도심지정밀지반특성기반지진유발 복합지반재해평가기술개발 - RFP 2 -
RFP No. 1-2 Page 1/10 연구목표 도심지지진재해평가를위한도심지정밀지반정보표준모델구축 도심지액상화, 지진산사태재해도평가기법표준화 도시시설영역액상화, 지진산사태위험도통합평가플랫폼개발 도심지지진재해평가를위한지반정보표준모델구축필요 지반층상정보 (Subsurface geo-layer information) 는지반의특성과그에따른지진재해의영향을파악하기위해근본적으로활용되는가장중요한정보임. 지반정보의합리적인예측을통해부지증폭에따른지진피해예측등지반관련재해의합리적이고종합적인파악및평가가가능함 ( 선창국, 2009) 지반공간정보 (Geotechnical spatial information) 모델은층상과지반특성값정보가결합된복합적인속성을가지고있으며, 지반공학적인도심지지진재해평가를위하여반드시선행되어구성되어야하지만현재까지국내에서는도심지와같이복잡한지하공간구조를갖는지역에대한표준화된 3차원지반정보모델이나데이터베이스구축사례가전무함 따라서지반조사자료의공간적변동성을고려하여신뢰도높은지반정보예측이가능한지반공간정보표준화기법을개발하고, 국내대도시의지반정보표준화모델을구축할필요가있음 연구필요성 도심지지진유발복합지반재해통합평가필요성증대 우리나라는판내부에위치한중약진지역이나최근경주, 포항지진으로인명 / 재산피해가발생하였고, 특히 2017년포항지진은도심지에인접한진원의영향등으로 3,300억원이넘는경제적피해액 ( 포항지진경제적영향추계결과, 한국은행 ) 이기록된바있음 더불어, 국내에서는처음으로액상화현상이보고되었고산사태를유발할수있는땅밀림현상이수반되는등지진으로인한다양한지반재해가동시다발적으로발생하였음 직접적인지진동, 지진으로발생하는액상화, 지진산사태등지반지진재해와건축물하중, 기초, 지반특성에따른영향을고려한건축물피해를통합하여평가할수있는도심지지진위험도평가요구가증대되고있음 도심지지진재해도및위험도지도는도시별, 재해유형별로상이한기준과모델을사용하기때문에표준화된도심지지진재해도및위험도평가를위한지진위험요소의특성화및빅데이터플랫폼기반의재해지도표준화모델개발과성능개선이필요함
RFP No. 1-2 Page 2/10 정밀지반특성을반영한액상화및지진산사태재해등의지진재해평가 를토대로건축물복합지진위험도추정기반방재대책수립이요구됨 [ 그림 2. 1] 지역특성을반영한지진피해및손실평가 예측 (UNISDR, 2017) 연구필요성 도시지역지진위험요소특성화및지식정보화플랫폼기술필요 국내에서는일부대도시지역들을중심으로제한적인조사와기존자료수집 활용위주의지반지층및지진응답매개변수등의개별요소들의공간정보제시의단편적연구들이진행되어왔으며, 종합적지진피해및위험도예측연구는비교적작은영역에국한된시범연구가시도됨 특히, 지역적지진지반응답특성파악을위한도시지역지반조사자료를취합함에있어다양한목적, 지역, 시기에따라공간분포의영역적편차가존재함. 지반공간특성의변동성을고려하여지진지반응답, 액상화, 지진산사태, 구조물취약특성매개변수도출및이에따른도시구역화가요구되므로, 지반공학 / 지진공학 / 정보공학지식융합기반의기법개발과표준화연구가필요함 지반정보화및활용기술현황 지진재해평가및대응선도국인일본의경우, 일본지반공학회의주도로개별지자체의지반조사시스템를통합하고지반조사정보를표준화하여모델링함으로써, 일본전역의지반정보모델을제공하는플랫폼 (National-Wide Electronic Geotechnical Database System, NEGDS) 을개발운용중임. Kriging 등의지구통계학공간보간기법과인공신경망등의기계학습기법을통합한지반정보의 3차원공간보간기법을개발하여지진재해평가에활용하고있음 (Todo 등, 2013)
RFP No. 1-2 Page 3/10 NEGSD 의경우지반정보그리드모델을구성할때, 250m 의해상도를가 지는그리드셀안의시추조사정보의단순평균값을대표지반정보모 델로가정하여사용하는한계가있음 복합지반재해평가관련기술현황 국외강진지역및지진방재선도지역을중심으로도시 / 광역대상의지진위험 / 피해를예측 평가하고대비 대응 복구관련종합대책수립을위한 GIS 기반정보시스템 (HAZUS, OpenQuake, TELES, J-RiSQ 등 ) 이개발되어실제피해기록비교를통해검증 보완 활용되고있음 연구필요성 HAZUS (FEMA) J-RiSQ (NIED) [ 그림 2. 