분리공모예정 ) - 국내외지하수와연계된지반함몰관련정책현황분석및인벤토리구축 - 지하안전관리의환경적안정성평가를위한사전안정성평가항목수립및지침수립 - 지반함몰예방을위한도심지지하수관리법 제도개선및신규제정방안수립 - 친환경적활용증진및관련법 제도적용효과에대한이행평가및관리지침수립 [3 세부과제 ] 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발 (3-1) 시공후지하수위변화를반영한기존구조물주변지반위험도평가기술 - 도시지역장기변화계측자료수집및분석 - 물리실험을활용한장기변형특성평가 - 장기적지하수변화와지반변위를동시해석할수있는융합프로그램개발 - 시설물주변의지반위험도평가기준개발 (3-2) 시공후구조물주변지하수평가 관리기법개발 - 지하수유출자동측정장치개발 - 지하수유출의정량적평가기법개발 - 유출지하수의재활용기술개발 - 구조물완공후의구조물주변에서의지하수수문평가기법개발 [4세부과제] 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발 (4-1) 지하수자료연계지반함몰측정용센서네트워크시스템개발 - 3차원비시추방식토양, 지하수, 변형계측센서개발 - 3차원계측자료의공간해석및표출기술개발 - 지하수, 지반함몰연계네트워크시스템개발 - 개발된센서및게이트웨이연동시스템개발 (4-2) SMART 통합관제및해석기술개발 - 지반이상자료해석및평가기법개발 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 215

237 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 - 지반이상예경보기준및시스템구축 - 통합관제시스템설계및구축 - 현장적용을통한검증 4. 연구개발추진방법 추진전략 (4-3) 해외시장진출형테스트베드구축 - 테스트베드설계및시공기술개발 - 테스트베드현지경제성평가및사업화계획수립 - 현지맞춤형테스트베드하드웨어및소프트웨어구축 각단위과제별로목표를수립하고, 그에적합한추진전략및일정계획수립 최종성과물의현장적용과시범운영을통한검증및실용화 - 핵심개발기술에대한시범적용및운영 - 시스템검증및문제점보완, 최종운영지침마련 - 개발기술의실용화및기술이전추진 - 시범적용현장선정 개발결과물의특허출원, 해외진출등을통한실수요처기술이전적극추진및현장활용 성도모 관련기업, 공공부문등기술수요처와유기적협조체제구축 - 연구성과를현장에적용시킬수있도록관련기술수요처의견수렴 - 현장애로사항및의견을연구개발에반영 관련분야전문가자문 - 각종유사선진시스템및적용사례에대한조사 - 과제성공률제고를위한자문회의등내 외부전문가의견수렴 추진체계 연구개발계획서에는구체적인연구방법론이반드시제시되어야함 본공모는분리공모과제를제외한연구단컨소시엄공모임 - 분리공모과제의연구수행기관은추후별도선정되며, 선정이후본연구단내해당세부과제의공동연구기관으로편입예정임 - 연구단컨소시엄신청자는분리공모과제를포함 ( 연구내용및연구개발비등포함, 연구수행기관제외 ) 한연구계획을수립하여제안하되, 분리공모과제의편입후통합추진을고려하여연계전략을면밀히수립하여제시바람 연구성과의실용화성공률극대화를위한전략수립 - 개발기술의현장적용을통한검증강화및적용사례확보 - 실직적인기술사업화추진을위한실시기업연계및실시기업의기술개발참여도확대전략수립 216 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

238 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 정부 ( 지자체 ) 및관련기업 공사등기술수요처와의유기적협조체제구축 - 연구성과를현장에적용시킬수있도록관련기술수요처의견수렴 - 현장애로사항및의견을연구개발에반영 필요시외국전문가또는외국기관활용 지반및지질전문가, 지하수전문가및기계, 전자장치등의장치전문가와의밀접한융합 연구가필요한분야로서다학제간의혐업이필요 - 각계전문가자문단을구성하여, 연구개발의기술적 정책적 경제적보완사항에대한자문 연구신청자는과다한기관수의참여및연구계획편성으로인한추진체계의비효율성을 최대한지양하고, 반드시필요한기관으로만구성하여연구추진의효율성을도모 과제의목표달성을위한연구기간의단계설정과연구개발비의적정하게편성여부 연구진의연구참여율을높여연구집중도제고필요 5. 최종성과물 주요최종성과물 [1 세부과제 ] 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발 (1-1) 지하수위변동에미치는수리특성해석 - 도심지수리지질학적특성평가사례분석 - 통합수문해석기반도심지지하수함양의감소량평가및대책 - 도심지지하수위하강에따른지반함몰위험도평가 - 지속가능한지반환경을위한지하수수량관리가이드라인 (1-2) 도심지지하수유동에따른지반변형예측기술개발 - 하천변해석에관한문헌조사및기존기술습득보고서 - 하천변유한차분개념모델 - 시험유역운영을통한하천변해석 3차원정밀모델 - 지반침하방지를위한도심지하천변지하수관리지침 (1-3) 도심지굴착에따른지하수 -지표수실시간모니터링기법개발 - 지하수 -지표수상호작용수치해석알고리즘및프로토콜 - 지하수 -지표수경계면상호작용모니터링기술및상호작용해석기술 - 현장규모 3차원지하수 -지표수상호작용프로그램 - 경계면모니터링을통한안전기준 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 217

239 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 (1-4) 광역지하수계측망을활용한이상징후탐지기술개발 - 지하구조및지하매설물의정밀구조파악을위한탐사기법 - 최적지하수위관측망설정프로그램 - 지하수네트워크교란으로인한이상징후발생원인규명기법 - GIS web 기반지하수위변화에대한실시간이상징후발생예고시스템 [2 세부과제 ] 시공중지하수위급변에따른지반변형예측및방지기술개발 (2-1) 지하수대수층및지질분포에따른지반위험성예측기술 - 지반함몰안정성평가기법및지반 3D 모델링기술 - 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인 (2-2) 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 - 지하수위변화에따른단기지반변형특성분석보고서 - 지반변형예측모형개발 - 지반변형예측설계기준 (2-3) 굴착시지하수에의한지반변형방지공법개발 - 토류벽굴착중사전지하수유출가능성평가및벽체건전도모니터링구축 ( 시제품, 특허, 실내시험보고서, 현장적용검증 ) - 지하굴착시지하수유출방지를위한고내구성지반개량및주입공법개발 ( 시제품, 특허, 실내시험보고서, 현장적용검증 ) - 흙막이벽체와차수그라우팅특성분석보고서 - 지하수상태에따른차수그라우팅건전도평가방안적정성분석보고서 - 굴착지반주변지하수위유지및복원을위한계측기법개발및현장적용검증 (2-4) 도심지함몰예방및지하수관리를위한정책수립및적용방안연구 ( 추후분리공모예정 ) - 도심지지하수위변동에따른지반함몰및구조물영향저감을위한지침 - 도심지지반함몰예방을위한지하수안정성평가매뉴얼 - 도심지지하수관리방안과관리주체별특성을반영한관리지침 [3 세부과제 ] 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발 (3-1) 시공후지하수위변화를반영한기존구조물주변지반위험도평가기술 - 구조물유형별장기변형특성평가 tool 매뉴얼 - 지하수 -지반융합해석지침서 - 도시노후구조물지반변형위험도평가기준 - 지반변형위험도도면제작 (1:5,000 이상 ) 218 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

240 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 (3-2) 시공후구조물주변지하수평가 관리기법개발 - 지하수유출저감공법개발 ( 기존기술대비 20% 개선 ) - 유출지하수의평가모델링지침서발간 - 지하수수량측정장치개발 - 도시구조물주변지하수위유지기준지침 [4세부과제] 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발 (4-1) 지하수자료연계지반함몰측정용센서네트워크시스템개발 - 광섬유센서가결합된변위, 수온, 수위측정기술개발 - 측정센서의취합계측모니터링시스템개발 - 연속측정식토양센서개발 - 지반 지하수 토양일체형통합계측센서시작품개발 - 초소형통신장치개발 - 지하수, 지반, 토양연계해석지침서 (4-2) SMART 통합관제및해석기술개발 - 지하 공공시설물및통신관로용지반이상측정장치개발 - 지하 공공시설물및통신관로용설계기준 - 통합관제솔루션개발 - 현장적용을통한기술검증및상용화 (4-3) 해외시장진출형테스트베드구축 - 광섬유센서적용테스트베드시스템설계구축및기준 - 시스템진잔및 on-site 시뮬레이션시스템구축 - 국내 외성능검증및결과분석 - 경제성평가및사업성평가서 6. 활용방안및기대효과 활용방안 향후도심지지반함몰의원인이되는지하수와연계된지하안전에미치는영향을사전 조사 예측 평가관리기술에적극활용 세계적수준의저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템기술확보로 개발도상국중심으로개발기술의해외수출 ( 설계지원, 기술이전및사업수주등 ) 도심지내도로, 지하철, 지중구조물등타 SOC 건설사업추진시시공관련지하수유출 입량평가, 지반함몰예방을위한지하수모니터링기법, 지반굴착유형별지하수변동 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 219

241 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 예측및설계기술등활용 도심지함몰예방및지하수관리를위한가이드라인및친환경적정책수립및적용가능 기대효과 지반함몰예방대책의일환으로안전관리강화와불안요소에대한선제적모니터링및관 리기술이개발될것으로기대 - 지하수관리기술적용시기존발생하는함몰사고를약 60% 가량저감기대 2019 년부터 Test-Bed 현장에서적용되기시작하여매년 5% 씩공사현장적용률을늘려 30% 수준을유지 7. 연구개발기간및소요예산 해외진출형테스트베드구축및운영을통한실용화추진 총연구개발기간 : (4년 6개월 ) - 1차년도연구개발기간 : (6개월) 8. 기타 총정부출연금 : 20,000백만원이내 ( 분리공모과제포함 ) - 1차년도정부출연금 : 2,000백만원 ( 분리공모과제포함 ) 정부출연금은향후선정평가결과또는정부예산사정등에따라조정될수있음 기업참여시기업부담금은연차별로 국토교통부소관연구개발사업운영규정 의기준을따르되, 추가부담가능 연구단과제는세부과제별로기업부담금비율준수 ( 분리공모과제의경우신청시분리공모과제단위에서기업부담금비율준수 ) 연구비에대한구체적산정내역을제시해야하며, 예산산정근거가불명확하거나타당성이부족할경우축소조정가능 분리공모과제총정부출연금 : (2-4) 2,000 백만원 본과제의보안등급은 일반과제 임 연구단컨소시엄신청시연구단장신청자는반드시세부과제의주관연구책임자또는총 괄과제의연구책임자로참여하여야함 연구단장은연구단의효율적운영 관리를위해총괄과제수행가능 연구개발계획서는과제제안요구서 (RFP) 에제시된연구내용을참고하여작성하되, 과제 목적달성을위해반드시필요하다고판단되는경우에는일부세부내용을가감할수있 으나, 그사유와근거를명확히제시하여야함 필요시공모된연구과제명외에연구목표 내용에대한대표성을가지고타연구과제와 차별화되면서알기쉬운연구과제명으로수정하여제안할수있음 220 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

242 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 기수행하였거나현재수행중인유사과제와연구내용이중복되지않도록연구개발계획서를작성하여야함 공모과제와관련하여기수행되었거나현재수행중인과제의연구개발결과물과의구체적인연계 통합및활용방안을연구계획에포함 - 제안된연구내용이타유사과제와연구방법이나목표등에서차별화되는경우에는포함하여도무방하되, 그근거를명확히해야함 연구개발수행도중과제의중복성이사후에발견되거나연구개발목표가다른연구개발에의하여성취되어연구개발을계속할필요성이없어진때에는협약을해약할수있음 연구착수시점현황과개발종료후의대비가가능하도록세부과제별로 As-Is 와 To-Be 를구체화, 가시화하여제시 연구개발계획서에세부과제간연구내용및성과의연계 / 활용을위한전략제시 - 기획보고서에서제시한기술개발 TRM을기반으로전체개발기술과성과물간의유기적연계를파악할수있는체계제시 ( 예시 ) 개발기술상호간, 성과물상호간, 개발기술 -성과물간연계성 - 과학기술적성과물을포함하여최종성과물을구체화하여제시 연구신청자는연구개발성과목표 ( 성과지표 / 달성목표치 / 가중치 ) 및사업수행 ( 일정 ) 계획과이에대한관리계획등을연구개발계획서에제시 - 개발된기술및성과물의목표수준달성도를확인할수있는구체적방안을제시해야함 과제선정후해당연구책임자 ( 기관 ) 에대한진도점검 관리및성과평가등의근거자료로활용 - 제시한성과지표는사전검토, 선정평가를통해조정 ( 추가 ) 가능 참여기업은참여하고자하는과제와관련된연구또는사업수행실적이있고, 과제추진시 역할 ( 자료 기술조사또는제공, 시험시공현장제공등 ) 이명확하여야하며연구개발결과를 직접활용하고자하는기업에한함 국제공동연구또는전문가활용방안 - 필요시관련기술해외선도기관과의공동연구추진방안및전문가활용계획을연구계획 에포함 추후연구개발계획등은수정 보완될수있으며, 이에따라과제내특정기술개발에대한추진방식등이변경될수있음 - 본과제의연구기간은추후협약시변경될수있음 - 전문기관은필요시선정된주관기관 ( 연구책임자 ) 과협의를거쳐연구개발계획서의수정 보완 ( 연구목표, 내용및범위등을구체화 명확화 ) 할수있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 221

243 연구개발과제명 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발 - 연구추진과정에서관련기술환경변화에따라연구내용 ( 연구비포함 ) 이조정될수있음 연구수행기관으로선정이후필수이행사항 - 주기적특허및시장동향조사실시 - 총연구기간중최소 2회 ( 중간 / 종료단계 ) 이상의연구성과점검및파급효과분석을실시 ( 별도보고서제출 ) - 실용화대상기술에대한기술설명서 (SMK) 를작성하여, 연구개발완료시점에제출 연구수행과정에서실험이필요한경우, 국가연구시설장비공동활용서비스 우선검색 활용 기타세부적인연구내용, 주요성과물, 세부과제별연구비 ( 안 ) 등은 지하수및지반구조 영향계측 평가 관리기술개발 기획보고서참조 과제별연구기간및공모방식 세부과제명 연구내용 총연구기간 ( 연차 ) 공모방식컨소분리시엄공모공모 금회공모 1 세부과제 도심지지역단위지하수평가메커니즘개발 (1-1) 지하수위변동에미치는수리특성해석 1~5 (1-2) (1-3) (1-4) (2-1) 2세부과제 시공중지하수위 (2-2) 급변에따른지반변형예측및방지기술개발 (2-4) 3 세부과제 지반침하에따른지반위험도평가및대책기술개발 4세부과제 (4-1) 해외시장진출형저비용 & 고신뢰성도심지지하수 / 지반침하네트워크시스템개발 도심지지하수유동에따른지반변형예측기술개발도심지굴착에따른지하수- 지표수실시간모니터링기법개발광역지하수계측망을활용한이상징후탐지기술개발 지하수대수층및지질분포에따른지반위험성평가 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 1~5 1~5 1~5 1~5 1~5 (2-3) 굴착시지하수에의한지반변형방지공법개발 1~5 도심지함몰예방및지하수관리를위한정책수립및적용방안연구 1~3 시공후지하수위변화를반영한기존구조물주변 (3-1) 지반위험도평가기술 1~5 (3-2) 시공후구조물주변지하수평가 관리기법개발 1~5 지하수자료연계지반함몰측정용센서네트워크시스템개발 1~5 (4-2) SMART 통합관제및해석기술개발 1~5 (4-3) 해외진출형테스트베드구축 1~5 222 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

244 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 2 절평가기준설정 1. 평가항목 기준항목 연구개발목표 (10 점 ) 연구개발내용 (20 점 ) 추진전략및계획 (20 점 ) 개발기술의실용성및경제성 (40 점 ) 연구책임자의전문성및관리능력 (10 점 ) 세부항목 최종목표및연차별달성목표의적절성 타당성 (5점) 성과지표설정의명확성및적정성 (5점) RFP와의적합성 (5점) 과제목표달성을위한세부과제구성및상호연계성 (5점) 연구개발내용의완성도및실현가능성 (5점) 연차별연구내용의차별성및창의성 (5점) 연구수행체계적정성및연구진전문성 (5점) 연구추진전략의구체성및타당성 (5점) 연구인프라및연구지원시스템의적절성 (5점) 연구기간및연구개발비편성의적절성 (5점) 개발기술의혁신성및차별성 (10점) 활용방안의적절성및구체성 (10점) 개발기술의실용성및사업성 (10점) 개발기술의경제적기대성과 ( 투자및파급효과등 )(10점) 연구전문성및해당분야실적 (5점) 연구과제관리및운영능력 (5점) 총점은 100 점이며, 총점의 60% 미만인경우에는탈락 부합성평가 중복성평가 평가위원과반수이상이연구개발계획서가과제제안요구서 (RFP) 와부합되지않는다고판정시탈락조치 평가위원과반수이상이기수행되었거나, 수행중인과제와중복되는것으로판정시탈락조치 가. 연구개발목표 도심지에서의지하수, 지반구조영향계측 평가 관리기술관련핵심개발과제도출을목적으로최종목표에부합되도록각과제의구성과연차별목표및최종목표를설정하여제시 연차별목표및최종목표의달성에대한정량적인평가를위하여국토교통부 R&D 성과지표에따라명확한성과지표설정과평가기준제시 나. 연구개발내용 기술개발과실현을위한체계적이고실천적인과제구성이필요함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 223

