• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제25권4호
• /
• pp.331-344
• /
• 2023

본 논문은 일본의 성능평가 제도인 NETIS의 사후평가와 점검 지원 기술 성능 카탈로그를 통해 기존 터널 스캐닝 시스템의 성능을 분석하였다. 분석을 통해 터널 스캐닝 시스템의 개선 사항과 개발 방향에 대한 시사점을 도출하였다. 일본의 신기술은 사용자 중심의 정보 제공을 우선시하여 NETIS의 사후평가와 점검 지원 기술 성능 카탈로그의 표준시험방법을 통해 다양한 터널 스캐닝 시스템의 특성을 객관적으로 비교하고 분석할 수 있다. 국내의 건설신기술은 기술인증의 공급자 중심으로 터널 스캐닝 시스템에 대한 객관적인 성능 비교는 불가능하였다. 일본의 터널 스캐닝 시스템의 핵심장치인 카메라의 제원을 비교하여 성능을 간접적으로 비교 평가하였다. 향후 터널 스캐닝 시스템 개발을 위해서는 카메라의 고해상도와 빠른 노출 성능 그리고 이에 부합되는 고휘도의 조명 장치가 요구된다. 실내에서 카메라와 조명의 성능을 분석할 수 있는 실험 환경 조성도 필요할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제25권3호
• /
• pp.245-259
• /
• 2023

본 논문의 목적은 국내외 터널 스캐닝 시스템들을 분석하여 비접촉 이동식 상태점검 장비 개발에 대한 시사점을 도출하기 위한 것이다. 국내외 터널 스캐닝 시스템은 레이저 스캔과 이미지 스캔의 두 가지 기술로 개발되고 있다. 레이저 스캐닝 장비는 포인트 클라우드로부터 터널 라이닝의 기하하적 특성을 재현하는데 장점이 있다. 이미지 스캐닝 장비는 컴퓨터 비전을 활용하여 터널 라이닝 표면의 미세한 균열, 누수 등 손상 검출이 용이하다. 터널 라이닝의 손상 검출을 위해서는 이미지 스캐닝 장비가 더 적합할 것으로 분석되었다. 향후 개발 예정인 카메라 기반의 터널 스캐닝 시스템은 조명, 저장장치, 전원 공급 장치 및 차량 주행 속도 동기화 제어 장치로 구성되어야 할 것이다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
• /
• 제26권5호
• /
• pp.30-42
• /
• 2022

최근, 국내의 도심지와 수도권을 잇는 급행철도 사업, 간선도로 및 고속도로의 지중화 사업 등과 같이 교통 인프라 건설이 활발하게 추진되고 있으며 국토의 효율적인 활용을 위하여 지하 터널 및 산 터널의 시공이 활발해지고 있다. 터널 시공이 늘어남에 따라 콘크리트 구조물의 노후화로 인한 안전진단, 유지보수 및 관리의 필요성도 증대되고 있다. 본 논문에서는 인력에 의한 외관조사의 단점을 해결하고 터널 안전점검의 자동화를 위하여 터널 스캐닝영상을 통한 안전점검을 제시한다. 터널 스캐닝영상을 통한 안전점검은 기존 인력에 의한 외관조사에 비해 조사기간과 인력을 크게 줄일 수 있으며 조사자의 안전사고와 교통체증에 따른 사회적 비용을 절감할 수 있다는 장점이 있다. 터널 스캐닝영상 기반 안전점검을 위해서는 터널 스캐닝영상의 접합을 통하여 평면전개 이미지를 생성하는 것이 핵심이다. 본 연구에서는 터널 스캐닝영상 기반 안전점검의 필수기술인 터널 스캐닝 다중 촬영 영상 접합에 적합한 알고리즘에 대한 성능평가를 진행하였다. 터널이미지 접합에 유리한 알고리즘을 찾기 위하여 OpenCV에서 제공하는 특징점 검출 및 매칭 알고리즘 중 실수기술자와 높은 정확도를 갖는 SIFT, 이진기술자를 갖고 연산속도가 빠른 ORB, BRISK 총 3가지 알고리즘을 비교 분석하고자 한다. 터널이미지는 크게 콘크리트부, 조명부와 타일부로 나누어 터널이미지의 특성을 반영하였다. 터널이미지 접합에 유리한 알고리즘은 특징점 검출 개수, 연산속도, 특징점 매칭의 정확성, 영상접합 결과를 종합하여 판별하였다. 접합성능은 SIFT알고리즘이 가장 좋았으며 ORB, BRISK도 짧은 연산시간과 준수한 성능을 보였다. 연산시간보다 정확도가 중요시되는 정밀한 평면전개 이미지 생성에 SIFT가 활용될 수 있고 ORB와 BRISK도 준수한 접합결과를 보여줘 대용량 영상에서 빠른 영상처리 속도가 요구되는 작업이 필요할 경우 사용될 수 있는 가능성을 확인했다.