2] 국외도심지지진재해및위험도분석시스템 행정안전부 ( 舊소방방재청 ) 는 2005년지진재해대응시스템을구축하고재해도, 위험도평가 예측을수행하고있으나, 전국을 2km 단위격자로나누어인구와구조물이집중된도심지에대한정밀한지진위험도산출이어려운실정이며, 이마저도기초자료부족및검증되지않은외국경험식의적용으로액상화및지진산사태연계위험도평가에한계가있음 기존연구와의차별화 G-BMW 기반재해위험지반평가기법개발 연구기간 : 2017/3/1~2020/2/29, 예산 : 218백만원, 기관 : 고려대학교 연구내용 : 산사태, 싱크홀및지반변형등과같이자연적인요인에의한재해위험지역의지반평가기법을 G-BMW 개념을기반으로개발, 평가 중복성검토의견 - 본선행연구는지반재해유형별국내외사례분석및요인에따른지반특성평가를위한현장평가장비를개발하고, 문헌조사, 현장평가및실내평가의결과를기반으로한빅데이터베이스구축을주된목표로하고있음
RFP No. 1-2 Page 4/10 - 지진유발복합지반재해인부지효과, 액상화, 지진산사태를재해요인으로고려하지않으며, 주로지반물성의역학적특성을조사하기위한현장평가장비개발과자료수집이목적이므로 ICT 융합기술을활용한지반재해지도평가와는차이가있음 연구필요성 재해지도표준모델개발 연구기간 : 2014/5/1~2017/4/30, 예산 : 334백만원, 기관 : 강원대학교 연구내용 : 재해정보지도표준모델개발및침수재해관리체계고도화와재해지도통합 GIS 데이터웨어하우스개발및통합활용체계고도화 중복성검토의견 - 본선행연구는주로침수재해와관련된범용적인재해정보지도표준모델을개발하고이를위한사용자설명서, 법제도정비, GIS 데이터베이스및웨어하우스개발을주된목표로하고있음 - 침수외의지반재해의영향요소를고려하지않으며, 주로침수재해지도관련공간데이터베이스구축과관련기술개발이목적이므로도심지의시설영역및주택단지대상의 3차원정밀지반정보구축과복합재해요소분석과는차이가있음 스마트건설디지털플랫폼및디지털트윈기반관리기술개발 연구기간 : 2020/4/28~2025/12/31, 예산 : 4,735백만원, 기관 : 한국도로공사 연구내용 : 스마트건설디지털플랫폼및디지털트윈기반관리기술을개발하여건설全단계에걸쳐생성되는정보의디지털화 중복성검토의견 - 본선행연구는엣지컴퓨팅기반의건설현장실시간데이터수집과디지털트윈플랫폼연계실시간정보제공기술개발을주된목표로하고있으며, 스마트건설디지털플랫폼활용성제고를위한거버넌스체계연구를핵심가치로하고있음 - 건설현장의인공지능및빅데이터플랫폼기반의공정관리기술개발은 ICT 기술융합활용을통한플랫폼개발과의유사성은있으나, 도심지시설영역의지진유발복합지진위험도평가를위한지역특화플랫폼개발에서차이가있음
RFP No. 1-2 Page 5/10 연구내용 및 범위 도심지지진재해평가를위한도심지정밀지반정보표준모델구축 도심지지반정보의수집및이상치제거등전처리체계정립 도심지지반조사자료의품질관리및오류검증절차를통한신뢰도높은지반정보데이터베이스구축 지구통계학및인공지능기법활용도심지지반정보의 3차원공간정보예측 Kriging 등의지구통계학공간보간기법과인공신경망등의기계학습기법을통합한지반정보의 3차원공간보간기법개발 지형적, 지질학적요인에따른도심지지반정보예측신뢰성평가 도심지지형및지질분류조건과 3차원지반공간정보와의상관관계도출및예측성능검토 도심지지표및지반특성정보표준모델구축방안정립 도심지지형, 지질등의피복특성과지반층상, 물성특성이통합된 3차원지반공간모델구축절차마련 지구통계학적기법을활용한표준관입시험인공신경망과가상시추데이터를결과의 3차원공간보간예시 ( 서울대, 2020) 활용한지반층상정보예측예시 [ 그림 2. 3] 지구통계학및인공지능기반지반정보예측예시
RFP No. 1-2 Page 6/10 연구내용 및 범위 도심지부지효과, 액상화, 지진산사태재해도평가기법표준화 지진재해도및위험도평가를위한국내시나리오지진선정 도심지지역시나리오지진선정및 ShakeMap 데이터베이스구축 지반특성정밀구역화를위한부지분류지도표준모델개발 도심지주요시설및취약영역의정밀 3차원지반정보표준모델을기반으로부지효과에따른고해상도 ( 축척 1:5,000 이하 ) 부지분류지도제작절차마련 지진동, 액상화, 지진산사태재해영향인자공간정보구축 도심지 3차원지반공간모델연계액상화및지진산사태발생가능지반에대한재해영향인자의공간정보데이터베이스구축 지반재해영향인자구역화기반다변량액상화 / 지진산사태재해도평가기법표준화 국내외내진기준및관련연구로부터국내도심지에적합한액상화및지진산사태평가방법의조사 분석과이를통한안전율또는재해도지수 ( 예 : LPI) 평가방법의재정립 기반암심도 V S30 지반고유주기 [ 그림 2. 4] 수원시지반특성정밀구역화연구예시 (KIGAM, 2019) 도심지시설영역액상화, 지진산사태위험도통합평가플랫폼개발 시설영역의액상화및지진산사태취약 / 노출특성고려확률론적통합평가기법개발 액상화 / 지진산사태재해발생확률모델개발및통합기반복합재해평가모델개발 시설영역의지반재해유발복합손상정도추정기법개발 액상화 / 지진산사태에따른시설영역취약도모델 ( 함수 ) 개발
