사업평가국 연구용역 사업과제

<연 구 주 제>

제  목

안전성 강화를 위한 내진 설계 및 성능평가 방법론 비교 분석

4차산업혁명 대비 정책진단과 우선순위 분석

안전성 강화를 위한 내진 설계 및 성능평가 방법론 비교 분석

1. 연구배경

경주 지진 이후 지진재해 관리를 위한 내진 설계 및 보강에 관심이 집중되고 있어, 정부도 관련 예산을 증액하고 내진 설계 및 보강 대상 범위를   확대하여 지진재해를 줄이려는 정책을 추진하고 있음.

이에 국민안전 측면에서 내진성능 확보를 위한 재정지출의 효율성을 높이기 위해 내진설계 및 보강과 관련한 정부정책방향과 재정투자 성과 등에 대한 분석을 통해 합리적인 중점투자방향을 검토하기 위한 심층 기획보고서를 준비 중에 있음.

(가제) ‘국민안전 관리 역량 및 주요 대책 분석’ (‘17년 9월 중 발간)

보고서 작성을 위한 예비검토 결과, 국내 내진설계 방법론 및 수준은   안전성 및 경제성을 담보할 수 없어 기존 시설물의 내진보강 예산집행  실효성이 미흡하였으며, 신설 구조물에 대해서도 효율적 내진설계가 이루어지 않는 것으로 검토됨.

국민안전처는 2017년 3월에 기존 설계지진하중과 다른 ｢내진설계기준 공통적용사항｣을 발표하였으나, 응답스펙트럼 정규화 기준 설정에 오류 가능성이 있으며, 이 경우 산출된 설계응답스펙트럼이 부적절할 수 있음.

지진에 따른 구조물 반응을 주파수별로 나타낸 그래프

설계지진하중을 결정하는 기준

지진하중은 지반조건에 따라 2배까지 달라지는데, 지반조사 비용이 예산에 반영되지 않아 과잉 혹은 과소 내진보강 가능성이 높음.

신규 터널, 댐, 방폐장, 원자력 발전소 및 교량 등에 대한 내진설계는 관련 규정 정비 미흡, 동적 해석 기술 낙후 등으로 효율적으로 이루어지지 않고 있음.

이와 같은 상황에서도 국민안전처는 국내 기술 수준을 고려하지 않은 내진설계기준 개정을 추진하였으며, 이에 따라 발생될 비용 증가 여부 등을   고려하지 않음.

예비검토에 의해 추정된 내용에 대한 실증적 검증이 필요하며, 현재 단순한 응답스펙트럼해석법으로 이루어지고 있는 내진설계방법을 시간이력해석에 근거한 성능설계법으로의 전환 필요성 근거를 안전성 강화 및 재정절감 측면에서 제시 필요

구조물의 고유주기를 도출하여 설계응답스펙트럼에서 지진하중을 도출하는 방법

지진하중이 시간에 따라 변화함을 고려한 내진해석

주어진 성능을 만족시키는 설계로 설계기술 향상을 도모할 수 있음.

정부는 1998년부터 성능설계법을 도입하려고 했으나 내진설계에 대한 관심부족으로 충분한 예산을 반영하지 못하여, 현재까지 성능설계법을 보편화하는데 실패

성능설계법을 보편화하기 위해서는 내진설계를 위한 저변확대가 필요

본 보고서에 효율적 내진설계 방향을 제시하기 위해 응답스펙트럼해석법 및 시간이력해석에 따른 내진설계 결과값의 비교를 통해 현재 단순한 응답스펙트럼해석법으로 이루어지고 있는 내진설계방법을 보다 엄밀하고 경제적 설계가 가능한 시간이력해석으로의 전환 필요성을 정량적으로 검증할 필요가 있음.