245 기획과제에서제시한연구목표및기술개발요청사항에대하여제안과제의적정성, 상향된목표제시여부평가 체계적인과제구성여부평가 최종목표달성을위한각과제간연계여부및과제간개발사항의중복여부및차별성, 적정성평가 다. 추진전략및계획 연구개발성과목표 지표체계, 실용성검증및사업화추진계획등을연구개발계획서에필히제시하며이를통해향후과제선정후해당연구책임자 ( 기관 ) 에대한진도점검 관리및성과평가등의근거자료로활용 참여기업은참여하고자하는과제와관련된연구또는사업수행실적이있고, 과제추진시역할 ( 자료 기술조사또는제공, 시험시공현장제공등 ) 이명확하여야하며연구개발결과를직접활용하고자하는기업에한함 지원한기관및연구진은기초 / 원천기술, 응용기술, 실용화기술등과제성격에따른성과물을얻을수있는기관및연구진판단 효율적인지하수관리로안전한도시생활확보의성공적수행을위한산, 학, 연의기관구성의적정성및연계성 과제의단계별추진사항이연구목표달성을위해타당한가를평가하고연구개발사항과이를위한구체적추진방안수립여부 과제의목표달성을위한연구기간의단계설정과연구개발비의적정하게편성여부 라. 개발기술의실용성및경제성 기관선정의우선순위는도심지광역지하수관리기술및지반구조물주변지하수관리기술분야에서의시장점유율및부가가치확대, 세계최고수준의기술경쟁력확보등으로개발기술의실용성및경제성에초점을두어선정함 현재기술수준과비교하여목표한개발기술의향상정도, 기술선도국대비예상수준, 기술의경쟁력수준등에대하여정성적또는정량적평가여부 연구기관또는참여기관을통한개발기술의실용화및사업화방안이성과지표의구제적항목으로제시여부 개발되는과제결과는실험실내의제한된범위와조건과는달리현장의여건과환경을고려한실질적이고실현가능한기술여부 224 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

246 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 개발기술의경제적기대성과로서투자및파급효과등에대한평가방안이구체적으로제시여부 마. 연구책임자의전문성및관리능력 연구책임자는과제내의세부과제및세세부과제간에유기적인결합이원활하게추진되도록할필요가있음 연구책임자는각과제의연구기관과의협조체제구축은물론과제내에서진행되는과제관리, 대외기술협력등해당사업의원활한추진을위한역할을수행해야함 연구책임자는국토교통부에서실시하는해당분야의산업육성, 발전정책및종합계획수립등관련업무추진시, 기술자문및적극적인업무협조역할을수행해야함 2. 가점및감점기준 가. 연구수행형태에따른가점 (1안) 일반적인기준 대기업이주관연구기관으로서 - 중소기업이참여하지않는경우 : 1점 - 중소기업이참여하는경우 : 2점 기업이외의기관이주관연구기관이고, 참여기업이있는경우 : 1점 중소기업이주관연구기관인경우 : 2점 (2안) 연구단수정기준 1) 일반과제의경우 중소기업이주관연구기관인경우 : 2점 대기업이주관연구기관인경우 : 1점 기업이외의기관이주관연구기관이며 - 중소기업 / 참여기업이 1/2이상인경우 : 2점 - 중소기업이과제에참여한경우 : 1점 ( 단, 참여기업은과제를직접수행하는기관으로서위탁기관및단순참여기업은제외한다 ) 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 225

247 2) 연구단과제의경우 산, 학, 연이모두참여하며 - 세부주관연구기관으로산, 학, 연이각각구성된경우 : 2점 - 세부주관연구기관으로중소기업이구성된경우 : 1점 산, 학또는산, 연으로구성되며 - 중소기업이세부주관연구기관의 1/3 이상인경우 : 2점 - 중소기업이세부주관연구기관으로구성된경우 : 1점 나. 총연구개발비에대한연구신청기관의연구개발비부담비율에따른가점 총연구개발비에대한연구신청기관이부담하는연구개발비 ( 현금 ) 의비율에따라신청기관별로가점부여 ( 단, 경쟁응모인경우에한함 ) - 신청기관중연구개발비 ( 현금 ) 부담비율이가장높은기관 : 1.0점 - 그외기관은최대연구개발비 ( 현금 ) 부담비율을기준으로연구개발비 ( 현금 ) 부담비율에따른가점부여 부여가점 = 1.0 해당기관연구개발비부담비율신청기관중최대연구개발비부담비율 다. 추적평가결과에따른가점 국토교통부기술연구개발사업관리지침의가점및감점기준에따르되, 이지침시행이전에협약체결된과제의추적평가결과에따른가점및감점은종전지침에의함 라. 보안과제등과관련된가점및감점 현재개정작업중에있는 국토교통부소관연구개발사업관리지침 이신청서접수전에완료될경우에한하여반영하되, 이경우가점및감점기준은별도공지예정 * 국가연구개발사업의관리등에관한규정 ( ) 제7 조 4항 1호및 [ 별표 1의3] 관련 226 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

248 7 장. 과제제안요구서작성및평가기준설정 마. 기타 기획과제에대한과제제안자가본과제의주관 ( 공동 ) 연구책임자로참여시 : 가점 2점 ( 기입여부 ) 여성연구자가신규과제주관연구책임자로참여시 : 가점 1점 최근 3년이내에우수논문 ( 임팩트팩터 15 이상 ) 실적이있는연구책임자가신규과제를신청할경우 : 가점 1점 연구개발과제선정후협약포기경력이있는주관또는협동연구책임자나기업의경우 ( 국토교통기술연구개발사업관리지침 제정이후협약과제대상 ) : 3점감점 연구개발과제의연구수행도중연구를포기한경력이있는주관또는협동연구책임자나기업의경우 ( 국토교통기술연구개발사업관리지침 제정이후협약과제대상 ) : 3점감점 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 227

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250 별 첨 - 후보과제카드 -

251 후보과제카드 1. 과제명 도심지대규모지반굴착에따른지하수 - 지표수실시간유동분석기술 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 최근도심지지반굴착및상하수도관로누수로인해서지하철노선위에서약 60% 의지반침하와도로함몰의 85% 가상하수도관누수가원인인것으로밝혀짐 - 최근석촌호수주변의지반침하및싱크홀관련해서제 2 롯데월드건설과지하철 9 호선공사와의상관관계문제제기및석촌호수수위저하와의관계에대해서정확한원인이규명되고있지않음. - 최근각종규제완화및재개발공사로인해서주변습지및하천의훼손을막기위해서지하수및주변환경영향조사를수행하고있으나, 지표수 - 지하수상호작용대한명확한조사및해석방법이부재 - 본과제의목적은도심지대규모굴착에따른지하수 - 지표수상호작용변동실시간모니터링및물순환관점에서지하수 - 지표수경계면에서시공간적으로변화하는유출입량을평가하는기술을개발하고자함 - 대규모도심지굴착공사에따른물순환체계변동을지하수 - 지표수경계면상호작용의실시간모니터링과모델링에근거해서지반침하및싱크홀조기경보시스템을개발하고자함. - 도심지대규모굴착에따른지하수 - 지표수경계면에서상호작용변동및유출입량실시간 ( 매시간별 ) 모니터링시스템개발 ( 실측기반 20% 이내정확성 ) - 대규모굴착공사에따른물순환체계변동에따른지하수 - 지표수경계면에서유출입량변화및지반침하정량화광역적 3 차원수치해석프로그램개발 (PC 기반 50 만계산절점이상에대한연산시간 24 시간이내효율적알고리즘장착 ) 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내 국외 SWAT-K 한국건설기술연구원 NUPLOT 한국지질자원연구원 VSFRT2D 한국지질자원연구원 COWADE123D 자왜변위를이용한지하수및지표수의수위측정센서및이를이용한지하수및지표수의멀티측정시스템지표수 -지하수경계대퇴적물의수직수리전도도측정기술 MODFLOW MUSIC (Modeling of Urban Stormwater Improvement Conceptualization) Hvorslev s method 서울대학교 한국지질자원연구원 한국지질자원연구원 미국 (USGS) 호주 미국 유역물순환해석을위한지하수 - 지표수연계해석 물순환해석에제한됨 도심지역비점오염해석 물순환해석에만제한됨 농촌지역질산성질소거동해석 물순환해석에만제한됨 지반침하및지하수거동해석가능 광역적규모수치모델구현한계 ( 연산실행속도비효율 ) 지하수 - 지표수경계면실시간모니터링시스템 현장이동형및일체형시스템구현한계 지하수 - 지표수경계면수직수리전도도측정시스템 실시간원격제어구현한계 3 차원지하수유동해석 지표수 - 지하수연계해석필요 도시유역의물순환모형 저영향개발기법의평가에적용 지반침하계산에한계 하상퇴적물수리전도도측정기술 실시간원격모니터링한계 230 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

252 별첨 시장동향 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 Genereux s method Chen s method 미국 미국 하상퇴적물수리전도도측정기술 실시간원격모니터링한계 이방성을고려한퇴적물수리전도도측정기술 실시간원격모니터링한계 - 4 대강본사업이 22 조이고, 울산태화강생태하천조성비용이 200 억원, 대우건설알제리에서 2 억달러규모하천정비사업등지하수 - 지표수관련사업이진행됨 - 국가연구회로부터사물인터넷기반도시지하매설물모니터링및관리시스템개발을위해서 300 억원규모의 R&D 가진행되고있으며, 국토부에서는싱크홀예방을위해지반침하대책을발표하였음. - 현재서울시강동구둔촌동아파트재개발사업에의해서습지고갈을방지하기위한사전환경영향평가사업이진행중임. 5. 기존기술활용방안 - 지표수 -지하수경계대퇴적물의수직수리전도도측정기술 ( 대한민국특허등록번호 : ; 일본 ( 등록번호 : JP )) 은한국지질자원연구원에서대수층인공함양지하수확보융복합핵심기술개발과제를통해서 Darcy flux와수리수두구배를현장에서동시측정하여퇴적물의수리전도도를측정하는기술임 - 지표수 -지하수경계대퇴적물수직수리전도도측정기술은온도추적자를통한지표수 -지하수상호작용실시간모니터링및상호유출입량분석기술개발결과와의비교평가및상호보완에활용할뿐더러, 실시간원격모니터링장치를확장하여실시간예-경보시스템을구현하기위해연계활용필요 - 자왜변위를이용한지하수및지표수의수위측정센서및이를이용한지하수및지표수의멀티측정시스템개발기술 ( 대한민국특허출원 : ) 은한국지질자원연구원에서수리생태학적기법을활용한수권경계면에서물질순환평가기술과제를통해서지표수 -지하수수리차이를동시에측정하는기술로서정밀도가 1 mm이하임. - 지하수 -지표수경계면에서상호작용변동및유출입량실시간 ( 매시간별 ) 모니터링시스템개발을위해서지하수 -지표수수위차를실시간으로동시에측정하는것은매우중요하므로기존자왜변위를이용한지하수및지표수의수위측정센서를연계활용하는것이필요함. - 기존 NUPLOT 및 VSFRT2D 기술은한국지질자원연구원에서유역규모에서비점오염원거동및물수지분석을위해서개발된시뮬레이션프로그램이며, VSFRT2D 는특히농촌지역의질산성질소거동해석및물수지분석을위해개발된프로그램임. - 기존 NUPLOT 및 VSFRT2D 는유역규모에서하천, 호수, 강과지하수의상호작용을광역적규모로수치모의할때유한요소로만들어진프로그램으로일부연계해서활용가능 - SWAT-K는한국건설기술연구원에서프론티어사업의일환으로유역규모의지표수 -지하수거동해석에활용하기위해서유한차분으로만들어진프로그램이나, 불규칙한경계면을가진영역을수치모의하기위해서유한요소로변경할필요가있고지반침하모듈도포함시켜야함. - COWADE123D 는서울대학교에서완전연동형지하수 -지반침하를수치모의하기위해만들어진프로그램이나, 지표수 -지하수연동이되어있지않고, 광역적규모로수치모의하기위한연산시간면에서제약을갖고있으므로, 이를극복하기위해서보다효율적인연산알고리즘을채택하는것이바람직함. 더불어서지하수 -지표수연계서브프로그램개발이요구됨. 6. 기술개발필요성 - 기존지하수 - 지표수경계면모니터링기술은대부분일회성측정에그치거나, 정확성및재현성한계로인해서충분한신뢰성을갖지못함. - 지하수 - 지표수상호작용실시간모니터링자료에연계한정량적분석및평가도구부재로인한지반침하및싱크홀조기경보시스템구축어려움. - 대표적광역지하수프로그램 (MODFLOW, FEFLOW, FEMWATER) 에서, 지표수 - 지하수상호작용알고리즘은지표수 ( 호수, 강, 하천 ) 상황 ( 수위및유량 ) 에대해서명확하게푸는것이아니라, 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 231

253 근사적으로추측된값을근거로해서지하수의거동을푸는것에그치므로, 실제로지하수에의해서지표수변동을푸는것은불가능함. - 기존광역지하수프로그램은지반침하와연계해서지하수및지표수거동을동시에다루는것이불가능하고, 특히대형구조물자체하중에의한지반응력변화에따른지하수거동및지반침하를동시에수치모델링하는것이불가능함. - 따라서본과제의목적을달성하기위해서는충분한정확성및재현성을갖는모니터링기술개발및지하수 - 지표수경계면에서유출입량변화및지반침하정량화가가능한광역적 3 차원수치해석프로그램개발이필요함. (1 차년도 ) - 기존지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링기술검토및상호비교 - 지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링장비개선및실험실규모검증 - 지하수 - 지표수상호작용수치해석알고리즘및프로토콜개발 (2 차년도 ) - 실험실규모실시간지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링기술개발 - 지하수 - 지표수경계면온도및수리물성치 ( 열전도도, 하상누수계수, 공극율, 수리전도도, 열확산계수 ) 추정및시공간적실시간유출입량정량화기술개발 - 광역적 3 차원지하수 - 지표수상호작용수치해석예비프로그램개발 7. 주요연구개발내용 (3 차년도 ) - 현장규모에서지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링수행 - 현장수리지질학적및수문학적조사 - 광역적 3 차원지하수 - 지표수상호작용프로그램개발및기존해석해검증 (4 차년도 ) - 현장규모의지하수 - 지표수경계면유출입량및지반침하상관관계분석 - 공공성을위한그래픽인터페이스기능을갖춘프로그램개발및성능향상 - 파일럿규모의모니터링자료를근거로개발된프로그램현장검증 (5 차년도 ) - 파일럿규모에서지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링을근거로조기지반침하및싱크홀조기경보시스템개발 - 수치프로그램매뉴얼구축및시연 8. 정부지원의타당성 - 지하수는공공재이므로지하수개발, 관리, 이용은현재지하수법에의해서규제되어있기때문에, 일차적으로국가가수행하여야하는것이타당하며, 향후연구결과의정부정책과연계차원에서도국가가수행하는것이타당함 - 현재지반침하및싱크홀은일반국민이관심을갖고있는초미의화제가되고있으며, 국가가국민의안전과삶의질향상에기여하여야하는원론적인책임을가지므로국가가적극적으로수행하여야하는것이타당함 - 본과제가개발하고자하는기술은공공성격이강한기술이므로특정민간주체가수행하기보다는정부차원에서수행하는것이바람직하고, 향후사업화및상용화를수행할경우필요시민간과협력하는것이타당함 9. 기술확보전략 - 본과제는산학연이공동으로협업을수행하며각자역할을아래와같이분담하는것을원칙으로하는것이바람직함. 전체적인과제의연관성및기관특성에따라서연구기관 ( 정출연연구기관 ) 이주관을수행하며, 산업체가협동으로수행하며, 대학교는이론및해석위주연구의위탁으로병행하는것이통일성측면에서바람직함. 232 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

254 별첨 - 연구기관 : 현장규모에서지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링수행및현장규모에서지하수 - 지표수경계면상호작용모니터링을근거로조기지반침하및싱크홀조기경보시스템개발 - 국내산업체 : 현장조사및파일럿시스템구축 - 국내외대학교 : 유역규모의지표수 ( 하천, 강, 호수 ) 와지하수와의물수지측면에서상호작용해석기법연구 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 최종성과물수요처실용화방안 광역적 3 차원지하수 - 지표수상호작용수치해석프로그램 도심지대규모지반굴착에따른지하수 - 지표수경계면상호작용실시간모니터링및유출입량평가기술 ( 단위 : 억원 ) 연구기관 / 컨설팅회사 / 대학교 - 서울시송파구설계사및시공사 지하수기초조사및유역내물수지분석에활용 - 잠실석촌호수주변의지반침하및싱크홀원인규명및대책수립확립에활용 - 주택재개발공사에따른서울시둔촌동주변자연생태습지보호방안및대책수립에활용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 도심지지반침하의대책수립및관리를위한기술적용 - 도시지역의비점오염원관리및건전한물순환체계구축에기술을적용하고, 생태환경이건강하고지속가능한도시발전에기여 - 국가재난및재해방지로인한국민의삶의질향상및지역경계활성화를하며, 중동및동남아시아의도시개발에일체형으로기술을적용하여세계시장개척 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 233

255 후보과제카드 1. 과제명 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 도심지지표수 - 지하수통합영향평가기술 ( 대규모지하개발이지하수위변동에미치는영향진단기법연구 ) - 전세계적으로도시개발에따른지하수위강화및오염현상의심각성에대한연구사례는많지만이를관리하기위한시도는국내에서는전혀이루어지지않고있어그실정을파악하여이를저감하기위한토대마련이시급한실정임. - 지하수배출및함양지역에서의대규모지하굴착, 지하구조물설치에따른지하수위변화를파악하고주변지역의지반침하및구조물에미치는영향평가기법도출 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내 국외 지하수위및침하측정방법및장치출원번호 : Influence Function Method 을사용한자유면대수층에서양수로인한지반침하추정 도심지물관리전략계획개선을위한모니터링지침서 민간 / 권영억 호주 /RMIT Univ. 서호주 / 물관리국 성능수준은중이상으로판단되나검증이필요, 전자기력을이용하여 probe 본체에침하와수위를동시감지하는장치 ASCE 저널게재 / 자유면대수층에서대규모양수로인한지반침하현상을 Influence func. 방법으로규명 도시개발자들이개발전후로도심지, 지역, 물관리전략을세울때필요사항을결정하는데도움을주기위하여지침서를발간하고모니터링항목설정과모니터링프로그램개발에대해제언함. 시장동향 - LG 경제연구소에의하면, 2007 년현재물산업의세계시장규모는기관별로차이가있지만세계적으로약 3,000 억달러에이르는것으로추산되고있으며, 연평균 6% 내외의성장을통해다가오는 2016 년이후에는 8,000 억달러를육박하는거대규모의시장형성이전망되며, 더불어중국, 동남아시아, 중동, 아프리카등개도국시장이빠르게성장하고있음. - 이러한세계물시장의성장규모에따라국내물산업추정예상시장규모를추정한다면다가오는 2016 년이후에는 20 조원으로현재의예상시장규모에 2 배이상의거대시장형성이기대됨 ( 환경부, 2009 에서발췌 ). 5. 기존기술활용방안 - 서호주정부물관리부에서는 2012 년에발간한도심지물관리전략계획개선을위한모니터링지침서를활용하여지하수위관측방법및제반시설사항에서충분히지하수반응이수위에나타날수있게관측정위치, 깊이, 스크린상태, 구경, 샘플링간격등을조정하면보다효과적으로관측시스템을구성할수있음. 6. 기술개발필요성 - 국내에서는지하개발에따른지하수영향평가기법관련연구사례가전무함. 국외보다많이뒤쳐져있으며현재문제시되고있는석촌호수주변지반침하사례와더불어그중요성이대두됨. 7. 주요연구개발내용 (1 차년도 ) - 대규모지하개발시주변지역의수리지질학적특성평가방법개발 (2 차년도 ) - 지하수위와침하를지속적으로관리하기위한계측방법, 관리기준개발 234 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