• 한국지리정보학회지
• /
• 제11권1호
• /
• pp.90-104
• /
• 2008

높은 정확도와 고밀도의 자료를 제공하는 레이저 스캐닝 기술은 공간정보 분야를 포함한 여러 분야에서 폭 넓게 활용되고 있으며 특히, 레이저 스캐닝 기술의 개발은 건설공학분야에 있어서 방대한 정보 추출을 가능케 하여 그 활용성이 매우 높은 실정이다. 본 연구에서는 지상 레이저 스캐닝 기법에 의해 취득된 자료를 이용하여 보다 정확한 터널 내공단면을 결정하고, 이를 실무에서 활용할 수 있는 터널단면관리시스템을 개발한 결과, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 지상 레이저 스캐너를 이용하여 고정밀도의 3차원 자료를 신속 정확하게 취득할 수 있었으며, 자료 처리 단계를 거쳐 0.1m, 0.5m, 1.0m 간격의 임의 단면을 신속히 결정할 수 있었다. 따라서 레이저 스캐닝 기법을 활용함으로써 각 단면의 여굴량과 미굴량 뿐만 아니라, 전체 터널 연장에서 발생한 여굴량과 미굴량을 신속하고 정확히 산정할 수 있었다. 또한, 터널 굴착단계에서 보다 정확한 여굴량과 미굴량을 산정하고, 이를 모니터링 할 수 있는 터널단면관리시스템을 개발하였다. 개발된 GUI 프로그램은 실무에서 더욱 효율적이고 경제적인 터널 굴착관리 및 모니터링을 가능하게 하며 향후, 임의 단면의 자료 추출로 터널 유지 관리에 대한 중요한 기반 자료의 제공 및 활용에 기여할 것으로 판단된다.

• 한국터널지하공간학회 논문집
• /
• 제8권4호
• /
• pp.377-388
• /
• 2006

구조물은 시공과 더불어 노화 현상이 발생하는데 해당 구조물의 효율적인 사용을 위해서는 주기적인 점검 및 유지보수가 수행되어야 한다. 적절한 유지보수의 시기 및 방법의 결정에 있어서는 사전 점검이 중요한 역할을 한다. 본 연구에서는 터널의 사전점검 자동화를 위한 검측 시스템의 개발을 목표로 하고 있으며 이를 위한 사전단계로 시작품을 제작하였다. 시작품 제작에 앞서 기존의 영상 및 레이저를 기반으로 하는 터널 스캐너를 비교 분석하였으며 초기 단계의 터널 스캐너 시작품을 제작하였다. 레이저 스캐닝 시스템 제작에 앞서 범용의 근거리 측량용 상용 레이저 스캐너를 통하여 레이저 스캐너의 적용성을 확인하였으며 그 결과로부터 레이저 스캐너를 바탕으로 하는 터널 스캐닝 시스템이 제작되었다. 제작된 시스템을 바탕으로 실제 공용중인 여러 형상 및 크기의 터널에 대한 스캐닝이 수행되어 장비의 검증이 이루어 졌다.