RFP No. 1-2 Page 7/10 GIS 및인공지능기법융합기반복합지진지반위험지도표출기법개발 도심지정밀지반공간정보를연계한액상화 / 지진산사태취약도특성에따른 GIS 및인공지능기법관련오픈소스기반복합지진지반위험지도표출기법개발 연구내용 및 범위 이탈리아지진재해대응의사결정지원시스템의 Florence 지역위험도평가예시 예상성과물 예상성과물 GIS 및인공지능기법융합기반지진피해위험지도예시 (KIGAM, 2019) [ 그림 2. 5] 도시시설영역복합지반재해위험지도예시 성과지표 도심지지진재해평가를위한도심지지반정보표준모델 도심지지반정보신뢰도검증매뉴얼 도심지지반정보 3 차원지반공간정보데이터베이스 ( 논문 ) 도심지액상화, 지진산사태재해도표준평가기법 도심지적합액상화재해도평가매뉴얼 도심지적합지진산사태재해도평가매뉴얼 시설영역액상화, 지진산사태위험도통합평가플랫폼 액상화 / 지진산사태재해발생확률모델 ( 논문 ) 액상화 / 지진산사태재해의주요시설영역취약도모델 액상화 / 지진산사태복합위험지도표출모델 ( 소프트웨어 )
RFP No. 1-2 Page 8/10 연구비전및추진방법 연구방법 및 추진전략 연차별추진로드맵
RFP No. 1-2 Page 9/10 기대효과및활용방안 기대효과 신뢰도높은지반정보를활용함로써지진재해평가및분석정확도향상 도심지지진재해의스마트관리기법개발을통한선제적기법제공 정부및관련기관의지진재해대응체계수립및대응력향상을위한정보제공및의사결정지원 지역기반지진방재대응체계구축을통한현장중심대응역량강화 국가적, 지역적대응체계구축을통한지진재해관련대응정보제공으로지진에대한국민불안해소 지역단위및인프라시설대상의최첨단 ICT 융합기반지진방재솔루션기술선점을통한선제적지진대응역량강화 상대적으로지진위험지역에위치한지정학적, 경제적으로중요한도시의지진위험도에기반한도시기능회복탄력성제시를통한투자유치활성화 ICT 기술 ( 인공지능, 빅데이터, GIS 등 ) 기반으로개발된도심지복합지진위험도평가플랫폼기술을확보함으로써 한국형뉴딜 정책의 SOC 뉴딜의시드기술을선점함으로써공익창출에관한기업브랜드이미지고취 활용방안 지반지진정보빅데이터를활용한지진재해예측및분석인공지능개발 지진재해의선제적예측및대응과실시간의사결정의도구로활용 행정안전부지진재해대응시스템등업무지원시스템고도화 내진성능보강대상건축물구분을위한실무 / 정책근거자료제공 주거및산업단지의복합지진재해영향요소의정형화를통한직관적지진피해추정과이를통한지역적지진방재실무근거자료제공 지반지진정보빅데이터를활용한지진재해예측및분석인공지능개발 아파트단지별지진감지센서기반스마트홈앱연동기술을개발함으로써지진파발생직후건물단위의지진위험도를즉각적으로추정하여주거민및관리자에게자동대응지침의의사결정을지원
RFP No. 1-2 Page 10/10 연차연구내용연구성과물 연구비 ( 천원 ) 1 차년도 도심지지반정보공간모델링및재해평가기법분석 - 지반정보의 3차원공간정보예측기법개발 - 지반특성정보표준모델개발및데이터베이스구축 - 액상화 / 지진산사태평가기법조사 분석 - 도심지지반정보신뢰도검증매뉴얼 - 도심지지반정보 3차원지반공간정보표준모델및데이터베이스 150,000 도심지지진지반재해정밀구 연구기간 및 연구비 2 차년도 역화표준모델개발 - 부지분류지도표준모델개발 - 액상화및지진산사태재해영향인자공간정보데이터베이스구축 - 액상화및지진산사태 - 도심지적합액상화재해도평가매뉴얼 - 도심지적합지진산사태재해도평가매뉴얼 150,000 재해도평가기법표준화 3 차년도 복합지진지반위험지도평가플랫폼설계 - 액상화및지진산사태복합위험도통합평가기법개발 - 복합지진지반위험지도표출기법개발 - 액상화 / 지진산사태재해발생확률모델 - 액상화 / 지진산사태재해의주요시설영역취약도모델 - 액상화 / 지진산사태복합위험지도표출모델 200,000 연구비총액 ( 천원 ) 500,000