256 별첨 (3 차년도 ) - 연속적인차수가시설, 대규모절토, 구조물설치가기존지하수두변동및이에따른지반침하에미치는영향평가방법개발 (4 차년도 ) - 시스템검증및지하개발주변의지하수수량관리방안을도출 (5 차년도 ) - 지하수위변동에따른지반침하및구조물영향저감을위한법제도개선 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - 지하수관리기본계획과부합하여보다현실성있는지하수의체계적인관리를인해도시개발로인한지하수위영향을진단하고그방법을개발하여국민안전기술을실현함. 민간으로는단기적인이익이없으므로단독수행이어려우며그파급효과의규모는광범위하지만시기는장기간을바라보아야하므로장기적인안목으로개발후지하수위저하로인한지반침하및함몰현상방지를위한평가기법개발필요성이대두됨. - 호주정부의선진화된도심지물관리전략과수행사례를바탕으로구체적인현장적용기술을전수받기위해정부, 대학교의관계자와학술발표및세미나개최를추진하여활발한교류가이루어지게함. 최종성과물수요처실용화방안 지침서 관개부처, 지자체, 민간 지침서형태로발간하고교육과감시체계수립 보고서 국회및지자체 관개법령개선 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 기술개발목표달성시지속적으로도시개발이진행되고있지만제도적으로개발위주의평가방법으로파행된난개발을합리적으로방지하고체계적인지하개발이이루어져현재일어나고있는지반침하와함몰의원인규명및재발방지에효과적으로부응할것으로기대됨. 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 235

257 후보과제카드 1. 과제명 하천변충적지하수유동에의한지역규모지반변형특성분석기술 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 - 최근석촌호수주변의지반침하및싱크홀관련해서제 2 롯데월드건설과지하철 9 호선공사와의상관관계문제제기및석촌호수수위저하와의관계에대해서정확한원인이규명되고있지않음. - 본과제의목적은도심지대규모굴착에따른지하수 - 지표수상호작용이상대적으로활발한하천변충적분지내지역별지반변형특성을파악하여싱크홀같은지하공동의원인을규명함. - 도심지하천변대규모굴착에따른지하수 - 지표수상호작용과물의유동에따른지반변형특성원인규명 - 원인규명을통한대규모굴착공사시차수대책마련 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내 국외 SWAT-K COWADE123D MODFLOW MUSIC (Modeling of Urban Stormwater Improvement Conceptualization) 한국건설기술연구원 서울대학교 미국 (USGS) 호주 유역물순환해석을위한지하수 - 지표수연계해석 물순환해석에제한됨 지반침하및지하수거동해석가능 광역적규모수치모델구현한계 ( 연산실행속도비효율 ) 3 차원지하수유동해석 지표수 - 지하수연계해석필요 도시유역의물순환모형 저영향개발기법의평가에적용 지반침하계산에한계 시장동향 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 7. 주요연구개발내용 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 시장동향 - 4 대강본사업이 22 조이고, 울산태화강생태하천조성비용이 200 억원, 대우건설알제리에서 2 억달러규모하천정비사업등지하수 - 지표수관련사업이진행됨 - 국가연구회로부터사물인터넷기반도시지하매설물모니터링및관리시스템개발을위해서 300 억원규모의 R&D 가진행되고있으며, 국토부에서는싱크홀예방을위해지반침하대책을발표하였음. - SWAT-K 는한국건설기술연구원에서유역규모의분포형유출프로그램으로지표수와지하수의상호연동이가능하지만지반침하모듈을포함시켜야함. - 지하수 - 지표수상호작용에대한정량적평가가이루어지지어렵고석촌호수주변지반침하및싱크홀원인규명이어려움. (1 차년도 ) - 지하수 - 지표수상호작용과수위및물수지변화특성분석 (2 차년도 ) - 물의유동에따른지역별지반변형특성분석 - 본과제가개발하고자하는기술은공공성격이강한기술이므로특정민간주체가수행하기보다는정부차원에서수행하는것이바람직하고, 향후사업화및상용화를수행할경우필요시민간과협력하는것이타당함 - 국내외대학교 : 유역규모의지표수 ( 하천, 강, 호수 ) 와지하수와의물수지측면에서상호작용해석기법연구 236 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

258 별첨 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 최종성과물수요처실용화방안 광역적 3 차원지하수 - 지표수 - 지반변형상호작용수치해석프로그램 도심지대규모지반굴착시물의유동에따른지역별지반변형특성분석 연구기관 / 컨설팅회사 / 대학교 - 서울시송파구설계사및시공사 지하수기초조사및유역내물수지분석에활용 - 잠실석촌호수주변의지반침하및싱크홀원인규명및대책수립확립에활용 - 주택재개발공사에따른서울시둔촌동주변자연생태습지보호방안및대책수립에활용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도심지지반침하의대책수립및관리를위한기술적용 - 도시지역의비점오염원관리및건전한물순환체계구축에기술을적용하고, 생태환경이건강하고지속가능한도시발전에기여 - 국가재난및재해방지로인한국민의삶의질향상및지역경계활성화를하며, 중동및동남아시아의도시개발에일체형으로기술을적용하여세계시장개척 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 237

259 후보과제카드 1. 과제명 도심지광역지질변화및지하수환경변화평가기술 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 기술동향 시장동향 - 도심지내의건축물, 지하매설물, 지하구조물등의건설로인해지반지질의분포와지하수의유동이변화함. 이러한변화들은지반을약화시켜도심형재난재해발생시주요영향인자로작용하므로도심지의광역지반지질분석과구조물에의한도심지하수유동변화의예측이필요함. - 도심의건축물, 지하구조물등의형성전후의지반및지질구조자료와지반맵핑자료를이용하여통합적인환경변화관리시스템구축 - 도심의지하구조및지하수의유동을예측하는지하수모델구축및구조물에따른지하수의유동변화평가모델개발 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국외 지하수위의관리방법 지반조사방법, 지반조사시스템및지반조사시트 지하수관리시스템 TAISEI CORP SEKISUI CHEM CO LTD TAKENAKA KOMUTEN CO LTD/TAKENAKA DOBOKU CO LTD 지하수위의하한설정위치및상한설정위치에설치한센서를이용해지하수위적정관리 건축예정지의액상화의가능성을, 단시간으로용이하게추정할수있는지반조사방법과지반조사시스템을제공 적은양수우물로우물내수위의과잉저하를방지하면서, 정밀도의높은수위제어를수행할수있는, 지하수관리시스템을제공 - 지하수와지질은도심형재난재해발생시주요영향인자로작용하나현재그에대한지반구조물의안전에관한연구는전무한상태이며관측기술및관리수준역시선진국에비해낮아도심지내인위적인구조물이나굴착등에의한영향을파악하기어려운실정임. 도심지의지반지질의변형, 지하수의변화에대한정량적인평가기술이필요함. - - 기존의지하수및지질관련기술은조사및관측에중점을두고있어광범위한관측결과자료를도출하는데그치고있어측정자료를효율적으로이용하기위한관리시스템이필용하다. 더나아가환경변화에따른광역지반지질및지하수의변화를평가할수있는기술이요구됨. (1 차년도 ) - 지하구조물, 건축물에대한지반구조, 맵핑등자료수집및분석 - 도심지하수의수위및수질변화관측자료수집및분석 - 광역적인지질자료구축 7. 주요연구개발내용 (2 차년도 ) - 지하수수질과지질변화와의상관성분석기법개발 - 비파괴물리탐사를통한지질및지반조건에따른지하수변화분석 - 해안과내륙지역의지질특성및지하수흐름에대한통합모니터링시스템구축 (3 차년도 ) - 관측및분석자료를이용한통합적인지질및지하수환경변화관리시스템개발및구축 238 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

260 별첨 (4 차년도 ) - 도심의지하수의유동을예측하는지하수모델구축및구조물에따른지하수의유동변화평가모델개발 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - 지질및지하수환경변화평가는도심지의사고, 재해등을예방에필요한연구이며피해예방을위해소요되는조사관측비용과사회적비용에대한인식이부족한실정으로민간에서단독수행하기에는어려움이있어정부차원에서도심지의사고나재난의예방정책수립을위한연구사업으로의지원이요구됨. - 환경변화평가기술을개발하기위해서는지질및지하수의특성조사및관측, 조사결과에대한통합모니터링체계구축, 환경변화에대한관리시스템개발등필요함. 따라서파급력있는연구성과도출을위해산학연기관의종합적인인프라구축이필요함. 최종성과물 수요처 실용화방안 환경변화관리시스템 통합모니터링기법 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도심지광역지질및지하수환경변화평가기술은도심지의환경조건및변화에맞춰지질및지하수의변화를관리하는시스템으로, 도심환경의개선및개발에따른지질및지하수에미치는영향을분석함으로써도심개발및재해예방 / 복구계획수립의지침자료로활용할수있음. 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 239

261 후보과제카드 1. 과제명 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 기술동향 시장동향 도시지역지반침하위험도평가및대책기술개발 ( 광역지하수계측망을활용한이상징후탐지기술 ) - 도심지내의건축물, 지하매설물, 지하구조물등의건설로인해지반을약화시켜지반침하를발생시키므로도심지의구조물에의한도심지하수유동변화를파악하고추가적인개발시침하를고려한기준마련이필요함. - 도심의건축물의하중과지하구조물의공동으로인한지반및지하수유동변화특성분석 - 도심지개발시침하를고려한개발기준제시 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국외 지하수위의관리방법지반조사방법, 지반조사시스템및지반조사시트 지하수관리시스템 TAISEI CORP SEKISUI CHEM CO LTD TAKENAKA KOMUTEN CO LTD/TAKENAKA DOBOKU CO LTD 지하수위의하한설정위치및상한설정위치에설치한센서를이용해지하수위적정관리 건축예정지의액상화의가능성을, 단시간으로용이하게추정할수있는지반조사방법과지반조사시스템을제공 적은양수우물로우물내수위의과잉저하를방지하면서, 정밀도의높은수위제어를수행할수있는, 지하수관리시스템을제공 - 지하수와지질은도심형재난재해발생시주요영향인자로작용하나현재그에대한지반구조물의안전에관한연구는전무한상태임. - - 기존의지하수및지질관련기술은조사및관측에중점을두고있어광범위한관측결과자료를도출하는데그치고있어보다현실적으로침하를예방하기위한도시개발기준이마련되어야함. (1 차년도 ) - 기존건물, 추가개발에의한지하수위변화등지역별변형특성분석 7. 주요연구개발내용 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 (2 차년도 ) - 지반침하영향인자도출 (3 차년도 ) - 도시개발시침하를고려한개발기준제시 - 계측기준, 함양기준, 수위유지기준등기준항목에대한세부지침작성 - 지반침하위험도평가는도심지의사고, 재해등을예방에필요한연구이며피해예방을위해소요되는조사관측비용과사회적비용에대한인식이부족한실정으로민간에서단독수행하기에는어려움이있어정부차원에서도심지의사고나재난의예방정책수립을위한연구사업으로의지원이요구됨. - 환경변화평가기술을개발하기위해서는지질및지하수의특성조사및관측, 조사결과에대한통합모니터링체계구축, 환경변화에대한관리시스템개발등필요함. 따라서파급력있는연구성과도출을위해산학연기관의종합적인인프라구축이필요함. 240 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

262 별첨 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 최종성과물 수요처 실용화방안 보고서, 지침서 지자체, 민간기업 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도심지지반침하에대한영향인자를분석함으로써도심개발시지반침하방지대책의기준을제시하고세부지침을작성하여정부나민간기업이도시개발계획시활용할수있음. 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 241

263 후보과제카드 1. 과제명 - 지하수대수층및지질분포에따른지반함몰위험성평가 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 도심지굴착공사시지반의지질특성에따라서대수층의지하수위변화특성이상이하게나타나는현상을정량화하고, 이러한지하수위의급변이지반함몰재해에영향을미치는위험성을평가할필요가있음 - 지질특성별대수층변화특성을 3 차원으로모델링하고, 지반함몰유형을분석하여위험지역에대하여기존의안정화공법을적용할시최적으시공가이드라인을제시하고자함 - 도심지대수층변화관련 3 차원지반구조및지질이상대분석기술개발 - 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술개발 - 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법개발 - 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인제시 구분 보유기술명 보유기관 성능수준및기능 국내 국외 굴착공사에따른지반함몰예방안정해석기술 미국일리노이대학 굴착공사와연관된지반침하및함몰특성분석을위한지하수흐름상태분석기술 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 - 국내의경우굴착공사시대수층변화특성을파악하기위해단순시추조사에의해개략적인 2 차원지반단면도작성수순에그치고있으며, 다양한지질조건을고려하여대수층변화및지반함몰위험성을평가하기위한 3 차원의해석분야의기술에대한연구는매우미흡한상태임 - 지하구조물건설을위한굴착시주변지반의지질특성에따른토사유출, 지반이완, 공동발생, 침하및함몰등의거동에관한연구는전무한실정임 - 국외의경우미국, 영국, 캐나다등에서관련기술연구가활발히진행되었으나, 해당지역의지질특성을반영한안정해석모델링기술이므로국내에직접사용하기에는어려움이있으며국내환경에최적화된기술개발이별도로이루어져야함 시장동향 - 지하굴착공사의종류와규모에따라차이가있지만현재지하굴착과관련된특별법이추진중에있으며, 지반굴착공사시지하수변동등환경영향평가가의무화될경우지하수전문회사, 지반조사회사, 시설물안전진단업체등에서시장규모가급격히확대될것으로예상됨 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 7. 주요연구개발 - 기존의 3 차원지하지질정보가시화시스템구축기술을본기술의기초자료로활용할수있을것으로예상되며, 관련시스템의데이터베이스와호환성을가질수있도록해석및모델링기술개발시반영하여야함 - 최근서울등도심지지반함몰현상이빈번하게발생하여지반함몰방재에대한연구개발이시급하게이루어질필요성이있음. 지반침하및함몰은굴착공사중지하수의유출과도밀접하게연관되어발생되므로도심지굴착공사전에지하지반구조의 3 차원도면과지반이상대의위치를파악하여지반의침하나붕괴를사전에예방할필요가있음. - 현재굴착공사와관련된지반구조의파악은대부분시추조사에의하여단편적으로지반단면도가작성되는경우가많으며신뢰성도검증되지못한상태임. 또한정확한 3 차원지하지반구조도작성기준및조사방법과수량에대한명확한기준이없는상태임. 따라서굴착공사주변의침하나함몰의원인이되는도심지광역지하수관리를위해서국책연구과제를통하여 3 차원지반구조도작성체계와지반이상대파악및관리를위한안정성평가기술이필요함 (1 차년도 ) - 기존도심지대수층변화관련 3 차원지반구조및지반이상대분석기술자료수집및동향조사 242 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

264 별첨 - 3 차원지반구조및지반이상대관련지반조사방법, 항목및기준설정 (2 차년도 ) - 지형및기존지하정보를활용한지반구조및지질이상대분석기법개발 - 도심지대수층변화관련 3 차원지반구조및지질이상대분석기술개발 내용 (3 차년도 ) - 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석기법개발 - 지반굴착에따른지질별대수층변화및지반거동 3D 모델링기술개발 (4 차년도 ) - 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰유형분석및표준화 - 지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법개발 (5 차년도 ) - 지질특성별지반함몰안정성평가기법현장적용및검증 - 지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인제시 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - 해당기술은실제로민간에서활용하게될기술이지만, 기술을활용하게되는목적이국가나지자체가굴착공사시지반함몰재해를예방하기위한관리, 감독의성격이므로정부차원에서표준화된해석및평가기술을개발하여민간에보급하는것이타당함. 물론연구개발은민간과공동으로추진하여연구개발비용을정부와분담하는방안이적절함 - 해당기술은국가나지자체가굴착공사시지반함몰재해를예방하기위한예방적영향평가성격이므로공신력있는정부출연연구기관이주관하여수행하는것이타당함 - 연구내용중메커니즘분석등기초연구분야에있어서는학계와공동으로연구를수행하고, 최종적으로개발되는성과의검증및실용화를위하여민간기업과의참여도유도하는것이타당함 - 개발된기술은지침및가이드라인을구체적으로작성하여실무에보급할수있도록하여야함 최종성과물수요처실용화방안 지반굴착에따른지질별대수층변화특성분석을위한 3D 모델링기술지질특성별지하수대수층변화에따른지반함몰안정성평가기법지질특성별지반함몰위험지역안정화공법시공가이드라인 지반굴착공사설계사 지반굴착공사설계사 지반굴착공사시공사 민간기업과공동연구를통하여기술이전및실용화추진 민간기업과공동연구를통하여기술이전및실용화추진 민간기업과공동연구를통하여기술이전및실용화추진 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도심지지반함몰과붕괴는최근에언론을통해발생사례들이보도되면서사회이슈화되어큰관심을모으고있음. 특히사전에감지하지못하고갑작스레도로가붕괴하는현상에대하여불안감과함께정확한원인과대처가어려워국민적신뢰성을확보하기어려움 - 따라서, 국가차원에서의대비책을준비하여현장에서발생할수있는다양한지반종류별지하구조물주변지반의급격한지하수변화등에서초래할수있는도심지지반재해에대한효과적대응책에가장기본이되는기초이론으로활용될수있으며, 이러한측면에서본연구는큰의미를갖는다고할수있음 - 또한개발기술은민간기업으로기술이전을통하여실용화를추진함으로써침채된국내건설시장에서지반굴착및지하수관련분야관련시장에경제적파급효과도기대할수있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 243