2. 연구내용

동일한 구조물에 대하여 설계방법에 따른 부재력(部材力) 비교를 통해 내진설계 안전성 및 경제성 비교 분석

골조를 구성하는 기둥이나 보, 지붕틀 구조 등의 막대 모양의 재료에 작용하는 힘

성능설계법 도입 필요성을 검증하기 위한 해석방법간의 비교 분석

현재 국내에서 내진설계 시 사용되고 있는 사양설계법과 성능설계법(연성도 내진설계법, Pushover해석)에 대한 경제성 분석

최대지진하중에 근거하여 제시된 설계방법에 따라 수행하는 설계

시추결과(실내시험)와 공내탄성파 탐사에 의한 지반분류 차이에 따른 경제성 분석

3. 연구방법

대표적인 교량에 대하여 내진설계 방법론별로 내진설계를 수행하여 결과값에 따른 재정 투입 규모를 비교 분석

해외 내진설계 기준 비교(UFC Code 필수)

대표적 구조물에 대해 다양한 방법론에 근거하여 내진설계 수행

사양설계 : 응답스펙트럼해석법을 이용한 선형 탄성해석

시간이력해석 모드중첩법 : 지진격리장치 특성을 반영한 비선형 해석

시간이력해석 직접적분법 : 지진격리장치 및 재료비선형을 반영한 비선형 해석

내진성능설계법간의 비교 : 응답수정계수법 대비 연성도내진설계법 비교

4. 예상 목차(목차는 수정 가능)

제1장. 조사개요

1. 조사의 목적

2. 조사수행 체계

3. 조사 설계

4. 주요 조사내용

5. 대표 구조물의 특성

제2장. 요약 및 시사점

1. 주요 결과 요약

2. 결론 및 시사점

제3장. 세부결과 분석

1. 지진격리장치 비선형성 고려여부에 따른 안정성 및 경제성 분석

2. 콘크리트 재료 비선형성 고려여부에 따른 안정성 및 경제성 분석

3. 내진성능설계법에 따른 안정성 및 경제성 분석

4. 탄성파탐사 조사 결과 반영에 따른 안정성 및 경제성 분석

5. 재정절감을 위한 최적의 내진설계 방법론 도출

별첨 1. 내진설계 결과값

별첨 2. 내진성능평가법 결과

5. 연구결과 활용

본 연구용역결과에 근거하여 현재 단순한 응답스펙트럼해석법으로 이루어지고 있는 내진설계방법을 시간이력해석에 근거한 성능설계법으로 전환 필요성에 대해 안전성 강화 및 재정절감 측면에서 기획보고서에 수록

6. 연구기간 : 3개월

7. 연구비 : 1,900만원 내외

8. 연락처

대표전화 : 02)788-4679(산업사업평가과)

이메일 주소 : matins10@assembly.go.kr

이메일 제목에 사업 제목을 포함

4차산업혁명 대비 정책진단과 우선순위 분석

가. 연구용역 발주 배경

전통제조업과 ICT융복합, AI·Robotics 등의 발달로 인해 급격한 산업생태계(R&D부터 창업·마케팅까지 이르는 가치사슬체계 전반) 변화를 초래하게 될 4차 산업혁명 시대가 본격화

그에 따라, 정부 부처별로 대응전략을 수립･추진 중이나 체계적인 정책 수립과 이행은 미흡한 실정

‘4차 산업혁명 대응’이 ‘창조경제실현계획’을 대체하는 정책 대안으로 급부상

그러나 실질적인 개념 정의, 경제사회 전 분야에 미치는 파급효과에 대한 객관적인 접근은 부족한 상황

4차 산업혁명에 대한 개념과 실체에 대한 인식수준, 정부 정책의 방향의 합리성, 중요한 정책수단은 무엇인지 등 우선적으로 검토해보는 것이 필요

4차 산업혁명 실체에 대한 비판적 견해들도 상당부분 존재하고 있고 정부가 대응하고 있는 정책방향의 미래상은 무엇인지, 그에 따른 구체적인 정책들이 구성되었는지, 각 정책별 성과목표는 제시되었는지 등 객관적인 정책의 유의미성에 대해 검토가 필요

이에 4차 산업혁명 대응에 관련하여 미래산업생태계 조성 분야의 정책방향과 재정투자 분석을 통해 합리적인 중점투자방향을 검토하기 위한 심층 기획보고서를 준비 중에 있음

