한국과학기술원 스마트구조물 연구실(Smart Structures and Systems (SSS) Laboratory)은 손훈 교수의 지도 아래, 우리 사회기반시설물을 안전하게 유지관리하는데 필요한 원천 기술들을 개발하여 왔습니다. 손훈 교수는 사회기반시설물의 안정성을 통계적으로 판단하여 효율적이고 합리적인 의사결정을 할 수 있게 하는 구조물 안전성 모니터링 분야에 있어서 오랜 기간 동안 몸담아 왔으며 세계 연구동향을 이끌어가는 연구자입니다. 데이터 처리와 의사결정에 대한 경험을 바탕으로 4차 산업혁명 시대의 핵심기술로 부각되는 AI 기술과 3D 프린팅 기술을 접목하여 건설 산업, 제조업 등을 아우를 수 있는 스마트 제조 시스템의 기술발전을 이루고자 합니다. - 비파괴 검사 및 평가 - 구조물 건전성 모니터링(SHM) - 3D 프린팅 실시간 모니터링 및 공정관리 - 데이터 분석 - 스마트 센서

□ 비파괴 검사 및 평가

비파괴 검사 및 평가는 재료의 특성을 초음파, 열화상, 와전류 및 X-ray와 같은 감지 기술을 사용하여 대상 시스템의 물성치와 결함을 비파괴적으로 평가하는 절차입니다. 예를 들어, 초음파 비파괴 기술을 사용하여 반도체 웨이퍼의 작은 결함을 제조 공정 중에 손상시키지 않고 감지할 수 있습니다. 또한 교량, 파이프라인, 원자력 발전소 및 풍력발전기와 같은 사회 기반 시설의 주기적인 점검에도 비파괴 검사 기술이 사용 가능합니다.

     

□ 구조물 건전성 모니터링(SHM)

구조물 건전성 모니터링은 센서 데이터를 기반으로 구조 시스템의 안전성을 지속적 혹은 주기적으로 평가하는 기술입니다. 예를 들어, 지진과 같은 극한의 상황이 발생한 이후에, 구조물 건전성 모니터링 기술을 통해 구조물의 신속한 상태를 평가할 수 있으며 구조 시스템의 점진적인 시간에 따른 장기 성능 저하를 감지할 수 있습니다. 이렇게 구조물 안정성 확보를 통해 국민의 생명과 재산을 보호하는 것을 목표로 하고 있습니다. 

     

□ 3D 프린팅 실시간 모니터링 및 공정관리

제안된 연구의 목표는 금속 기반 3D 프린팅 공정 중 실시간 비파괴 검사 및 공정제어를 통해서 3D 프린팅으로 제작된 제품의 생산성 증대, 품질 향상, 불량률 감소 및 재료 낭비를 최소화하는 것을 목표로 합니다. 

    

       

□ 데이터 분석

데이터 분석은 합리적인 의사 결정을 하기 위해 데이터를 수집, 처리 및 분석하는 프로세스입니다. 구조물 건전성 모니터링에서 데이터 분석은 회귀 분석, 신경망 및 빅 데이터를 기반으로 한 진단 및 예측에 사용됩니다. 예를 들어, 구조 시스템의 다양한 조건에서 수집된 데이터를 사용하여 데이터 분석 프로세스는 비정상 상태를 분류하고 정량화할 수 있습니다. 또한 데이터 분석을 통한 잔여수명 예측을 통해 구조물 유지관리, 보수, 보강 계획 수립을 위한 의사결정을 지원할 수 있습니다. 

      

□ 스마트 센싱

스마트 센서는 점차 사회기반시설물의 다양한 분야에 점차 확대 적용되고 있습니다. 본 연구실에서는 구조물의 건전성 평가 및 비파괴 검사를 위해 다양한 스마트센서를 활용하고 있으며 또한 실제 응용분야에 특화된 스마트 센서 및 센싱 기술을 개발합니다.

 

    

                [그림 좌부터] 비파괴 검사, 구조물 안전성 모니터링, 3D 프린팅, 데이터분석, 스마트 센싱 

    

                                                                                           [실험실 구성원]