265 후보과제카드 1. 과제명 - 시공현장시험을통한지하수및토사유출에의한주변지반공동형성원인분석 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 기술동향 시장동향 - 도심지지하굴착시지하수가굴착공간으로유입되면서상부또는배면지반이침하되는사례다수발생 - 현재지하수유출방지를위한토사지반개량및주입공법은급결주입재를사용하지않을경우에는투수성이크고지하수유속이빠른지반에서적용에한계가있으며, 급결주입재를사용할경우시간경과에따른급결주입재의용탈등에따른품질저하등의문제가발생하고있음 - 도심지지하굴착시지하수유출에따른지반침하방지를위하여고내구성지반개량기술 ( 공법 ) 개발필요 - 지하연속벽벽체시공이불량한경우지하수유입으로인하여배면지반이침하되는사례다수발생 - 현재지하연속벽시공후지반굴착전까지지하수유입의사전예측이어려움 - 지반침하방지를위하여지반굴착전지하연속벽벽체의건전도평가기술및지하수유출예측기술개발필요 - 고내구성주입재료개발 - 지반개량시공장비 장치및공법개발 구분 보유기술명 보유기관 성능수준및기능 국내 없음 - - 국외 없음 최근도심지대형굴착공사중주변지반의침하에따른문제가사회적이슈가되고있는만큼, 이를방지할수있는기술이절대적으로필요함 - 향후도심지주거및상업용고층건물시공을위한굴착공사및지하철공사가확대될전망으로서, 지반침하방지를위한지반개량기술은각종시공현장에서확대적용될것임 - 기존지반개량공법중고압분사주입공법 (JSP 공법 ) 은지반을천공하여다중주입관을통해주입재, 공기, 물등을고압으로분사함으로써원주형의고결체를형상하는공법으로도심지굴착공사시지반개량공법으로적용되고있음 - 토사지반주입공법으로급결재료를함께주입하는 LW 그라우팅, SGR 그라우팅등의공법이적용되고있으며, 이러한기술의원리를도심지지하굴착공사의지반개량에활용할가능성있음 - 기존물리탐사기술중 Crosshole Sonic Logging(CSL) 은공내탄성파를이용하여매질에서의파형변화로써구조물의상태를검측하는방법으로현재까지는주로현장타설콘크리트말뚝에대해서적용되는실정이며, 지하연속벽벽체의건전도평가에활용할가능성있음 - 실시간전기비저항측정기술은댐, 제방과같은수리구조물을대상으로지중유출수감지에주로사용되고있으며, 도심지굴착공사에서지하수유입예측에활용할가능성있음 - 최근도심지굴착중지반침하문제사례가늘어나고있으며, 특히흙막이벽체시공후지반을굴착하거나터널을굴착하면서굴착공간내부로지하수가유입되면서배면 상부지반이침하되는사례가많이발생하고있음 - 기존에는굴착공간으로지하수유입을방지하기위해다양한지반개량공법또는차수그라우팅공법이적용되고있으나, 현재의기술로는지하수유속이빠르거나장기간개량효과를발휘해야하는현장에적용하는데한계가있으며, 지중연속벽토류벽, 앵커등가시설과인접건축물에대해경사계, 수위계, 응력계등의계측센서를위주로구조물변형의계측을목적으로수행되고있으나, 해당기술만으로는굴착전지하수유입의사전예측이어려워침하를방지하는데한계가있음 - 현재까지는지하수유속이빠르거나장기간지반개량효과를발휘해야하는현장에효과적으로지하수유입을방지할수있는기술및지반굴착전까지지중연속벽의상태평가및지하수가 244 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

266 별첨 유출되는구간을사전에예측할수있는기술이부재한상태이며, 따라서, 관련기술의개발이필요한상황임 (1 차년도 ) - 선행기술조사및분석 - 도심지지하굴착시지하수유출방지를위한지반개량공법개념도출 - 지중연속벽벽체건전도평가및지하수유입예측기술메커니즘도출 (2 차년도 ) - 고내구성주입재료개발 - 고내구성주입재료실내실험및성능평가 - 지중연속벽벽체건전도평가및지하수유입예측시스템시제품개발 7. 주요연구개발내용 (3 차년도 ) - 지반개량시공장비 장치제작 - 시제품개선 - 실내시험및검증 (4 차년도 ) - 개발기술현장검증및성능평가 - 현장모니터링 (5 차년도 ) - 개발기술현장적용 - 개발기술적용가이드라인및시방서 / 시공지침서 / 유지관리지침서개발 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - 최근싱크홀로통칭되는도로, 인도등의함몰사고가빈번히발생하여국민의불안이가중되고있어이를해소하고안전한국가관리라는목표를수립한정부정책과매우부합하는과제임 - 본과제는지하수, 수리지질, 토목계측, 지반공학등여러분야의전문가연구팀을구성하여야하므로단일민간기관의수행이곤란함 - 아울러지반굴착에의해지반변형이발생하고재해로이어질경우해당사업주체뿐만아니라다수의피해가발생하므로정부가지원하여본과제의성과에대해공공성을확보하는것이중요하다고판단됨 - 타분야선행기술활용 - 다수현장검증을통한개발기술신뢰성확보 최종성과물수요처실용화방안 - 도심지지하굴착시지하수유출방지를위한고내구성지반개량및주입공법 - 지하연속벽굴착중사전지하수유출가능성평가및벽체건전도모니터링시스템 시공사 전문업체기술이전 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도심지굴착시지반침하 ( 싱크홀 ) 방지 - 도심지지하굴착으로인한인적 물적피해방지 - 도심지지하굴착공사현장인접주민들의불안감을해소하여불필요한사회적갈등을방지함으로써사회적갈등비용절감 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 245

267 후보과제카드 1. 과제명 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 - 굴착지반주변지하수위유지및복원기술 - 지하수상태에따른차수그라우팅벽체의건전도평가및계츠기법개발 - 지반굴착에따른굴착배면지반의지하수위저하가지반침하로인한표층공동 ( 空洞 ) 의주요요인으로지적되는만큼시공과정동안또는시공후중단기적인지반굴착지점주변에서의지하수위를유지시킬수있는기술개발이필요하며이와관련된현장적용방법및지침등의확보가요구됨 - 현재통상적인차수토류벽공법은배면에서굴착면으로의직접적인지하수의흐름을차단할수는있으나, 굴착과정중굴착바닥면의완전차수는불가하여, 속도와그정도의차는있으나배면지반의지하수위변동은불가피하다. - 굴착면으로의지하수유입차단으로침투압을감소시켜, 침하및배면토사유출을방지하는기술과굴착배면에지하수재주입으로지하수위면하강에의한유효응력증가에의한지반침하를방지하는 2 가지측면으로의기술개발을목표로함. - 아울러, 유입수차단기술의도구로적용될수있는차수재료의적정한선정으로부터장기적으로환경수리학적환경이원상으로유지될수있는기술개발이필요함. - 인접지반의지하수위저하율최소화 ( 기존공법저하율의 60% 이하수준 ) 지반굴착시공기술 ( 지하수위굴착면유입차단및굴착배면지하수재주입기술 ) 개발및성능평가 - 굴착바닥면차수를위한환경친화적재료선정을통한지하수위유지및회복기술개발 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내 국외 지하수인공함양기술소규모지하수인공함양기술 한국지질자원연구원 한국지질자원연구원, 한서엔지니어링 제주도에실증적용및운영중 비닐하우스수막재배의지하수재주입기술운영중 건축물터파기시흙막이및차수를위한건축기초공사용토류벽차수구조부림종합건축사사무소흙막이벽의구조로하부차수는없는특허기술 지반침하방지방법및장치 도시철도건설을위한굴착및임시흙막이시스템 삼림컨설턴트 싱가포르토지교통국 굴착배면에물을재주입하기위한부분적장치특허. 운영사례는알려지지않음. 경험적인굴착면차단및주입정혼합운영안제안수준 시장동향 - 현재기초터파기시공시대부분토류벽또는차수벽등을설치하여주변토양의소실및지하수유입을최소화하는공법을적용하고있으나, 경제적인측면에서지하수유입을근본적으로차단하거나배면지반의지하수위를유지하는기술을적용하기는어려운실정으로서, 본연구에서관련저비용고효율의시공기술을확보한다면기초굴착현장에의적용성을높이고항구적인굴착현장주변에서의표층공동에따른위험성이크게감소될수있을것으로전망됨 - 최근굴착주변지역에서의땅꺼짐현상에따른인적피해와대국민심리적피해를크게경감시킬수있음. - 국내국토의효율적이용수요측면에서대부분의굴착공사가기존구조물이나시민시설에인접하는경향의증가로, 관련기술의기술수요및기술보유기업의매출이크게증대될것으로예상됨. 5. 기존기술활용방안 - 지반침하재해저감기술개발 (2004, 한국지질자원연구원 ) 지반침하의유형과사례분석및보강대책분석 - SCW, Sheet pile wall 등의차수흙막이공법들은기상용화되어있는배면과굴착면과의직접적인지하수의유입을차단하는공법으로서새로운공법적용의각각의요소로서적용될수있음. 246 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

268 별첨 - 지반의강도와차수증진을목적으로사용되어지는 JSP 등과같은치환그라우팅공법이나기존의지반과의교반을통해서이러한점을개선하는 DCM(Deep Cement Mixing) 공법등은마찬가지로일반적인지반개량공법에적용되는방법으로서굴착하부및흙막이벽선단주변의차수를위한수단으로적용될수있음. - 일련의지하수함양이나주입공법의경우, 굴착배면에재주입에의한지하수위유지기술개발에활용될수있음. - 차수그라우팅벽체와주변지반과의지지, 접촉상태및그라우팅구체의구조적결함을파악할수있는조사법과충분한기술력이축적되지않은실정. - 차수그라우팅벽체의품질이불량할경우지하수유출로인한배면지반의공동 (Cavity) 화현상발생및주변지반침하를유발하므로공동및누수위치파악을위해제한적으로물리탐사방법을사용하고있으나현장여건에따라제한적임. - 차수그라우팅벽체의시공시품질확인과시공후유지관리기술및차수그라우팅벽체의보수. 보강공법개발이요구됨 - 건전도평가를위한검측공, 비검측공시험법의현장적용에있어서기술자들이용이하게사용할수있는차수그라우팅벽체의건전도평가를위한사용자중심의프로그램이전무함. - 차수그라우팅벽체의안전한시공및유지관리는계측을통해이루어져야하므로계측시스템개발이필요함. 6. 기술개발필요성 - 협소한도심지역에서기존구조물에인접한구조물및기반시설건설이 20 여년간증가세를보여왔고, 이에대한결과로최근서울등전국에걸쳐지하철및인근굴착공사에따른땅꺼짐현상등에의한피해가속출하고있는실정임. - 잦은땅꺼짐현상의발생과증대된안전의식을반영하여, 안전한국을완성하여안정적인사회유지를위한출발점으로서기술개발의시점이최적기임. (1 차년도 ) - 인접지반굴착에따른지하수위변화연구사례분석 - 차단및재주입에의한배면지하수위유지기술문헌분석 - 실험현장선정및연구현장설계 7. 주요연구개발내용 (2 차년도 ) - 실험현장지하수 지반조사, 지층특성분석및계측 - ( 모형실험 ) 그라우팅에의한지하수유입차단및지하수주입기술타당성실험 - 지하수유입차단그라우팅재료파악및재료별환경유해성분석 - 실험용현장구축 ( 지반굴착 ) 및 Testbed 가시설물설치 (3 차년도 ) - ( 현장실험 ) 지하수차단기법현장적용및효과분석 - ( 현장실험 ) 현장배면지하수재주입기술현장적용및효과분석 (4 차년도 ) - 굴착저면지하수유입차단을위한신개념토류법시공기법정립 - 차단및재주입을통한굴착인접지반지하수위유지기법정립 (5 차년도 ) - 굴착지반주변지하수위유지및복원기술현장시험시공및검증 8. 정부지원의타당성 - 국민안전처부처신설등최근국민의안전을꾀하는정부정책과부합함. - 해당과제과관련된내용은불특정국민다수가이용하는기간및생활시설과직결되는것으로특정민간기업의시설물에국한되지않고, 국민의생명과재산에직결되는문제이므로정부지원및주도하의연구개발이필요함. 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 247

269 9. 기술확보전략 - 지하수위유지를위한시공기법개발을위한사전연구결과분석및개발기법의사전타당성분석을위한모형실험부분은학계및연구소를중심으로추진하며, 개발기법의적용을위한현장실험과검증실험은민간설계사와시공업체가담당하는등민간및학계의공동참여가필수적임 - 국가기준및지침으로의반영, 외국사례및전문가자문을위하여국가출연연또는공기업등의참여가필요함 - 차수그라우팅벽체의건전도평가시스템개발, 품질관리및유지관리시스템개발, 보수. 보강공법개발, 건전도평가프로그램개발, 통합계측시스템개발여부 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 최종성과물 수요처 실용화방안 신개념흙막이시공기법 설계및시공사 시공현장적용 구조물주변지하수위복원기술설계및시공사구조물주변현장적용 시공기준 ( 지침 ) 정부, 공공기관설계등에반영 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도심지대규모굴착중주변토양내지하수변화로인한지반침하의위험성을사전에차단하기위한신공법의적용으로도시지역안전확보에기여 - 그동안시공비용등의측면에서지하수유입을차단하는신공법의개발에민간의참여가미흡하였으나, 본연구를통하여보다선진화되고고도기술을접목한차단공법이지속적으로개발될것으로기대됨 - 국민안전처출범에즈음하여 Safety Korea 안전의식제고 248 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

270 별첨 후보과제카드 1. 과제명 - 지하구조물굴착및시공에따른지하수유동및영향분석관리기법 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 - 도심지지반굴착에따른지표수 - 지하수유동및물수지평가기술개발 - 지하수와지하구조물에의한지반변상기법연구 - 도심지지반함몰예방을위한지하수모니터링기법및보강방안연구 - 다양한현장상태를고려한지반굴착시지표수 - 지하수의유동량및지하수물수지변화를분석및예측 - 도심지지반굴착시현장에서가능한여러환경요인을고려한다양한시나리오를실내모형실험을통해지하수 - 지반변상의상관관계를도출및분석 - 지반굴착시유출되는토사유출량을예측하고토사유출에의해발생할수있는지반침하의영향범위제시 - 지하수모형시험을통해여러환경인자의지하수유동및지반함몰에대한영향정량적평가 - 지하수에의한지반함몰의 Pre-signs 을도출하여지하수모니터링기법의메카니즘개발 - 지중상 하수관로주변지반재료동결융해특성분석 - 도심지지반함몰예방을위한지반보강방법개발 도심지지반굴착에따른지표수 - 지하수유동및물수지평가기술개발 - 지하수와지하구조물에의한지반변상기법연구 - 도심지지반함몰예방을위한지하수모니터링기법및보강방안연구 - 지반굴착시지하수상태에따른흙막이벽체에작용하는토압및수압에대한정량적인분석은제시되지않은상태이며굴착공사시명확한설계및해석에있어어려움을겪고있는상황이다. - 지반굴착시지하수유동에따른흙막이벽체배면지반에서의지반거동에대한연구가전무한상태임. - 지하수의유출이예상되는지반에서의굴착공사설계시사전에지하수처리방법 ( 배수공법과차수공법 ) 에따라구조물과주변에미치는영향에대한연구가필요함. 1. 도심지지반굴착에따른지표수 - 지하수유동및물수지평가기술개발ㅇ도심지지반굴착에따른지표수 - 지하수유동분석및예측을위한 3 차원 Groundwater Modeling 수치해석 - 지반굴착깊이및넓이에의한지표수 - 지하수유동변화를정량적산정 - 지반굴착진행에따른지표수 - 지하수유동변화및물수지변화정량적산정 - 지반굴착에의한지하수 - 물수지변화 (drawdown) 의정량적산정 7. 주요연구개발내용 2. 지하수와지하구조물에의한지반변상기법연구ㅇ도심지지반굴착에의한지하수흐름변화를최적디자인할수있는지하수모형시험시뮬레이터제작 - 2-D Plexiglas 를이용지하수흐름시토사의유출및지반변상을확인할수있도록제작 - 지하수의수직흐름및수평흐름을고려한지하수모형시험시뮬레이터제작 - Multi-location monitoring 기술을이용하여지하수흐름및물수지변화를 tempo-spatial pattern analysis 방법으로분석ㅇ원심모형시험을이용한도심지지반공동영향인자의정량적분석 - 서울지역의모델지반조건에따른원심모형시험수행 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 249

271 - 원심장에서의지반공동영향인자의조건변화에따른영향치검토 - 원심장에서의도심지굴착방법에따른상부지층의지반공동발생평가 - 1G 및원심장조건에서의실험비교분석ㅇ수치해석 (LiQCA-SF) 을통한도심지지반공동위험도평가 - 불포화지반및포화지반수위변동조건에서의응력 - 변형해석수행 - 지반조건에따른탄소성및탄점소성모델적용 - 원심모형시험결과와의비교분석수행ㅇ수치해석및실내토조시험을이용한지하구조물및지반에따른토사유출거동분석 - 3 차원해석 (ABAQUS) 토사유출시뮬레이션기법수립 - 수치해석을통한지반정보별토사유출여부예측기법수립 - 토사유출에따른지반침하량및침하영향범위산정 - 토사유출조건을만족시키는한계지반상태도출 - 실내토조시험을통한토사유출량산정 - 수치해석과실내실험비교분석 3. 도심지지반함몰예방을위한지하수모니터링기법및보강방안연구ㅇ문헌정보에서도출된도로함몰영향인자를지하수모형실험을통해각영향인자의정량적해석 - 지하수위, 지하수수두차이, 지반구조, 토질물성치등의상태를변화시키며지반변상및토사유출을정량적으로평가및분석 - 지하수흐름변화에의한지반변상과물수지변화를모니터링함으로써지하수와지반침하의상관관계도출 - 지반함몰의예방을위한지하수모니터링기법의메카니즘개발을통한지반함몰이일어나기이전의 Pre-signs 들을지하수변화의 tempo-spatial pattern analysis 를통해사전발견 Fig. 1 지하수의변화에의한지반함몰을분석하는 Sinkhole Simulator ㅇ지중상 하수관로주변지반재료동결융해특성분석 - 원심모형시험용동결융해시험장치개발 - 상 하수관로주변지반재료의시간에따른열화거동특성분석 - 다짐도, 온도, 내구성등기후및토질특성에따른분석 - 노후상 하수관로지반재료에따른장기적거동특성규명ㅇ지오그리드를이용한지반함몰보강공법개발 - 원심모형시험을이용한원심장조건의 Soil-groundwater 모델축조및시험 - 무보강및 Geosynthetics 보강조건에서의지반거동평가 250 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