• 지구물리
• /
• 제9권1호
• /
• pp.47-62
• /
• 2006

국내 지형의 약 70%는 산악지역이며, 도로, 철도 및 터널 등에는 무수한 암반 불연속면이 존재한다. 이러한 암반 불연속면의 조사, 안정성 분석 및 합리적인 안정화 대책공법 등의 시스템 구축이 시급한 실정이다. 기존의 암반 불연속면 조사방법은 인력, 시간 및 현장 접근성 등의 여러 한계점을 가지고 있다. 본 논문에서는 이러한 단점을 보안하기 위한 방법으로현재 정밀한 3차원 공간정보군(群)을 얻을 수 있는 지상 레이저 스캐닝 시스템을 활용한 방법을 제안하였다. 지상 레이저스캐닝 시스템을 이용한 방법은 측정시간이 짧고, 대절토사면 및 접근이 불가능한 지역에서도 측량이 가능한 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 암반사면의 안정성 분석, 댐체 및 터널내부의 변위특성을 지상 레이저 스캐닝 시스템을 이용하여 3차원 공간정보(좌표)를 갖는 측점운(測點雲: point-cloud)을 측정함으로써 만족할 만한 결과를 얻을 수 있었다. 암반사면의 경우, 실제 암반사면의 3D 모델링 결과로부터 불연속면의 방향성 추출, 파괴형태 분석, 절리면의 거칠기 정량화 및 붕괴체적 등을 구할 수 있었다. 댐체 및 터널과 같은 구조물의 경우에는 역설계를 수행하여, 설계도면과의 오차 확인 및 구조물의 변위측정 등 안전진단에 활용할 수 있었다.

• 지구물리와물리탐사
• /
• 제9권4호
• /
• pp.279-290
• /
• 2006

이 연구에서는 다양한 시추공 레이다 탐사법 중, 지하 갱도의 탐지에 사용이 가능한 (1) 시추공 레이다 반사법 탐사, (2) 방향성 안테나를 이용한 반사법 탐사, (3) 크로스홀 스캐닝(crosshole scanning), (4) 레이다 토모그래피 등의 4 종류 시추공 레이다 탐사법의 터널 탐지에 대한 적용성과 한계성을 탐사 사례 분석을 통해 고찰하였다. 시추공 레이다 반사법 탐사의 터널로부터 회절 양상은 완벽한 포물선 형태보다는 상부 포물선만 명확히 나타난 형태가 많았고 그 회절 이벤트는 정점을 기준으로 아래, 위 10 m 이상에 이르는 트레이스 까지 나타났다. 또한 안테나의 길이에 비해 시추공의 공경이 커지면 링잉 현상이 많이 발생함을 확인하였다. 송 수신 거리(offset)에 따라 신호의 양상이 많이 달라지며 현장여건에 따라 송 수신 거리를 조절하면 더 좋은 분해능의 자료를 획득할 수 있을 것이다. 방향성 안테나 시스템은 한 시추공만을 이용하여 터널의 3차원적인 위치를 정확히 판별할 수 있는 장점이 있으나 장비의 가격이 고가이며, 현장 작업의 난이도가 매우 높고, 시간이 많이 걸리는 단점이 있다. 크로스홀 스캐닝는 터널의 유무에 대한 좋은 지표가 될 수 있음을 알 수 있었으며 시추공 레이다 반사법 탐사와 같이 사용된다면 높은 신뢰도의 결과를 낼 수 있을 것이다. 레이다 토모그래피는 터널을 영상화함과 동시에 주변의 지반 물성을 얻게 되어 지하구조 파악에 효과적이라고 할 수 있다. 위의 결과를 토대로 경제적이고 효과적인 터널 탐지 방법을 제안하면, 먼저 시추공 레이다 반사법 탐사를 수행하여 이상 징후를 탐지 한 후, 주변의 시추공 상황에 따라 크로스홀 스캐닝이나 방향탐지 안테나를 도입하여 확인하는 것이다.

