R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C116826-03 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | CO2 발생량 30% 경감 및 다양한 기능의 말뚝시공이 가능한 급속시공 현장타설말뚝 공법 및 멀티형 시공장비 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2016-10-24 ~ 2019-06-26 | |||||
| 연구책임자 | 이광우 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
20명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 272,000,000 원 기업 : 96,000,000 원 계 : 368,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 851,000,000 원 기업 : 306,000,000 원 계 : 1,157,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국건설기술연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 본 연구에서는 재활용 재료를 이용하여 CO2 배출량을 30% 경감시킬 수 있는 친환경 말뚝 재료의 말뚝 기능별 적정 배합비를 제시하고, 급속시공과 다양한 말뚝 기능/직경에 적용 가능한 멀티형 시공 장비 및 공법을 개발하고자 함. ○ 본 연구과제의 추진은 다음과 같이 크게 두 가지의 의문으로부터 시작됨. ① 지구온난화를 억제하기 위한 국제적인 기후변화 협정(1997년 교토의정서, 2015년 파리기후변화협약)에 대응하기 위해 개발 및 보급이 필요한 건설기술은 무엇인가 ? - 2015년 파리기후협약에 따라 우리나라는 2030년까지 온실가스 배출전망치(BAU) 대비 37%를 감축시키기로 함. - 지구온난화의 주원인인 온실가스 배출량의 약 77%가 CO2이고, 시멘트 생산시 배출되는 CO2가 전체 CO2 배출량의 7~8%를 차지함. - 국내 온실가스 배출량 중 건설분야의 비중이 42.3%로 대단히 높음. 따라서, 국토부에서는 2020년 BAU 대비 31% 감축목표를 설정함. - 따라서, 파리기후협약에 대응하기 위해 건설분야에서 필요한 가장 시급하고 효과적인 방안으로 시멘트의 사용량을 경감시킬 수 있는 건설기술의 개발이 필요함. ② 유럽과 북미 등에서 일반적인 말뚝기초 기술로 다양하게 활용되고 있는 중소구경 현장타설말뚝공법이 국내 건설시장에서는 왜 적극적으로 활용되지 못하는 것인가 ? - 영국을 중심으로 한 유럽에서는 1960년대 중반부터 중소구경 현장타설말뚝(직경 800mm 이하) 시공이 활성화 되어 있으며 북미에서도 중소구경 현장타설말뚝이 널리 적용되고 있음. - 국외의 경우 CFA(Continuos Flight Auger)공법, ACIP(Auger Cast-In Place Pile)공법 등으로 대표되는 배토말뚝(굴착토사 배출)과 Omega Pile, Atlas Pile 등과 같은 비배토말뚝이 다양한 현장 여건에 따라 설계/시공되고 있음. - 국내에서도 1990년대 후반 이후 일부 시공업체와 주택도시연구원 등에서 중소구경 현장타설말뚝을 국내 현장에 적용하기 위한 시도를 하였으나, 설계 및 시공 경험의 부족과 기성말뚝인 고강도콘크리트말뚝(PHC 말뚝) 사용 대세에 따른 시장진입의 한계 등에 의해 활성화 되지 못함. - 따라서, 중소구경 현장타설말뚝의 국내 보급을 위해서는 체계적인 연구를 통해 기존 문제점을 극복할 수 있는 효율적인 