272 별첨 - 원심모형시험및수치해석을이용한 Geosynthetics 의보강효과평가 - Geotextile 활용지반함몰보강공법검증 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - 최근싱크홀로통칭되는도로, 인도등의함몰사고가빈번히발생하여국민의불안이가중되고있어이를해소하고안전한국가관리라는목표를수립한정부정책과매우부합하는과제임 - 본과제는지하수, 수리지질, 토목계측, 지반공학등여러분야의전문가연구팀을구성하여야하므로단일민간기관의수행이곤란함 - 아울러지반굴착에의해지반변형이발생하고재해로이어질경우해당사업주체뿐만아니라다수의피해가발생하므로정부가지원하여본과제의성과에대해공공성을확보하는것이중요하다고판단됨 - 본과제는지하수, 수리지질, 토목계측, 지반공학등여러분야의전문가연구팀을구성하여야함. - 본기술은다수의실제시공현장을 testbed 로지정활용하여야하며, 기존의장기계측자료와신규계측자료를종합적으로검토하여해석되어야함 - 또한, 물리적 수치적모델링이수행되어야함. 따라서, 실제규모를축소한물리모형을통하여발생메커니즘을규명하고, 수치모델과의비교분석을통하여거동특성을파악하여야함 - 지반굴착의유형별로다양한실험이수행되어야하므로관련 testbed 확보가매우중요함 최종성과물 수요처 실용화방안 분석보고서 - 모니터링시연 - 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도심지굴착시지표수 지하수유출로인한지반침하방지 - 도심지굴착시지반공동영향인자의정량적분석하여사전에예측함에따라지반굴착전침하가능성을예측할수있어도심지굴착시지반침하 ( 싱크홀 ) 방지 - 도심지지하굴착으로인한인적 물적피해방지 - 도심지지하굴착공사현장인접주민들의불안감을해소하여불필요한사회적갈등을방지함으로써사회적갈등비용절감 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 251

273 후보과제카드 1. 과제명 - 침하및함몰예방을위한도심지굴착공사지하수관리및계측가이드라인 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 - 지하구조물특성별지하수관리기술개발및도심지굴착공사시의지하수관리및계측가이드라인설정 - 지하구조물타입에따라주변지하수흐름에미치는영향을분석하여지하구조물특성별지하수관리기술개발 - 지반굴착을수반하는개발공사가지반, 지하수환경에미치는영향을분석하고그로인해건천화에취약한도시하천을평가하는기술개발 - 지하수배출및함양지역에서의대규모지하굴착, 지하구조물설치에따른지하수위변화를파악하고주변지역의지반침하및구조물에미치는영향평가기변도출 기존법제도및가이드라인자료수집 - 대규모지하개발시주변지역의수리지질학적특성및물수지평가방법개발 - 지하수두를지속적으로관측하기위한계측방법, 관리기준개발 - 연속적인차수가시설, 대규모절토, 구조물설치가기존지하수두변동및이에따른지반침하에미치는영향평가방법개발 - 지하개발주변의지하수수량관리방안을도출 - 지하수위변동에따른지반침하및구조물영향저감을위한법제도개선 ㅇ 1 차년도 - 국내지하구조물 ( 지하실, 터널, 연료비축기지 ) 형태분석및현황조사 - 국내지하실형태의지하구조물주변의사회기반시설현황분석 - 지하실형태의지하구조물주변의지하수유동분석 - 지속가능한사회기반시설확보를위한지하실형태의지하구조물주변의지하수관리기술개발 - 지반굴착에의한지반및지하수환경영향고찰 - 지반굴착에의한지표수 - 지하수유동및하천기저유출량분석기술개발 - 분석기술의시범적용을통한검증 7. 주요연구개발내용 ㅇ 2 차년도 - 국내터널형태의지하구조물개발이용현황조사 - 국내터널형태의지하구조물주변의사회기반시설현황분석 - 터널형태의지하구조물의유출지하수현황조사 - 터널형태의지하구조물주변의지하수유동분석 - 터널형태의지하구조물주변의지하수관리기술개발 - 도시하천건천화현황조사 - 지반굴착에의한도시하천건천화평가기술개발 - 도시하천건천화방지를위한유출지하수활용및지반굴착기준마련 ㅇ 3 차년도 - 국내지하연료비축기지현황조사 - 국내지하연료비축기지주변의지하수이용 ( 수량, 수질 ) 현황조사 252 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

274 별첨 - 지하연료비축기지주변의지하수유동및수질 - 도시하천평가기술개발적용을통한건천취약도평가 - 건천취약도를활용한지하수관리기술제안 - 도심지굴착공사시의지하수관리및계측가이드라인작성 8. 정부지원의타당성 - 민간연구기관및업체에서방대한도심개발계획등을파악하여지하수위분포및지하매설물구조관리하기에는인력및구조상의어려움이있다. 도심개발을허가, 감독하는정부에서가이드라인을마련하여지하수관리에효율성을높일수있음 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 최종성과물 수요처 실용화방안 지하수관리가이드라인 지하수계측가이드라인 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 지하구조물특성별지하수관리기술개발및도심지굴착공사시의지하수관리및계측가이드라인을작성하여대도심의지하공간개발시안전한굴착에대한기본자료가되며사고및재난예방을위한가이드라인으로활용될수있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 253

275 후보과제카드 1. 과제명 - 지반굴착중지하수위급변에따른단기변형예측기술 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 대규모지반굴착시지하수위의변화로인하여발생하는단기지반변형특성을규명하여실제시공시단기변형을예측하는기술을확보하고이를토대로시공중의가시설에대한최적설계방안을제시하고자함 - 지반굴착유형별지하수위변화에따른단기지반변형특성규명 - 지반굴착유형별단기지반변형예측모형개발및설계기준수립 기술동향 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내 국외 지하수수위의관리방법 한국원자력연구원한국석유공사 시설물운영중관측지하수위의기준초과여부의상시계측, 원인분석및비상조치기술 공사현장에설치된계측기에서획득된흙막이공사현장의붕괴안전성평가방법한국표준과학연구원계측정보를이용한안전관리시스템구축기술 4. 기술개발및산업 / 시장동향 - 현재가지흙막이공법과관련한지반침하및지하수유입에대한연구는사례연구및실내모형중심으로이루어져왔으나, 발생메커니즘에대한연구는거의이루어지지않고있음 - 현장조사및관련연구는대형건축물등의기초터파기시의흙막이와관련된분석이수행되었으나, 지하철및지하공동굴착에따른상부지층의단기간변형등에대한조사연구는매우미미한실정임 시장동향 - 최근대형지반굴착공사에서는주변지역의침하등이발생하여사회적이슈가되고있는만큼, 지하수위변화에따른단기지반침하현상에대한정확한예측및설계기술개발은시공현장에서절대적으로필요한것임 - 현재지반굴착공사이전설계단계에서는굴착으로인한지하수위변화에대한개략적인예측과지하수위강하로인한주변지반의변형에대한해석학적인분석이주로이루어지고있음 - 수도권의광역급행철도, 심부지하철, KTX 등의대규모지반굴착공사가확대될전망으로서, 지반침하방지를위한설계기술은각종시공현장에서확대적용될것임 5. 기존기술활용방안 - 지반굴착과관련된연구과제가일부수행중에있으며, 이들기술을최대한연계활용하여본과업을수행할필요가있음 - 지하굴착공사에따른주변구조물보호및관리방법개발 (2010) 은지반과구조물의상호작용을반영한굴착현장주변구조물의체계적보호, 관리를위한기준의개발과지반및구조물계측기술의활용방법제시를목표로수행되었음 - 포화 - 불포화지질매체내에서의지하굴착에의한지하수위변동및지반변형의통합적예측, 평가연구 (2005), 는범용다차원수리지질역학적수치모델을개발하여지하수유동과지반변형을예측, 평가하는데적용하고자하였음 - 지하수양수에의한지하수위변동및지반변형의통합적예측, 방지기술개발 (2003) 연구는지하수양수에따른지하수위변동과지반변형을예측하여최적양수량결정법개발을목표로수행되었음 - 지반 - 구조물 - 지하수상호작용이론에기초한지속가능한스마트지반배수시스템연구 (2011) 는이론과실험을통해 IT 기술을접목한지하구조물의배수시스템을개발에관한연구임 - 이중 ' 포화 - 불포화지질매체내에서의지하굴착에의한지하수위변동및지반변형의통합적예 254 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

276 별첨 측, 평가연구 (2005) 는수리지질역학적수치모델개발을통해지하수변동과지반변형을예측하고자하는연구로서본과제의테스트베드에적용하여지하수위변화및지반변형계측결과와비교분석하여기존모델의개선점을도출하고개량함 6. 기술개발필요성 - 현재국내굴착현장에서는토류벽, 앵커등가시설과인접건축물에대해경사계, 수위계, 응력계등의계측센서를위주로구조물변형의계측을목적으로수행되고있음 - 단순계측값의측정, 기재중심의낮은기술수준으로이루어지고있으며지반변형의가장중요한인자인지하수위변동과연계한계측계획이나연관된계측자료와의종합적분석과예측은이루어지지않고있음 - 도심밀집과개발이익측면으로인해굴착심도와굴착규모가점차증대되고있고구조물역시대형화되는추세여서지하수위변동에따른영향은증가하고있음 - 따라서, 단순계측관리수준에서벗어나지하수변동과연계된지반변형의예측기술의확보는매우시급한상황임 (1 차년도 ) - 지반굴착에따른지반변형요인평가를위한계측 ( 지하수, 변위등 ) 및운영 - 지하수위의단기강하및회복개념모델구축 (2 차년도 ) - 기초터파기굴착시지질분포및지하수영향에따른지반침하특성물리모형실험 - 기초터파기굴착시지하수유출과지반변형복합모델링을활용한단기지반변형예측 - 굴착중지하수위변화및구조물완공후지하수위복원에대한평가 7. 주요연구개발내용 (3 차년도 ) - 지하철굴착시지질분포및지하수영향에따른지반침하특성물리모형실험 - 지하철굴착시지하수변화와지반변형복합모델링을활용한단기지반변형예측 - 지하수위강하및회복을고려한보급형지반변형평가모델구상 (4 차년도 ) - 지하수위강하및회복을고려한보급형지반변형평가모델개발 - 물리모형과수치모형의비교를통한지하수의지반변형에미치는영향평가 (5 차년도 ) - 지반굴착유형별단기지반변형방지를위한설계기준수립 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 - 최근싱크홀로통칭되는도로, 인도등의함몰사고가빈번히발생하여국민의불안이가중되고있어이를해소하고안전한국가관리라는목표를수립한정부정책과매우부합하는과제임 - 아울러지반굴착에의해지반변형이발생하고재해로이어질경우해당사업주체뿐만아니라다수의피해가발생하므로정부가지원하여본과제의성과에대해공공성을확보하는것이중요하다고판단됨 - 본과제는지하수, 수리지질, 토목계측, 지반공학등여러분야의전문가연구팀을구성하여야하므로단일민간기관의수행이곤란함 - 본기술은실제시공현장을 testbed 로지정활용하여야하며, 기존의장기계측자료와신규계측자료를종합적으로검토하여해석되어야함 - 또한, 단기예측에대한기술이므로다양한물리적 수치적모델링이수행되어야함. 따라서, 실제규모를축소한물리모형을통하여발생메커니즘을규명하고, 수치모델과의비교분석을통하여단기변형을파악하여야함 - 지반굴착의유형별로 ( 기초터파기, 지하철등터널굴착 ) 다양한실험이수행되어야하므로관련 testbed 확보가매우중요함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 255

277 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 최종성과물 수요처 실용화방안 표준물리모델시험기준수립 정부및공공기관 지반굴착설계기준반영 지반굴착평가프로그램개발 설계사, 시공사 프로그램판매 지반굴착시지하수영향최소화설계기준 정부및공공기관 정부설계지침에활용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 기술적측면으로는국내계측기술의수준향상을도모하고, 굴착현장지하수양수, 집중호우등지하수위변동을유발하는다른재해요인에의한영향을예측하는분야로확장적용이가능함 - 사회경제적측면으로는지반변형의단기예측이가능해짐으로써굴착공사현장의안전성이제고되며, 공사현장인접주민들의불안감을해소하여불필요한사회적갈등을방지함으로써사회적갈등비용의절감이가능할뿐아니라계측센서 자동측정시스템 예측분석시스템을통합한시스템의형태로고부가가치기술로수출이가능할것으로판단된다. - 정책적측면에서는지반굴착현장관리에관한지침, 고시등의가이드라인의제정이가능함 256 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

278 별첨 후보과제카드 1. 과제명 - 지반굴착주변의지하수함양및유출량예측기술개발 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 대규모지반굴착의유형별로지하수위의시공간적변동프로세스에대한실증적연구를수행하여시공방법과절차등에대한개선점을도출할필요가있음 - 지반굴착시지하수유출량의파악을통하여상류지층에서의물의유입및지반변형규모를예측하는데활용하고자함 - 지반굴착유형별지하수함양, 유출및침투의시공간적변동예측및설계기술개발 - 지반굴착시지하수유출량의자동측정기술확보 구분 보유기술명 보유기관 성능수준및기능 국내 국외 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 - 국내지하수유출량측정은웨어에의한방법과배수펌프의배수량을적산유량계를통하여측정하는방법으로제시되고있으며, 측정기술자체는보편적으로이용하는기술이지만, 구체적인측정방식에대한기준이제시되어있지않으며자동측정기술은전무함. - 지하수유출량예측은주로지하수유동모델링을통하여이루어지고있으며, 경우에따라 2D 또는 3D 로수행하고있으나, 모델링을위하여필요한현장조사가제대로수행되지않고있으며, 사후실측유출량을이용한모델의보정과개선이이루어지고있지않아정확도에있어서선진국에비하여부족함 - 외국의경우도지하수유출량을측정하는개별기술보다는현장조건에따른측정기준과기술이제시되어있으며, 지하수유출량예측의경우광범위한현장자료를바탕으로정교한모델링또는해석해로제시하고있음 시장동향 - 지하수법에제 9 조에의거하여지하구조물을설치하려거나국토교통부령으로정하는규모이상의건축물 ( 특별시또는광역시에 21 층이상또는연면적 10 만제곱미터이상 ) 에서기준이상의지하수유출량이나오는경우지하수지하수유출량을신고하고저감대책을시행하여야하나실제지하수유출량을정상적으로신고하는경우가드물기때문에지하수유출량관련국내시장은따로정의하기어려운수준임 - 지하수유출량을예측하는업무는지하굴착공사의종류와규모에따라차이가있지만환경영향평가, 설계등에반영하기위하여해당업무중일부를몇몇지하수전문회사, 지반조사회사등에서수행하고있으며, 지하수유출량실측은감리회사나사후환경영향조사를맡은회사에서다른업무와병행하여수행하고있음 - 전문성을요구하는지하수함양, 유출량측정과예측등의업무가관련법규정에의하여강제되어야전문기업이활성화될수있으며, 환경문제에대하여엄격한해외토목, 건축시장에서적극활용되어해외시장진출에서도기여할수있을것임 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 - 해당사항없음 - 현재각종구조물이지하심부에설치되면서지하수유출량에대한정확한측정및파악이이루어지지못하고있는실정임. - 실제지하굴착과정에서의배수작업등이공사용작업수와혼합되어배출됨으로인하여상류지반의변형규모를예측하고파악하는데한계점을갖고있음 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 257

279 - 현장의배수량규모를정확히예측하는것은설계의효율성을제고하여시공시나타날수있는주변지층붕괴, 공기연장등과같은예측하지못한문제점을줄일수있으므로, 정확한예측기법이개발된다면중대형건설시공분야에적극활용될것으로전망됨 - 터널의경우, 배수공법과비배수공법에따라지하수유출량측정방법및측정간격 ( 거리및시간 ) 에차이가있으며, 개착공사에서도개착공사의규모, 지형, 지질조건등에따라방법을달리해야함. 특히개착공사의경우, 공사면적과조건에따라강우와지표유출 (run-off) 가혼수될수있으므로, 현장특성에대한반영이필요함 - 따라서단순히지하수유출량을자동측정하는기술을개발하는것뿐만아니라현장조건과공법에따른정확한유출량측정에대한지침이함께개발되어야하며, 이러한방법에의한실측유출량은유출량을예측하는기법에피드백되어보다정교한예측기법이가능하게함 - 나아가동기술은공사현장에서발생할수있는지하수유출형태를정확히예측하여, 단순히지하수유출량을예측하고, 측정하는형태에서지하수유출로인한문제를해결할수있는적극적인지하수관리공정을설계에반영할수있음 - 지하수함양및유출량평가를통하여설계기준을제시할수있을뿐만아니라장기적인주변지하수변동과물수지를분석하여단기적인지하수관리대책뿐만아니라장기적이며, 광역적인지하수관리의기본자료를제공할수있음 (1 차년도 ) - 공사현장유형별지하수유출량측정방법및장치고안 - 지반굴착 ( 기초터파기 ) 에대한지하수위변동계측및함양량평가기술개발 (2 차년도 ) - 공사현장유형별지하수유출량측정방법및장치개발 - 지반굴착 ( 기초터파기 ) 에대한지하수변동량예측기술개발 7. 주요연구개발내용 (3 차년도 ) - 지하수유출량측정방법및장치공사현장유형별적용 - 지반굴착 ( 터널 ) 에대한지하수위변동계측및함양량평가기술개발 (4 차년도 ) - 지하수유출량측정방법및장치공사현장적용성평가 - 지반굴착 ( 터널 ) 에대한지하수위변동계측및함양량평가기술개발 (5 차년도 ) - 지반굴착시지하수유출량측정지침개발 - 지반굴착시지하수함양및유출량을고려한설계기준개발 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 년지하수법개정으로유출지하수의감소및이용을강조하고있으나, 실제유출지하수의저감및이용실적이저조하며, 유출지하수의측정도정확하지않으며관리감독도소홀함 년유출지하수관리요령을만들었으나실제유출지하수의측정방법에있어서는개략적으로만제시되어있어지반조건과공법이다른실제현장에서적용하기어려움 - 유출지하수로인한문제와사회적인관심을볼때, 공공관점에서정확한지하수유출량을측정하는기준과방법을제시하여유출지하수관리에만전을기해야함 - Testbed 내에각종계측기 ( 수위, 변위, 토양등 ) 설치운영을통하여지하수위실제배출량과모델예측량의비교평가를통하여고안된유출량측정장치의정확성을평가함 - 계측전문가, 수리적특성분석을위한연구자및시공현장을잘이해하는기술자의상호협력에의하여 testbed 를구성하고계측디자인을체계적으로수행하며, 최종적으로변형과계측자료의관계및유출량의신뢰도를평가하고자함 - 지하수유출량의측정방법, 간격, 위치등에대한다양한접근을통하여구체적인지침을제시토록함 258 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