• 대한토목학회논문집
• /
• 제29권4D호
• /
• pp.555-561
• /
• 2009

굴착된 터널 형상 재현에서 단면의 종단 데이터는 터널의 유지를 위해서는 아주 중요하다. 터널이 완성되기전에 설계된 모델을 고려한 완성된 터널의 변형이 고려되어져야 한다. 그리고 변형은 터널 단면 전체를 따라 연속적으로 나타날 수 있다. 본 연구에서는 먼저 수학적 분석으로 접근하였고, 그것을 관측된 터널단면 데이터에 실험 하였다. 그 다음 선추적 방법, 유전자 알고리즘, 패턴 추적 방법 등으로 3D 터널 형상 재현을 비교하였다. 수학적 방법론은 철도 터널과 같은 간단한 원통형은 쉽게 해결이 되었으나, 도로터널과 같은 더욱 복잡한 모델(복심 곡선형과 비원통형)은 구속된 상태하에서 소프트 컴퓨팅 툴을 가지고 해결할 수 있었다. 유전자 알고리즘과 직접탐색법은 많은 계산 시간이 걸렸으나 복잡한 상태하에서 더욱 유연함을 보였으며, 선추적 방법은 초기값들이 제한된 범위 하에서 가장 빠르게 계산되어졌다.

• 지구물리
• /
• 제10권1호
• /
• pp.27-35
• /
• 2007

터널공사의 필요에 따라 그 시공방법은 많은 발전을 해왔으나 아직도 시시각각으로 일어나는 터널 공사중의 사고는 조속히 극복해야할 과제다, 이러한 위험요소를 빨리 발견하고 대비하기 위해서는 계측의 정확성과 신속성이 요구되고 있으나 아직도 천단침하 및 내공변위 계측에 줄자, 레벨 또는 Total Station 등을 이용하는 일반적인 측량방법에 의존하고 있다.터널의 변형계측을 위한 일반측량방법은 사람이 직접 그 측점에 접근해야하며, 관측에 시간이 많이 소요되고, 관측하는 기술자의 능력에 따라 큰차이가 있을 수 있는 등 여러 문제점을 안고 있다. 따라서, 본 연구에서는 고밀도레이저 측량기법인 3D Laser Scanning을 이용하여 터널의 천단침하및 내공변위를 기존의 Total Station 측량기법보다 더 경제적이고 정밀하며, 신속하게 측정할 수 있는 기법을 제시하므로서 3D Laser Scanning을 이용한 터널계측의 발전과 향후 무인 자동 계측시스템의 개발에 이바지 하고자 하는데 그 목적이 있다.

• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제21권3호
• /
• pp.312-320
• /
• 2020

3D 스캐닝과 역설계 기술은 기계/제조 분야에서 먼저 시작하였다. 건설 분야에서는 BIM(Building Information Modeling) 기반 3D 모델링 활용 환경이 조성되어 3D 스캐닝 기술을 이용하여 공장 사전제작, 구조물 시공 검측, 플랜트 시설물, 교량, 터널 구조물 검측 등 건설 전반에 활용하고 있다. 스캔 방식 중 고정식 LiDAR는 이동식 LiDAR에 비해 정확도와 밀도가 높으나 정합 시간과 데이터 처리에 오랜 시간이 걸린다. 하지만, 인테리어, 건축물 관리와 같이 상대적으로 높은 정확도가 필요하지 않은 분야에서 사용자가 편리하게 이동하며 스캔할 수 있는 방법이 생산적이고 효율적이다. 이 연구는 자유롭게 이동하면서 실시간 점군 정합을 지원하는 SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)기반 스캔백팩 시스템 개발 시 고려사항을 도출한다. 본 연구를 통해 모바일 스캔 기술을 이용한 스캔 생산성 개선을 위해, SLAM기반 스캔백팩(Scan Backpack) 장치 개발을 위한 프레임웍, 시스템 및 컴포넌트 구조를 제안하고, 프로토타입을 통해 개발 시 고려사항을 도출한다. 프로토타입 개발은 SLAM 및 스캔백팩 2단계로 수행해, 고려사항을 도출하고, 수행 결과를 분석하였다.