4차 산업혁명 대비를 위해 산·학·연·관 각 분야 전문가의 정책진단과 우선순위 등 설문분석을 추진하여 명확한 보고서 집필 방향과 주요 쟁점을 도출하여 기획보고서에 반영하고자함

< 기획보고서 구성(안) >

(가제) ‘4차 산업혁명 대비 미래산업 정책 : 현황과 과제’

총괄보고서(2권) 및 미래산업분야별(6권) 보고서로 구성

1. (총괄1)

4차산업혁명 시대의

본격화

3. 미래산업분야별 보고서

3-1. 과학기술 거버넌스와 R&D혁신		3-2. ICT 융합과 SW 정책		3-3. 창업·중소기업정책

3-4. 제조업 혁신		3-5. 농수산산업 혁신		3-6. 미래 SOC 투자 정책

2. (총괄2)

미래산업 정책의

과제

나. 연구내용

(1) 설문표본 및 자료수집 방법

표본수집 방법

미래산업분야별 전문가 또는 이해관계자(중앙정부, 학계, 연구기관, 협회, 기업체 등)로 100명(최종 유효 표본크기) 수준으로 구성

미래산업분야별 전문가 인원을 균형 있게 배분

자료수집 방법

AHP심층설문조사와 FGI(Focus Group Interview) 병행

AHP분석을 위한 평가지표 간 중요도, 영향별 정책 진단, 정책간 우선순위 질문은 이메일 심층서면조사 또는 대면인터뷰 조사 등을 진행

필요시 설문자의 설문조사 응답의 충실성, 분야별 대표성을 고려 FGI (Focus Group Interview)방식도 병행하며 정책수요 발굴 등에 활용

(2) 분석 내용

4차 산업혁명에 관한 일반적인 인식현황 분석

4차 산업혁명의 개념·실체에 대한 인식수준, 유의미성 평가

총론적인 우리나라 경제·사회 전반에 걸친 파급효과 전망 등

4차 산업혁명에 관한 주요 현안과 정책 현황 분석

미래산업 각 분야 산업생태계 주요 현안과 정부정책 사전 조사

4차 산업혁명 도래에 따른 미래산업분야별 생태계 변화 전망, 경제·사회적 파급효과 등에 관한 문헌조사를 통해 주요 현안 정리

주요 현안별로 관련된 정부 정책을 조사하고 기술분야별, 산업분야별, 정책수단 유형별(규제개선, R&D지원, 금융지원, 인프라 등)로 유형화하고 비교 가능 수준으로 재정립

4차 산업혁명 대비 정책 우선순위분석 및 정책수요발굴

정책우선순위 분석은 선정된 전문가들을 대상으로 평가기준 중요도, 정책별 우선순위 설문조사 및 AHP 분석수행

필요시 소규모 전문가 그룹 선정 후 FGI(Focus Group Interview)으로 AHP분석결과의 심층검토 회의를 통해 정책수요발굴 진행

[그림 1] 4차 산업혁명 정책진단분석 절차(예시)

4차 산업혁명 인식, 미래산업분야별 주요 현안, 정부정책 현황 조사

⇩

4차 산업혁명 대응 정부정책 평가지표 선정(Brain Storming)

⇩

4차 산업혁명 대응 정부정책 전문가 설문조사(AHP) : 가중치 및 우선순위

⇩

4차 산업혁명 대응 정책수요 발굴(FGI)

⇩

설문조사 분석 및 4차 산업혁명 대응 정부정책 개선 제언

<표 1> 4차 산업혁명 도래에 따른 미래산업정책분야별 주요 현안(예시)