280 별첨 10. 기술개발최종성과물및활용방안 최종성과물수요처실용화방안 굴착유형별지하수유출량자동측정방법및장치굴착유형별지하수변동평가모델링 지반굴착공사시공사 ( 건설사및공공발주기관 ) 설계사 설계및시공시설치활용 T/K 등지반공사설계시활용 지하수유출량평가설계기준정부및공공기관정부설계지침에활용 기술개발완료시예상되는최종성과물을구체적으로제시하여주시고, 성과물이활용될것으로예상되는수요처및구체적인실용화방안을제시해주십시오. ( 후보과제관련기술수요조사서의 8. 예상성과및활용처참고 ) 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 경제적관점 : 사전에지하수함양및유출량을예측평가한설계기술을통하여지하수유출을감소시키고, 유출량실측을통하여주변지역의영향을정량화하여사전에문제발생을예측하여설계에반영할수있으므로, 지하수유출로인한주변지역의피해를저감시켜경제적으로도리스크를줄일수있음 - 기술적관점 : 지하수함양과유출문제는지하수관리의핵심적인요소이나실측자료의부족으로기술적인발전이더딘분야로서지하수위관측과유출량의실측을통하여해당평가및설계기술이발전되면, 지하수유동예측기술뿐만아니라지하수관리기술의발전을기대할수있음 - 정책적관점 : 도시지역지하수관리에있어서지하수이용량은지속적으로감소하는반면, 지하철, 통신구등의터널에서유출되는지하수와건축물등지하굴착시발생하는유출지하수는꾸준히증가하고있어유출지하수관련된정책이제시되고있으나유출지하수를평가하고실측하는기준과기술이부족하여유출수저감대책역시실효성이크게떨어졌음. 본기술의개발을통하여도시지역의지하수관리및이를통한시민의안전증대에큰기여를할것으로예상됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 259

281 후보과제카드 1. 과제명 - 장기지하수위변화를반영한기존구조물주변지반변형위험도평가기술 - 최근빈발하고있는지하공동으로인한도로함몰과지반침하 ( 싱크홀 ) 등지하공간관련재난사고가급증하고있어중요한사회적이슈로등장하고있으며, 이에따른막대한사회적 경제적손실이발생하고있음. 그림 1. 서울지하철 9 호선시공중대규모지반침하발생 (2014 년 8 월 ) 2. 연구목적및배경 - 최근싱크홀발생빈도가높은서울시송파구일대자료에의하면지하철공사구간을따라지하수위저하현상이나타났던것으로조사된바있음. 이러한지하수의흐름변동및급격한지하수위변화는상하수도관로의누수, 도시철도배수, 지하구조물건설을위한대형굴착등에의해발생되며, 대부분이들의복합적원인으로인해발생되고있음. 따라서도심지난개발에따른지하수흐름교란에의한지반침하, 지하공동발생등에대한관리가필요함. 그림 2. 서울시 9 호선공사현장및송파구일대지하수위변화 3. 연구개발목표 - 장기적인지반변위및지하수변동에대한실제관측자료, 현장응력상태및지하수위조건을모사한원심모형실험및지표수와지하수의 Head-controlled 싱크홀모형실험을통한실험적분석으로장기변화특성평가 - Groundwater-Geomechanics 를고려하는 Coupling 수치해석모델의해석적분석 - 노후화구조물주변의장기적지반변형위험도평가방안개발 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국외 MODFLOW SEEP/W, SEEP 3D PlaxFlow 2D Schlumberger Water Service 社 ( 캐나다 ) Geo-slope 社 ( 프랑스 ) Plaxis 社 ( 네덜란드 ) 지하수유동해석프로그램 침투류해석프로그램 2 차원지하수전용유한요소해석프로그램 260 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

282 별첨 - 현재개발되어있는지하수유동과관련한프로그램의대부분은지하수변화에따른지반변형을고려하지못하고있음. 시장동향 - 지하공간정보 ( 구조물, 지질, 지하수위등 ) 를종합적으로분석하여안전사고에대한능동적인의사결정지원과종합적인대책에대한통합된지하공간정보기반의지반변동위험도평가기술의필요성이대두되고있음. 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 - UCF 에서현재사용중인싱크홀시뮬레이터의한계점을보완하여, 지표수와지하수의수두조절이가능한싱크홀시뮬레이터를제작하고자함. - 침투해석프로그램 (SEEP/W) 혹은지하수유동모델링프로그램 (MODFLOW) 등현재상용화된수치해석의장단점을분석하여 Groundwater-Geomechanics 를동시에고려하는융합수치해석모델을개발하고자함. - 최근우리나라에발생하는싱크홀은인위적인원인에의해형성된것이대부분이며, 앞으로도서울과같은대도시에서의각종지하구조물건설공사는계속될것이므로대규모싱크홀의발생위험이항상존재함. - 토목구조및건축물의대형화와지하화로인한지하수위아래에서진행되는대형굴착공사장증가로지질취약지역에서동시다발적으로지반이침하될가능성이있고사회불안요소제거가필요함. - 지반내부공동의크기, 주변지반이완상태등의정확한평가를통한근본적인대책없이보강사업에치중되는수동적인대처가대부분인실정임. - 도심지대규모난개발에따른지하수흐름교란, 지반침하, 지하공동발생등에대한관리가필요하며지하수위는지하매질의변화에직접적으로영향을받는중요한지질요소임. - 따라서지반변위및지하수변동에대한실제관측자료를기반으로원심모형실험및지표수와지하수의 Head-controlled 싱크홀모형실험을통한실험적분석과 Groundwater -Geomechanics 를고려하는수치해석모델의해석적검토를근간으로예방적차원의지반공동위험도평가시스템을제공함으로써싱크홀과같은문제에대처할수있음. (1 차년도 ) - 구조물유형별지반굴착시공및보강특성평가 - 구조물주변지반의장기변화계측특성자료수집및분석 - 물리실험계획수립 - 구조물유형별지반굴착에의한지하수변화와지반변상을시뮬레이션할수있는실내지하수 - 토조 (Groundwater Soil) 모형시험기제작 7. 주요연구개발내용 (2 차년도 ) - 구조물유형별주변지반의장기변화특성평가 - 구조물유형별 ( 지하철상부, 기초터파기등 ) 모형실험수행 - 장기지반침하에미치는영향인자 (e.g. 지하수위, 지질종류등 ) 별모형실험결과비교평가 (3 차년도 ) - 장기적인지하수변화와지반거동을동시에고려할수있는 Coupling 3 차원 Groundwater-Geomechanics 융합모델개발 - 구조물 ( 기초터파기 ) 주변장기지하수변동및공동발생조건을모사한원심모형실험을통한지반공동발생영향평가및지반재료의특성에따른거동특성규명 (4 차년도 ) - Coupling 3 차원모형을활용한구조물주변장기지하수위변화에따른지반공동위험도분석및평가 - 구조물 ( 지하철굴착상부 ) 주변장기지하수변동및공동발생조건을모사한원심모형실험을 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 261

283 통한지반공동발생영향평가및지반재료의특성에따른거동특성규명 - 구조물유형별주변지하수변동및공동발생지반의응력 - 변형해석수행 - 모형실험및수치해석결과기반의장기지반변화위험도평가방안제시 (5 차년도 ) - 노후화시설물 ( 고층건축, 지하철상부등 ) 주변의장기지반변화위험도평가 - 지하수지반계측, 모델링, IT 등의타연구성과가종합적으로취합, 통합하여수행되어야함 - 시설물주변장기지반변화위험도제작 - 시설물주변장기지반변화위험도 SMART 서비스시스템개발 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - 지하공간과같은극한환경에서재난재해를효율적으로예방하기위해서는지하매설물, 지하구조물, 지질및지하수등의전문기술분야의융합을통한문제해결방안의추진이필요함. - 지하수위는지하매질의변화에직접적으로영향을받는중요한지질요소로지하공간의변화를감지및예측하는데있어정밀하게평가할수있는관측시스템의구축이필요함. - 사전적재해예방을위한조치로지질및지하수위에대한객관적인평가방안제시가필요하며이를위한기술개발에소요되는비용도상당하므로민간단독으로수행하기어려움. - 지하수의수직 / 수평흐름을고려한모형실험및지하수와지반거동을동시에고려하는 3 차원융합모델 (Coupling model) 을활용하여지하수위, 지반구조, 지질등의상태를다양하게고려할수있는실험을수행함으로서지하수위변화에따른지반변동을정량적으로평가하고, 이를실제관측자료와비교함으로써개발기술의신뢰성을확보하고자함. - 본연구는풍부한현장경험과시설물운영관리 Know-how 등이복합적으로요구되며, high technology 인 coupling 모델을사용해야하며, 최신물리모델인고난이도의원심모형실험설계와실험이병행되어야함 - 따라서, 학계, 실험기관, 시공사등이복합적으로연계하여수행되어야함 최종성과물수요처실용화방안 Groundwater- Geomechanics 융합모델개발 설계회사, 시공사등관련업계프로그램판매및기술이전을통한보급 지반공동위험도평가방안 공공기관및관련민간업계 기술이전을통한보급 주요구조물주변지반변화위험도제작 국가, 공공기관 - 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도심지지반변동예측을통해지반침하발생가능성을사전예지함으로써사회적안정감제고를통한국민안전확보및행복증진 - 도심지싱크홀발생의예측에따른직접적복구비용및간접적사회비용절감가능 - 지하수와지반거동을동시에고려하는 3 차원융합모델개발을통해도심지지반변동의정확한예측가능 - 정확도가향상된해석결과에근거하여계획및설계가가능하므로국토의이용, 개발및국가예산집행등에관한효율성및신뢰성향상 - 도심지지반구조물의내구성향상및장기적안정성확보에기여 262 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

284 별첨 후보과제카드 1. 과제명 - 기완공구조물주변유출지하수평가 관리기법개발 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 4. 기술개발및산업 / 시장동향 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 기술동향 시장동향 - 지하철및건축물의기초부분은습윤화및물의유입을차단하기위하여주변의지하수위를강제로저하시키는시스템을갖추고있으며, 이와같은유출지하수의효율적인평가및관리를위한기법을개발함으로써발생가능한지반침하를예측하는데활용하고자함 - 유출지하수의정량적평가기법개발 - 유출지하수의재활용을위한활용기술개발 - 유출지하수저감을위한사후시공기술개발 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내지하수인공함양기술한국지질자원연구원 국외 지하매관법을활용한인공함양기술 인공연못 from Huisman and Olsthoorn 일본동경 제주도에대규모실증적용및운영중으로서도시지역의소규모설비는개발되어있지않음 지표면에굴착수로를만들어자갈을채우고유출지하수를재충진하는기술 국분사자견연목에인공함양습지형성운영중 - 외국의경우에는건축물주변의수위를강하시키기위하여양수하는유출지하수를하수구를통하여방류하지않고재주입하는기술을적극활용하여수자원의보존에도기여하고있음. - 국내에서는빗물의인공함양에대한연구가최근수년간진행되었으나, 강우보다많은수량을갖고있는유출지하수는바로배출되는시스템으로되어있어수자원의손실을가져오고있음 - 유출지하수의재주입이이루어진다면, 정부나공공기관등에서수자원의총량을추가로확보하여기후변화시대의물부족에도대비하고지하수위강하로인하여발생하는지반침하현상도감소시킬수있는첨단기술로서의역할을담당하게될것임 - 또한, 유출된지하수를재활용할수있는시스템을마련함으로써도심지열섬효과차단등수자원활용을증대시킬수있음. 선진외국의경우지하수열을활용한하절기도시냉각시스템운영중 - 지하철유출지하수의경우에는, 도시하천유지용수또는생활용수로재활용하는시스템을구축운영중에있으나, 과다한양수로인한주변지역지반침하등의문제를야기시킬소지를내포하고있음 - 대형지하수인공함양기술은제주도 testbed 지역에서한국지질자원연구원의연구개발에의하여기확보되어있으며, 농촌지역의소규모지하수함양기술은 수변지하수활용고도화연구단 (K-water, 2012~2016) 에서기술을개발한바있음. 이와같은농촌지역 ( 농경지 ) 의소규모인공함양시설이도시지역에적용가능한기술로이해되며, 도시의복잡한지하환경에최적화된함양시스템을갖추도록함으로써기개발기술을최대한활용할수있음 - 지하철, 건축물등시설물의준공이후에는주변지하수위강하를억제하기위한추가적인사업의시행이용이하지않아그동안기준공된시설물주변에서의지하수위강하를최소화하는시설및시스템구축에대한연구가수행되지못하였음 - 그러나, 최근의도시지역에서의지반침하가빈번하게발생되고있어시설물준공이후에도지하수위강하를추가적으로차단하거나수위를유지하기위한시설의사후설계및시공에대한기술확보가요구됨 - 도시지역에서구조물건설이종료된이후의지하수위를유지하기위한인공함양또는토목구조적인기술은지하구조물이복잡하게형성되어있기때문에기존의농촌지역의인공함양이나기존설계단계에서의토목기술과는차이가있기때문에별도의도시지역에적합한기술개발이요구됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 263

285 (1 차년도 ) - 유출지하수현황및특성분석 - 시험현장구축방안수립 (2 차년도 ) - 구조물별유출지하수의정량적평가기법개발 - 도시지역완공구조물주변의지하수유지시공기술고안및설계 7. 주요연구개발내용 (3 차년도 ) - 물리모형및수치모델을통한시공기술의효과평가 - 구조물별시험현장구축 (4 차년도 ) - 구조물별유출지하수산정및재활용기술개발 - 유출지하수저감사후시공기술의시험현장적용 (5 차년도 ) - 시험현장운영및평가 - 시공후유출지하수저감공법표준화설계및지침개발 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - 도시지역의경우복잡한지하구조및과다한지반굴착으로인하여지반침하의문제가발생하고있는만큼, 국민의안전과시설물의보호를위하여국가의지원이요구됨 - 본연구의경우, 시험현장을통하여실증실험이수행되어야하는만큼민간의단독수행보다는공공기관의참여를통하여객관화된장소에서객관화된기술로개발되는것이필요함 - 본연구는지반굴착현장, 유출지하수의측정및관리, 물리및수치모델의활용, 시험지역의운영관리등이복합적으로연계된과제로서시공사, 학계, 공공기관등이함께참여할필요가있음 - 아울러, 시설물준공이후의사후에개발되는지하수유지관리기술이므로그동안거의개발및적용된바가없어외국의전문가의참여가필수적으로서일본, 싱가폴및중국 ( 상하이 ) 등의기술력참여가요구됨 최종성과물 수요처 실용화방안 구조물주변사후지하수유출저감시공기술 설계및시공사 구조물주변현장적용 시공기준 ( 지침 ) 정부, 공공기관 설계등에반영 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 도시지역에서수십년이전에준공된고령화된건축및시설물주변의유출지하수를최소화하여장기적으로발생되어오는지반침하를근본적으로차단할수있는기술을확보하고자함 - 본기술을개발함으로써노후시설물주변에서의지반침하를차단할수있는신산업분야를도출할수있고, 이를통하여도시지역지반침하를예방할수있음 264 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

286 별첨 후보과제카드 1. 과제명 - 건축물주변초정밀변형평가기법개발 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 국외에서보편적으로활용되고있는위성레이더기술을활용하여미세변위를조사, 분석하는기술을확보하여건축물주변의정밀변위를파악하고예측하고자함 - SAR 및 LiDAR 등을활용한대형건축물정밀변형평가기술개발 - 건축물주변지반침하및파쇄분포도작성기법개발 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내 국외 Land subsidence monitoring program ADWR, NASA 등 광역지반침하원격정밀계측 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 - SAR 계측자료는년간수 mm 이내의지반변형을탐지할수있는기술로서광역지반침하분야에널리활용되고있음 년대이후세계적으로 ( 중국, 일본, 미국, 태국등 ) SAR 자료를활용한지반침하연구가매우다양하게이루어지고있으나, 국내의경우에는일부학자에의하여연구가진행된바있으며, 지반침하와연계된지속적인연구는전혀이루어지지않고있음 - 최근의 SAR 연구는장기적인지반침하에대한변형평가뿐아니라, 계절적인지반변위 ( 상승, 침하등 ), 자연적및인위적함양에대한평가, 지질도작성, 지각의파쇄대에대한조사, 댐의변형및위치이동, 지반침하모델링분야까지매우다양하게적용되고있어, 국내의기술수준을고려할때빠른시일내에기술력제고가필요한분야임 시장동향 - 국가적으로최근의지반침하및함몰과관련한안전에대한우려는대형구조물및그주변의안전성확보에대한정밀한계측과평가를요구하고있음 - 특정규모의시설에대해서는정기적인 SAR 계측에의한지반변형평가가필요시되며, 이와관련한제도개선을통하여향후시장성이지속확대될것으로전망됨 - 아울러, 외국의경우 SAR 자료의해석과평가에대한다양한접근이이루어지고있어국내기술력이확보된다면외국의지반침하관련사업에의접근이가능할것임 - 또한, 지반침하분야뿐아니라, 국내의 30 년이상노후화된대형댐들의변위, 최근보다활성화되고있는지진과지각변위에대한평가등의사업분야에도적극활용될수있을것임 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 7. 주요연구개발내용 - 미국및중국 ( 상하이, 북경등 ) 등에서활발히연구하고있는전문가의 Know-how 를적극활용함으로써기술개발초기의시행착오를최소화하는방안으로추진되어야함 - 최근고층건물의신축이활발히이루어지고있어지반변형발생시건축물안전에대한우려가증대되고있어지속적이고정기적인지반변위를파악하고관리해나가야함 - 특히, SAR 를활용한지반변위측정및분석은최첨단기술을활용한초정밀변형까지파악할수있어대형구조물주변의변위에대한평가방법과해석기술을개발할필요가있음. - 또한, 국내대도시에는 50 층이상건물이완공및신축중으로서고층건물의하중및지하수배출에의한미세한변형을분석하여안전성을확보하여야함 (1 차년도 ) - 국내초고층건물부지특성조사 - SAR 기술특성분석및연구지역선정 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 265

287 (2 차년도 ) - 연구지역지반특성조사및계측 - SAR 데이터취득및기초해석 (3 차년도 ) - SAR 해석및모델시뮬레이션수행 - 계측및해석결과의연계평가및분석 (4 차년도 ) - SAR 를활용한지반침하분포도작성기법개발 (5 차년도 ) - SAR 를활용한지반침하분석매뉴얼개발 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - SAR 를활용한지반변형분석기술은외국에서는 10 여년이전부터보편화된침하평가기술로활용되고있으나, 국내의경우에는그간침하에대한위험도가상대적으로낮아소홀히다루었던분야임 - 본기술은도시지역의지반침하뿐아니라해안매립지등에설치되는신규도시및산업단지등에도광번위하게적용될수있는기술로서정부의지원을통하여선진국수준으로발전할수있는 Seed 역할의지원이필요함 - 본연구는지질, 지하수, 계측을기반으로 SAR 와관련된첨단기술이요구되는만큼, 국내의관련분야전문가와함께국외의 SAR 전문가가공동으로참여하여선진국의기개발기술을조속히습득하고국내에최적화된기술로발전시켜나가는것이요구됨 최종성과물 수요처 실용화방안 SAR를활용한정밀침하평가메뉴얼 설계사및시공사 고층건축물설계및시공시활용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 본연구를통하여대형건축물주변에서의지반변형을장기적이고정밀하게해석할수있는기술을확보하고지상에서수행하는계측과의연계해석을통하여국내기술을한단계발전시키며, 구조물주변의침하에대한안전성을확보할수있음 266 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

288 별첨 후보과제카드 1. 과제명 - 3 차원토양, 지하수, 변형계측센서개발 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 그동안계측센서는시추등을통하여지하수위, 토양수분, 지반변형등을계측하는방식으로개발되어왔으나, 복잡한도시의특성을고려할때시추방식은효율적이지못함 - 따라서, 지반, 지하수, 토양등을통합적으로계측하기위하여기존의시추방식과차별화된통합계측센서를개발하여 3 차원의지하특성변화를감지할수있는계측시스템을개발하고자함 - 비시추방식의지반, 지하수, 토양통합계측센서개발 - 통합항목에대한초소형통신시스템개발 - 3 차원계측자료의공간해석및표출기술개발 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내 국외 지하수위측정장치 하이드로넷 시추및착정공내에지하수위계를삽입하여지하수위변화를계측 토양수분측정장치 금오공대 심도별토양수분변화를계측시스템개발 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 - 기존의지하수위측정장치는시추및착정등을통하여포화대면을측정하는방식으로압력계방식이주를이루고있음 - 지하수위측정방식은수변지하수연구단에서측정센서등을기개발하여 95% 이상국산화가이루어져있으나, 지반침하와연계된지하수위계측정을위해서는고가의가격을유지하고있어활용성이낮음. - 토양수분측정장치는심도별로측정할수있는패키지형으로개발되어있으나매우고가로판매되고있어지반침하용으로사용하는데는한계가있음 - 도시지역의대도시의특성상, 포장도로, 지하구조물다수분포등과같이시추의하계점을내포하고있어시추방식으로는지하수위, 토양수분및지반변위를측정하는데한계가있으며, 공간적으로도시추방식의적용은한계가있음. 시장동향 - 최근지하수법에의한지하수관측망이지자체별로설치확대되고있으나, 설치간격이매우넓고광역적인지하수변화만을관측하는용도로활용되고있어대형건축물주변및공사현장주변에서의지하수, 토양등의변화를관측하는용도로사용할수없음 - 지반침하가사회적이슈로되면서시공현장주변에서의연약지반등과관련한지하수위측정, 토양수분측정, 지반변위측정이보다활발히이루어지고있으나시추공간의제약점등으로인하여충분한설치가이루어지지못하고있음 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 7. 주요연구개발내용 - 지하수위측정센서의경우 수변지하수연구단 에서기개발된부분을활용하되지하수위, 토양수분, 지반변위등을일체화된구조로제작하는것이필요할것임 - 지하수위, 토양수분, 지반변위등의계측기는지하수및지반분야에서널리사용되는것임에도불구하고도시지역의지하굴착및터파기의경우에공간확보및인허가등의문제로인하여극히일부지점에대하여제한적으로사용되어왔으나, 본연구를통하여소형화, 일체화및 3 차원측정이가능한시스템으로제작함으로서제한된공간내에서쉽게적용할수있는계측시스템개발이필요함 (1 차년도 ) - 소형화를위한 body 재료조사및실내실험 - 토양수분측정센서기초조사및개발방향수립 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 267

289 (2 차년도 ) - 토양수분센서개발및현장테스트 - 소형화 body 재료개발및실내실험 (3 차년도 ) - 지하수위, 토양수분, 지반변위일체화장치시제품제작 - 현장실험시공및테스트 (4 차년도 ) - 사용화제품개발및현장테스트 - SMART 통합계측과연계실험 (5 차년도 ) - 3 차원해석기술개발및침하평가 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 - 최근도시지역의이슈로제기되는지반침하문제와관련하여쉽게사용하고적용할수있는계측장치의개발및 3 차원해석기술은지반침하를사전에방지하고평가할수있는핵심기술로판단됨. 정부의지원하에본기술이개발되고제도적인보완을통하여상용화할수있는방향으로추진된다면국내지반침하및기초터파기등과관련한체계적이고과학적인관리가가능해질것으로봄. 본기술개발은기술적측면에서의개발뿐아니라제도와병행되어야할부분이있으므로정부에서적극적으로지원을함으로써개발기술의상용화를권장할필요가있음 - 수직및점측정방식의 3 차원측정기기로서기존시추방식을대체하기위한계측 body 와관련된재료분야의기술이접목될필요가있음 - 기개발되어있는지하수위센서, 지반변위센서등을통합적으로연계하여단일화된계측기를개발함 최종성과물 수요처 실용화방안 지하수위, 토양수분, 지반변위통합점계측기 시공사및공공기관 고층건축물설계및시공시활용 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 기존과차별화된계측기를개발함으로써공간제약없이지하수위, 토양수분및지반변위를측정할수있는방안이확보됨 - 또한, 공간제약없는계측기를설치운영함으로써대형건축물주변및터파기주변에서의지반변형을충분히인지, 예측할수있음 - 또한, SMART 통합관제와연계함으로써센서의신뢰도를제고하여지반침하해석및평가에기여 268 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

290 별첨 후보과제카드 1. 과제명 - 광섬유스마트센서기술개발및적용을통한지반굴착주변변형특성평가 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 지반굴착시발생되는지하공간의환경변화는다양한형태로영향을줄수있으며이를지질, 지하수, 토목등개별기술해석만으로는지하공간에서복합적으로상호영향을주는인자들의위험성에대해서효율적인예측이불가능하므로위험성을예방하고대응하기어려운실정임 - 환경영향및주변의전자기적변화에영향을받지않는광학식센서를 IOT 기반의노드로스마트화하여통합계측하고이를해석하는방법과융합함으로써문제를해결할수있음 - 항목별계측데이터의퍼지논리를적용한퍼지해석알고리즘개발. - 광섬유센서를적용한통합계측기용다항목점단위측정스마트센서개발 - 지하수, 지반및구조물을연계한지반변형해석기술개발 구분 보유기술명 보유기관 성능수준및기능 국내 광섬유변위센서이제이텍변위측정광섬유격자센서에프비지코리아압력, 변위, 각도측정 국외 광섬유온도 / 가속도 HBM 온도, 가속도측정광섬유격자센서 RocTest 압력, 변위, 각도측정 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 - 광섬유센서는국내에서도최근많은연구자들이관심을가지고선진국의결과들을확인하고나름대로의독창적인연구를추진하기시작하였다. 쌍용중앙연구소와호서대학교가중심이되어광섬유센서의토목 건축구조물에의적용과이를통한안전진단시스템구축에대한연구를추진하였고, 표준과학연구원의안전계측연구센터에서도유사한연구로광섬유센서를콘크리트보에적용하고대전에위치하고있는홍도육교에부착하여모니터링시스템을구축한바있다. - 과학기술원에서는항공 우주공학과에서광섬유센서를복합재료에매설또는부착하여비행기또는우주선등에적용하는연구를하고있으며, 경희대, 서울대및 KIST 등에서도광섬유센서에관심을가지고연구하고있는데, 주로국내연구자들의관심은센서자체에대한연구와진단시스템에의적용에대한연구로초점이맞추어져있다. - 미국에서는 Stanford 대학의 Springer 교수팀에서다년간광섬유와복합재료로된복합구조물에서의손상된부재와광섬유센서에서의응답특성을, 메릴랜드대학의 Sitkis 교수가응력과광섬유센서간의 Sensitivity 관계를연구하는등다양한연구자들이센서및신호처리에대하여연구력을집중하고있다. 시장동향 - 미국의 Naval Research Lab. 에서는광섬유를토목구조물에부착또는내장시켜붕괴감시를위한모니터링시스템을구축하는작업을하고있으며이외에도최근들어상당히많은연구그룹이이분야에서많은연구를하고있다. 유럽에서는스위스, 독일등에서연구를진행시키고있으며, 업체로는 3M, Blue Road Research, RocTest, Smartec 등에서광섬유센서의상품화를진행시키고있다. - 일본의경우는미국보다뒤떨어지기는했으나건설성에서도수년전부터 7-8 개의민간업체와공동으로광섬유센서의건설분야의붕괴감시시스템에의적용에관한연구를진행시키고있다. 일본역시이런대형프로젝트를통해연구를집중함으로써미국에비해뒤떨어진기술을따라잡기위하여노력하고있다. 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 269

291 출처 : ElectroniCast 에서 2015 년 02 월에발행한 세계의광섬유센서시장예측과분석 보고서 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 7. 주요연구개발내용 - 기존에개발되어있는광섬유온도센서및광섬유압력센서를활용하여스마트센서화하고본연구과제에서해결하고자하는구조물주변에서발생할수있는지반변형과구조물변위등을계측하는센서를개발하여통합스마트계측기화함 - ( 주 ) 이제이텍의국토교통부 R&D 정책인프라사업터널계측용광섬유센서및모니터링시스템을통해개발되었던광섬유지중변위계, 광섬유간극수압계등의기술자료활용 - 센서특성별로 BOTDA(Brillouin Optical Time Domain Analysis 산란광의중심주파수측정 ), OTDR(Optical Time Domain Reflectometry 누설광량측정 ), FBG(Fiber Bragg Gratings 굴절율및파장특성 ) 방식을이용하여지하수질계측용광섬유센서개발 - 우리나라는 1960 년대를시작으로 2000 년대에이르기까지경제성장을최우선목표로삼고추진하며사회기반시설의확충이시급하여품질향상보다는공기단축및원가절감에초점을맞춰대다수의시설물이건설되었음. 이러한시설물들은그동안의환경변화와지속적유지관리에대한인식부족, 관리인력의부재, 기술적 제도적낙후에따른노후화진행등으로대형안전사고의발생가능성이매우높으며신규지반굴착시고려해야할부분임. - 특히우리나라의시설물안전관리는예방차원의필수적인관리 점검이아닌사후처리형태의보수 보강이이루어져근본적으로안전성을확보할수없으며, 유지관리매뉴얼이구축되지않은상태에서의안전관리로효율성이미비함. - 국내시설물안전관리는법적의무사항에따른피동적인형태로수행되어사고예방을위한안정성의확보차원에서매우취약하며이에대한개선방안으로써예방 예측차원에서지반굴착구조물주변의환경변화계측및이를토대로한해석기법의개발이필요함. - 그러므로시설물공사시의사회적피해를미리예방하고예측하기위해서지반굴착구조물주변 SMART 통합계측에대해서전자기의영향에서자유롭고환경의영향을덜받는보다독립적이고정확한값의계측이가능한광섬유를이용한광학식센서를활용하고이를 IOT 기반으로통합계측하는것이필요함 - 한편부정확함을표현할수있는규칙기반기술 (rule-based technology) 인퍼지논리 (Fuzzy logic) 를적용함으로써각항목별센서노드에서수집된근사치나주관적값을분석하는체계를통해상이한위험요인상호간의규칙들을생성하고규명하여신규복합사고를조기에감지하고사전예방할수있는의사결정시스템을제공하는해석기술개발이시급한실정임. (1 차년도 ) - 광섬유센서관련기술자료조사 - LTE Gateway 설계 (2 차년도 ) - 광섬유센서트랜스듀서개발 - LTE Gateway 개발 270 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

292 별첨 (3 차년도 ) - 다항목 ( 수온, 압력, ph, DO, EC 등 ) 광섬유센서개발및적용 (4 차년도 ) - 광섬유를활용한지하수, 지반의연계해석기술검증 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 11. 소요기간및예산 년성수대교의붕괴이후정부는 시설물안전에대한특별법 을제정하였으며, 이에따라주요시설물의정기점검및정밀점검을주기적으로수행하고있고, 필요시전기식센서를부착하여시공 공용중인구조물의상태를실시간으로평가하고있다. - 하지만대규모지반굴착이필요한공사의경우사고의대형화에비해안전관리에대한주변데이터의계측이이루어지지않고있으며지하변형과구조물변위등을사전에예측하여사회적피해를방지하기위해서는지반, 토양, 진동등과관련된데이터의계측이반드시필요한상황이다. - 현재주요시설물에사용된기존의전기식센서들은내구성, 시공성, 정확성등이결여되어계측된 Data 의신뢰도에문제가발생하는등여러문제점을가지고있으므로효율성을기해야할상황이다. 즉, 구조물계측은주로진동현식및전기식센서를이용하여수행되고있으며, 이러한전기식센서들은여러지점을동시에계측하기어렵고, 시공성이떨어지며, 센서설치시많은시간이소요된다. 또한주위의전기적인노이즈들에의해정확한계측이어렵고, 각센서에연결된케이블이 4 가닥이상이기때문에라인이복잡하며, 케이블길이가길어질수록전기적인노이즈간섭으로인해긴거리를포설할수없는단점을가지고있다. - 따라서본연구는지반굴착구조물주변을실시간감시할수있는시스템을구축하되기존의전기식센서의단점을보완할수있는첨단광섬유센서를활용하고통합계측하여위험요소를해석할수있는기술이있어야할것이다. - 더불어본연구의결과물은국가재난, 재해시스템에도확대적용할수있으며안전장치가필요한모든규모의현장에손쉽게적용가능하므로사회적시스템으로쉽게발전시킬수있다. - 광섬유센서는전기적으로절연구조가확실하고센서에전기공급을하지않으며소형화가가능하고가벼우며전자기파영향을받지않고감전의우려가없으며무엇보다도내구성이뛰어나부식에강하므로매설 / 매립후반영구적인설치및사용이가능하다. - 이렇게반영구적으로매설 / 매립설치가가능한센서로부터의계측데이터를취합하고자료간의연관성을판단하는데퍼지논리를적용하여그결과를해석하는알고리즘을적용함으로써사전에위험을예측하고대비할수있도록하는첨단시스템이필요한시점이다. - 그러나광섬유센서를활용한계측시스템은국내에종합적으로개발되어적용된사례가없으며특히지하수변화를관측하는수위, 전도도, ph 등에대한광섬유센서는없는실정이므로국산화개발을추진해야하는상황으로서, 정부의경제적지원이절실하게필요한실정이다. - 원격관측망기술의경우국내에서첨단기술을보유하고있으며기존기술을휴대폰공중망인 LTE 망에접속가능하도록구성하고게이트웨이화하여아래로는무선센서네트워크와연동하고위로는 IOT 기반과접속하여서버에서해석기법을적용하도록한다. - 국내광섬유센서를연구하는대학과연계연구를진행함으로써독자적인추가기술개발이가능하도록할것이다. 최종성과물수요처실용화방안 센서무선노드 LTE 원격데이터전송장치 ( 게이트웨이 ) 광섬유센서데이터의지반-지하수연계해석기술 지반굴착공사시공사 ( 건설사및공공발주기관 ) 지반굴착공사시공사 ( 건설사및공공발주기관 ) 설계사 설계및시공시설치활용 설계및시공시설치활용 설계및시공시설치활용 ( 단위 : 억원 ) 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 271

293 12. 기대효과및파급효과 - 광섬유를활용한광학식스마트센서개발로다양한분야에활용성증대 - 타공방식의통합센서개발로건설분야에확대적용가능 - 퍼지논리를이용한데이터의퍼지해석기술알고리즘을개발함으로써타분야의퍼지해석기술활용기대 - 기존시설물과신축시설물모두에적용이가능하므로광범위한사회적피해방지에기여 - 퍼지논리를이용한위험도해석알고리즘은기존건축물의안전도평가에활용가능 - 광섬유센서의자체개발로기상및재난재해예측용다양한센서가광섬유센서로개발될것을기대 - 센서노드간무선네트워크및게이트웨이는다양한분야의원격모니터링에직접활용이가능할것으로기대 272 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