미래산업분야	주요 현안
과학기술·R&D정책	- 인공지능, 빅데이터 분석기술로 혁신을 혁신하는 과학기술 - 네트워크 확장으로 참여·공유·집단지성 과학연구 가속화 - 과학지식의 디지털화·크라우드소싱
ICT융복합·SW정책	- 데이터의 거대화로 인해 분석과 가치 창출의 한계 - 모든 사물의 네트워크 연결(사물인터넷) - 유전자정보, 의료정보 등 개인정보분석 및 저장 문제 - 고도의 알고리즘 및 데이터가 경쟁력의 핵심 인공지능의 서비스화 - 블록체인 기술의 광범위한 적용
창업·중소기업정책	- 인공지능이 경영을 비롯한 다양한 전략적 의사결정에 참여 - 기업경쟁력이 물리적 생산요소에서 지식·지능으로 이동 - 전 산업이 수평적 플랫폼화/ICT기업의 위상 강화 - 노동력 수요 감소로 인한 리쇼어링(Reshoring) 현상 - 온디맨드경제(On Demand Economy) - 현실세계와 가상세계(O2O)가 융합
제조업혁신정책	- 공급자와 소비자의 자유로운 연결, 개인맞춤형 소비형태 - 인간과 로봇의 협업 - 3D프린팅을 중심으로 하는 디지털 페브리케이션 - 혁신적 기술로 노동의 대체/보완 - 기업규모의 감소/탄력적인 조직형태 등장 - 사이버물리시스템(CSP)기반 스마트 팩토리(Smart Factory) 자가 조직화된 생산 (Self-Organizing Production)
농수산혁신정책	스마트팜(Smart Farm) 자율주행트랙터 등 첨단농기계 보급 빅데이터 기반 농업관측·위험관리
미래SOC투자정책	- 자율 운행되는 물류 자동차(Self-Driving Vehicles) - 자율주행자동차 도래 IoT기반의 스마트하우스 확대 - 스마트 인프라로 일상속의 다양한 규제 모니터링 - 예방적 유지보수 (Predictive Maintenance)

<표 2>  주요 현안별 과학기술·R&D 정부정책(예시)

주요현안	과학기술·R&D정책분야 대응 정책
	정책대안	세부 정책
인공지능, 빅데이터 분석기술 고도화	데이터분석기술지원	- 데이터 보존기간 연장(또는 폐지) - 모든 공공 데이터를 원칙적으로 공개 - 개인정보 보호 관련 법·제도 등 정비 - 데이터처리 지원센터의 설립·활성화 지원
참여·공유·집단지성 과학연구 중요	정부R&D 지원혁신	- R&D지원 과제 중심에서 인력(인건비) 중심 전환 - 기업 R&D 지원 기능을 일원화 - 정부 R&D는 모험·도전형 과제를 원칙화 - 부처·분야별로 중복된 R&D사업을 통폐합
	출연연 혁신	- 출연硏간 프로젝트기반의 자유로운 인력이동 기술융복합연구 활성화 기관별 연구성과에 따른 출연금 차등
과학지식 디지털화·크라우드소싱 확대	데이터사이언스 육성	- 데이터 사이언스 과정신설 등 전문인력 양성 - 데이터 사이언스 적용 확산 유도 - ‘아웃소싱 전문연구소’ 육성

[그림 2] 정부정책 우선순위 AHP 평가(예시)

목표						4차 산업혁명 대응 과학기술·R&D정책
↓
기준		정책의 시급성							경제적 효율성							정책적 효과성							적용가능성
↓
정책 대안		정책대안1							정책대안2							정책대안3							정책대안4
세부정책		정책1-1				정책1-2			정책2-1				정책2-2			정책3-1				정책3-2			정책4-1				정책4-2

다. 예상 목차(안)

제1장. 조사개요

1. 조사의 목적

2. 조사수행 체계

3. 조사 설계

4. 주요 조사내용

5. 표본의 특성

제2장. 조사결과 분석

1. 4차 산업혁명에 대한 인식현황

1. 미래산업분야별 주요 현안과 정책 현황

2. 미래산업분야별 정책 우선순위 분석

3. 미래산업분야별 정책수요 및 정책 방향

제3장. 결론 및 시사점

1. 주요 결과 요약

2. 결론 및 시사점

별첨 1. 통계표

별첨 2. 설문지

라. 연구기간 : 계약일로부터 3개월

마. 용역금액 : 1,800만원 내외

바. 연락처

대표전화 : 02) 788-4675 (산업사업평가과)

이메일 주소 : bclee@assembly.go.kr