294 별첨 후보과제카드 1. 과제명 - 지반굴착구조물주변 SMART 통합관제및해석기술개발 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 대규모지반굴착은대형건물이나지하철등의공공성시설물공사시이루어지는데건물계측에대해서는지진등에대비하여일부계측이진행되고있으나, 지반및지하수상태에대한계측은이루어지지않고있음 - 따라서, 지반, 지하수, 토양, 진동, 건축물변위등을종합적으로계측하고연계된특성을규명하며, 통합해석기술을개발함으로써구조물주변에서발생할수있는지반변형과구조물변위등을사전에예측함으로서사회적피해를방지하고자함 - 항목별계측기의통합연계프로세스개발 - 지하수, 지반및구조물을연계한통합해석기술개발 - SMART 통합계측시스템설계및통합관제시스템구축 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국내 국외 GPS를이용한고층건물변위계측 GPS 이용풍진동변위계측시스템 연세대, 삼성물산건축물변위측정 포스코건설 고층건물변위측정 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 - 현재 IOT 기반의지반침하계측에대한연구 (IOT 기반지하공간그리드시스템개발, 미래창조과학부, 2014~2017) 가수행중에있으나, 지반침하감시및예측에집중되어있음. - 하수관로노후와및손상으로인한지반침하와관련하여 GPR 및 CCTV 등의기술을활용한연구 ( 하수관로지반침하탐지및평가기법개발, 환경부, 2014~2016) 가수행중에있으나, 탐사기술및진단매뉴얼을확보하는과제임 - 지하수계측, 지반변위계측, 토양수분측정, 광섬유센서등의요소기술들은일부개발되어있으나, 이들을건축물변위와연계하여통합적으로평가하는기술은확보되어있지않음 - 국내대형건물의경우 ( 예. 동북아무역센터빌딩 ), 수십개의모니터를활용하여건물에장착된위성항법장치 (GPS) 센서등을통해바람과같은외부요인에따른건물의진동, 변위, 변형등도실시간으로계측하고있어구조물안전에대한관리기술이적용되고있다. - 그러나, 실제주변지반의변형상태와고층건축물의변위에대한연계통합관제및해석기술은미흡한실정으로서, 본연구를통하여 SMART 기법을활용한통합관제및해석기술을확보하고자함 시장동향 - 최근도시지역 ( 인천송도, 서울강남, 대구수성, 부산해운대등에 50 층이상 14 개건설중, 60 층이상 17 개운영중 ) 에대형건축물의설치가확대되고있음과동시에, 도시지역의경우에는지하심부로의지반굴착도점차확대되고있어지상의대형구조물에대한체계적인계측및관리가요구됨 - 최근지진등에대비한고층건축물의계측및관제시스템구축이보편화되고있는만큼, 인위적인지반변형요인 ( 지반침하 ) 에의한건축물이변형에대한계측및평가필요성이점차높아지고있음 - 이와같은고층건물에서의지반변형에따른구조물의안전에대한정밀한계측및평가필요성이증대되고있음 5. 기존기술활용방안 - 기존의 GPS 를활용한고층건물변위시스템은지진에대비한건축물의안전확보시스템으로서이를최대한활용하되, 생산되는데이터의정밀도와데이터를연계할수있는연계시스템을구축하여야함 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 273

295 - GPS 와연계하여지반변위, 지하수변형등을종합적으로연계평가하고통합적인관제시스템기술은확보되어있지않음. - GPS 이용풍진동변위계측시스템 ( 포스코건설, 2012) 을개발하여인천송도사옥에적용한바있음. 6. 기술개발필요성 - 최근고층건물의신축이활발히이루어지고있어지반변형발생시건축물안전에대한우려가증대되고있음 - 국내지반변형과연계한건축물의변위에대한연구및기술개발사례는거의없는실정으로서, 본연구를통하여관련기술을조속히확보할필요가있음 - 또한, 이와같은지반및건축물의연계통합관제시스템은외국의경우에도일반화되지않은기술로서, 기술개발시국내기업이추진하고있는외국의대규모건축물공사에적용할수있어기술의우위성을확보할수있음 (1 차년도 ) (2 차년도 ) - 지하수, 지반, 토양, 건축변위등데이터연계모듈개발 - 지하수, 지반, 토양, 건축변위데이터연계해석개념구축 7. 주요연구개발내용 (3 차년도 ) - 지반및건축통합관제시스템설계 - 지하수, 지반, 토양, 건축변위데이터연계해석알고리즘개발 (4 차년도 ) - SMART 지반및건축통합관제시스템개발및시범적용 - 지하수, 지반, 토양, 건축변위데이터연계해석및평가 - 구조물주변지반안전정보 SMART 서비스시스템개발 (5 차년도 ) - 지반및건축통합관제및 SMART 서비스시스템운영및보완 - SMART 지반및건축통합관제시스템설치매뉴얼개발 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 - 최근대형및고층건축물의건설이활발히추진되고있어, 건축물의안전에대한관심이급증하고있으며, 깊은지반굴착에의하여이루어지는건축물의안전에대한종합적인평가및관제시스템이건축물주변에서의안전성확보를위하여시급히요구되며, 기술개발에필요한초기투자비가많이소요되는만큼정부의지원하에기술개발을수행할필요가있으며, 특히, 지질, 지하수, 지반, 계측, 건축등의다양한분야가공동으로참여해야하는만큼정부의지원이필요함. 또한, 본통합관제시스템구축은국내에서최초로이루어지는만큼개발기술의어려움, 기술의수준고도화등을위하여국가의투자가요구되고있음 - 지반 지하수와연계한고층건축물의통합관제시스템은국내뿐아니라국외에서도활발히연구되는분야가아닌만큼, 관련분야의전문가의적극적인참여가필요함. 이를위하여주분야의경우에는과제공동참여, 단위분야의경우에는자문등의과정을통하여기술을개발하며, 건축분야의경우에는미국이나일본의기존기술보유기관과협력할필요가있음 - 지하수, 지반, 토양, 광섬유등의분야별센서기술및데이터확보기술을연계하여야하며, 각센서에서취득된데이터와건축변위자료간의연계성에대한해석기술이중요한의미를갖고있음 274 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

296 별첨 10. 기술개발최종성과물및활용방안 최종성과물 수요처 실용화방안 통합관제시스템개발 설계사및시공사 고층건축물설계및시공시활용 SMART 서비스시스템구축 국민 서비스체계구축 지하수, 지반, 건축등통합연계해석프로그램 설계사, 공공기관 프로그램판매 11. 소요기간및예산 12. 기대효과및파급효과 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) - 지반변형및건축물별로분리된센서기능을탈피하여종합적으로연계된통합관제시스템을개발함으로써고층건축물의보다안정적인유지관리에기여함 - 국내최초의통합관제시스템개발로서건축물안전관리의수준을한단계제고할수있으며, 국제적으로도손색없는통합관리기술을제공함으로써건축관제산업분야에크게기여할것으로예상됨 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 275

297 후보과제카드 1. 과제명 - 지하수상황정보를이용한지반침하측정용 - 광섬유센서네트워크시스템개발 - 연구목적 : o 자연적및인위적으로발생하는지하수수량, 수질등지하수상태변화때문에발생하는지반의물리적인움직임을예측하는알고리즘의개발 o 개발된알고리즘을지하수모니터링 USN 시스템에탑재하고실제상황과유사한시스템에서예측시스템의성능및안전성의검증 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 연구배경 o 지하수및주변구조물의자연적및인위적변동으로씽크홀또는지반침하의위험성이불특정다수에게노출되어국민불안감이사회전반으로확산 o 지하수및주변구조물의자연적및인위적변화를검출하여지반침하를예보 / 경보함으로서인적물적피해를최소화를시도 o 그러나예측에사용되는알고리즘은확률기법의활용으로오경보의가능성이상존함. 추가적으로센서및부품고장의발생이가능하므로예보 / 경보의신뢰성이문제가될수있음 o 확률기반솔루션의정확성문제를개선하는방법의하나가증거기반솔루션 (evidence based solution) 의활용임. 이기법에서는판정의증거로활용할수있는정보들을센서를이용하여수집하므로오경보가능성이매우적음 o 실제상황과유사한광역지하수 - 지반침하시뮬레이션환경을구축하고개발된예측알고리즘을실행하여다차원적및복합적인분석을실시하여지반침하예보 / 경보의정확도향상및지반침하오경보 (false positive/true negative) 의감소를실현하여고신뢰성예경보체계구축 - 제한된지역지하수 - 지반침하시뮬레이션모델을개발하고이모델을검증할수있는지역지반침하시뮬레이션환경을개발 - 광역지역지하수 - 지반침하시뮬레이션모델을개발하고이모델을검증할수있는광역지반침하시뮬레이션환경을개발 - 개발된지하수 - 지반침하예측알고리즘및지반침하상황관제용 USN 을통합하여지역및광역지반침하시뮬레이션수행및성능평가 4. 기술개발및산업 / 시장동향 기술동향 국내 : - GIS 및확률모델을이용한폐탄광지역의지반침하위험예측연구 (2007) o 확률기법인빈도비모델 (frequency ratio model) 및지리정보시스템 (Geographic Information System: GIS) 의공간분석기법을이용하여강원도삼척지역폐탄광주변의지반침하발생취약지역을예측 o 지반침하에영향을주는요인들의결정계수를계산하고중첩분석하여지반침하위험예측도를계산 - GIS 및확률모델을이용한폐탄광지역의지반침하위험예측연구 (2007) o 설명 국외 : - Groundwater-Flow and Land-Subsidence Model of Antelope Valley, California (2014) o LA 외곽지역의 Antelope Valley 지역의지하수시뮬레이션을수행하여지하수활용에따른 5 피트의지반침하분석 - Analysis and simulation of regional subsidence accompanying groundwater abstraction and compaction of susceptible aquifer systems in the USA(2013) 276 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

298 별첨 o 미국의지하수함양과지반침하의상관관계를 MODFLOW 지반침하패키지와대수층시뮬레이션을이용하여분석 시장동향 - 시뮬레이션시장동향 5. 기존기술활용방안 6. 기술개발필요성 7. 주요연구개발내용 8. 정부지원의타당성 9. 기술확보전략 10. 기술개발최종성과물및활용방안 - 지역시뮬레이션방법론확장 o 기존의한정된지역의지하수, 대수층, 및지하수활용패턴에따른지반침하분석내용을광역의지하수, 대수층에대한분석으로확장 - 현재기술수준 o 광역지하수 - 지반침하시뮬레이션은초기단계임 - 필요성 o 지반침하예측알고리즘검증 o 지반침하예측 USN 시스템을재난교육및재난발생시대피훈련시스템 (1 차년도 ) - 국내외지하수에의한지반침하시뮬레이션사례조사 ; 시뮬레이션모델제작, 시뮬레이션환경비교및평가결과분석 (2 차년도 ) - 광역지하수 - 지반침하시뮬레이션모델및시뮬레이터환경구축및시뮬레이션평가결과분석 - 정부정책정부 3.0 정책의국민안정및복지지원에적합. 도시에서발생하는싱크홀의위험으로부터국민의안전한생활권을보장 - 시뮬레이션모델 - 시뮬레이터 최종성과물수요처실용화방안 지반변위시뮬레이터 지반이상경보훈련시스템 안전처, 지자체, 중앙정부 안전처, 지자체, 중앙정부 재난상황관제실에서예측시스템으로활용 재난방재를위한국민대피시나리오 ( 정책마련 ) 11. 소요기간및예산 1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 계 ( 단위 : 억원 ) 12. 기대효과및파급효과 - 경제적기대효과 o 직접적인시장창출 : 상하수도, 지하수및지질환경등에서발생하는정보를처리 분석 가공등을수행하기위한플랫폼및인프라에실질적으로적용되는제품들로시장형성이가능함. - 기술적기대효과 o 재난재해발생에따른최적화대응시나리오 : 실시간모니터링이가능한다양한스마트기기를통하여장소에상관없이발생하는각종재난에능동적으로정보를제공받을수있도록하여, 신속한대응및피해의최소화가가능함. 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 277

299 - 정책적기대효과 o 국가재난방지를위한시나리오확보 : 지반변화단계별시나리오구축을통해이상단계별신속한대처가가능함. o 국민생활보장을통한성장동력으로작용 : 행복하고안전한국민생활을보장함으로써건강한사회환경조성을통하여지속적인미래발전을위한성장동력으로작용할수있음. - 파급효과 o 사회적안정감확보를통한국민행복증진 : 안전행정부가실시한안전의식조사에따르면전체국민중 26.5% 가재난, 안전사고, 범죄등으로부터불안감을느끼고있으며, OECD 국가중국내안전점수는 3.89 점으로 OECD 평균점수인 4.95 점과비교할때 1 점이상낮은수준에머물고있음 ( 안전행정부, 2013). 최근도시화및기후변화등다양한요인에의해발생하는재난사고에대해국민들이위험을느끼고있다고조사됨에따라이를제고할수있는기술이될수있음. o 사고예방을통한관리및사고비용절감 : 지하시설물의복잡성이증대됨에따라파생가능한여러재난재해를미연에대비함은물론불필요한보수비용을절감할수있을것으로기대됨. 278 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서

300 별첨 후보과제카드 1. 과제명 - 해외진출형테스트베드구축 ( 지상및지하시설물 ( 가로등및 CCTV) 을활용한지하수 - 지반침하센서네트워크시스템및지반이상예경보시스템개발 ) - 연구목적 o 지하수및지하구조물에설치된부품들의수명단축, 환경적요인으로인한결함, 공사장의부주위한시공등의원인으로지반침하또는씽크홀이발생 o 지반침하를예보 / 경보할수있는지하수 - 지반침하 USN 을개발하여비상상황발생의예경보기능이요구됨 o USN 시스템의가격을낮추면서동시에높은기능을확보하기위하여기존에포설된지하시설물및관제시스템을활용 o 지하시설물에부착할수있는지하수상황정보센서모듈및지하시설물기반통신망을이용한지하수 - 지반침하관제용지하시설물센서네트워크 (Underground Infrastructure Sensor Network or UISN) 시스템개발 o 위시스템개발을통한국내및해외진출테스트베드구축 2. 연구목적및배경 3. 연구개발목표 - 연구배경 o 최근씽크홀이불특정다수에게노출되어국민불안감이사회전반으로확산되고있음 o 지하수 - 지반침하상황을관제하는 USN 시스템을넓은지역에광범위하게구축하려면경제성이매우중요하므로고품질 / 저비용의시스템개발이필요함. o 따라서새로운네트워크및감시센서를장착하기위한구조물을신규로개발하는것보다기존의사용중인기간시설물 ( 예를들면가로등, 전봇대, 기지국, 지하광통신네트워크등 ) 을구조물로활용하면모니터링인프라를저비용으로구축가능 o 기간시설물들중에서지하수에의한지반침하예경보가가능한지자체및기간산업의지상매설물을식별하고, 그구조물에지반침하센서모듈을장착하여지하수 - 지반침하 USN 을구축하여지반침하예보 / 경보시스템으로활용하여안전한사회구현 o 한전전신주, 가로등, 지자체 CCTV 구조물등에부착하여지반침하의검출이가능한저비용 / 고신뢰성지상구조물부착형지반침하센서모듈개발 o 지반침하센서모듈과기간시설의통신망을연동하여지하수 - 지반침하 USN 을개발 - 전신주부착형지반변위센서및지반침하 USN 시스템개발 o GPS 센서를장착하여모듈의좌표검출 o 가속도 / 자이로센서, 고도 ( 높이 ) 센서를장착하여모듈의높이및변위검출 o 저비용가시광선통신장치를장착하여인접한두전신주사이에서발생하는지반변위또는지반이상현상검출용센서모듈개발 o 센서모듈을장시간활용하기위한저전력운영을위한전원관리시스템및장주기운영을위한고신뢰성및자가진단 (self-diagnosis) 시스템개발 o 기존에설치된지상시설물과지하수상황정보검출지역의상관관계분석 o 전신주고정장치및장주기전원공급장치 o 저전력, 고신뢰성센서정합임베디드시스템개발 o 전신주등지상시설물에장착된 N 개의센서정합임베디드시스템으로부터정보를획득하여관제센터로전송하기위한센서 - 게이트웨이임베디드시스템및관제 SW 개발 - CCTV 구조물부착형지반변위센서및지반침하 USN 시스템개발 o CCTV 영상센서기반위치확인기능개발 o CCTV 영상정보를이용한지반변위또는지반이상현상검출기능개발 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서 279

301 o CCTV 구조물고정장치개발 o 저전력, 고신뢰성센서정합임베디드시스템개발 o 다수의센서정합임베디드시스템으로부터정보를획득하여관제센터로전송하기위한센서 - 게이트웨이임베디드시스템개발 기술동향 구분보유기술명보유기관성능수준및기능 국외 가속도센서 GPS 및자이로센서 Analog Devices robert Bosch VTI Hamin Eudevco Delphi Daimler Benz robert Bosch 1g 이하의낮은가속도수준에서부터, 50g 이상의높은가속도수준에이르기까지차체섀시제어, 녹킹제어, 충돌및전복시의안전제어용으로많이활용. 벌크및표면마이크로머시닝기술과압전형, 압저항형, 정전용량형등의다양한센싱방법을활용한센서가있음. 정전용량형자이로센서는회전속도에비례하는코리올리힘에의한미세기계구조물의변형을정전용량변화로검출하는방식 - 세계센서시장추이 4. 기술개발및산업 / 시장동향 시장동향 - 세계센서시장은세계전자산업과더불어성장함 - 전자산업은아날로그시대에서디지털시대로전환되면서각분야에서정보화, 자동화의물결이휘몰아치고있음. - 컴퓨터, 휴대폰, 반도체로상징되는디지털신기술과신제품들은세계곳곳에확산되고있음 - 세계센서시장은 2004 년기준 279 억 6 백만불에달함 - 품목별세계센서시장규모 5. 기존기술활용방안 - 가속도계가속도계 ( 가속도진동센서, Accelerometer) 는 1880 년프랑스피에르형제에의하여압전효과를갖는물질이발견된이후, 다양한센서로응용, 발전됨. 압전소자 (Piezo-electric material) 위에부착된질량이움직일때압전소자에작용하는관성력 (Inertia force) 를측정, 관성질량으로관성력을나누어줌으로써진동가속도를측정해낼수있음. - 활용및연계를위한방안기존에있는가속도계를활용하여지하시설물 ( 유류저장탱크 ) 에설치, 지하시설물의변위를측정함으로써지반의변화및이상을감지할수있음. 6. 기술개발필요성 - 현재기술수준현재적용된적이없음 280 지하수및지반구조영향계측 평가 관리기술개발기획최종보고서