설계 및 시공 기술의 개발이 필요함. [최종목표] ○ CO2 30% 경감을 위하여 시멘트 사용량을 저감한 현장타설말뚝공법 및 기존기술대비 시공속도가 30%이상 빠른 시공 장비 개발 - 말뚝 사용 목적 및 기능에 따른 적정 배합설계 및 시공관리 지침(안) 제시 - 천공과 콘크리트 타설이 동시에 가능한 현장 이동형 시공장비 개발 - 말뚝 사용 목적 및 기능에 따른 중구경 현장타설말뚝 설계 프로그램 개발 ○ 본 연구에서 최종 목표로 설정한 기술의 주요 특징을 요약하면 아래와 같음. - CO2 30% 경감을 위하여 시멘트 사용량을 저감하는 친환경적인 말뚝 재료 적용 - 재활용재료(플라이애쉬, 고로슬래그, 순환골재 등)를 이용하여 경제성이 우수한 현장타설말뚝 재료 및 시공법 - 기존기술대비 시공속도가 30%이상 빠른 급속시공 기술 및 장비 (현장 이동형 소형장비 활용 및 천공과 콘크리트 타설이 동시에 가능한 장비) - 수직하중이 지배적인 건축구조물, 버팀굴착에 사용되는 주열식벽체, 수평하중이 상대적으로 큰 교량구조물 등 말뚝의 요구 성능에 따른 효율적인 설계 및 시공 [연구내용 및 범위] CO2 등 환경부하 저감형 중구경 현장타설말뚝 공법 및 급속 시공장비를 성공적으로 개발하고 개발기술의 사업화를 촉진하기 위해 효율적인 산, 학, 연 연구체계를 구성하였으며, 각 참여기관별 주요 연구 내용 및 범위는 다음과 같음. ○ 주관연구기관 (한국건설기술연구원) - 산업부산물 및 첨가제를 혼합한 콘크리트 제조 사례 조사 및 분석 - 국내·외 유동화 콘크리트 제조 관련 자료 조사 및 분석 - 말뚝 사용 목적에 따른 설계기준강도 및 요구성능 설정 - 산업부산물을 혼합한 말뚝 재료의 강도특성 및 환경성 평가를 위한 실내실험 수행 및 분석 - 재료 혼입율별 제작 공시체의 강도특성(압축, 전단, 휨 등) 평가 - 시멘트 사용량을 최소화하고 현장타설말뚝의 문제점인 저유동성, 재료분리 현상의 개선이 가능한 적정 재료 및 배합비 도출 (실내 요소시험 수행 및 분석 결과) - 실내 요소시험으로 도출된 적정 배합비의 검증을 위한 모형실험 및 현장실험 - 말뚝 요구성능별 현장 적용성 평가를 위한 수치해석 - 최종보고서 작성 및 기술이전 준비 ○ 공동연구기관 1 (대한건설ENG) - 말뚝 기능 및 현장 여건에 따른 설계/시공법 조사 및 분석 - 현장 여건에 따른 중소구경 현장타설말뚝의 설계법 분석 - 중구경 현장타설말뚝 설계기법 최적화 및 개발기술 실용화를 위한 설계 프로그램 개발 - 현장여건에 따른 개발 설계프로그램의 검증 - 중구경 현장타설말뚝의 설계 및 시공 지침(안) 제시 - 기존 말뚝 종류별 현장 여건에 따른 경제성 분석 - 기존기술 대비 개발기술의 경제성 분석 ○ 공동연구기관 2 (유니콘기연) - 국내외 현장타설말뚝 시공 방법 및 장비 조사를 통한 문제점 분석 및 개선점 제시 - 급속 및 이동형 시공이 가능한 시공장비 제작 방안 제시 - 급속시공을 위한 시공방법 및 시공장비 개발 - 사용 목적 및 기능에 따라 가변적으로 적용할 수 있는 멀티형 시공장비 개발 - 급속시공장비로 시공된 중소구경 현장타설말뚝에 대한 재하시험 수행/분석 및 성능 개선 - 현장 시험시공 및 성능평가를 통한 기술 검증 ○ 위탁연구기관 (명지전문대) - 중소구경 현장타설말뚝의 거동해석을 위한 수치해석 모델 구성 및 수치해석 모델 검증을 위한 실내실험 수행 - 다양한 현장여건에 따른 적용성 평가를 위한 수치해석적 연구 - 설계법 및 실험결과 검증을 위한 수치해석 수행 - 수치해석을 이용한 설계 방안 제시 |
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| 색인어 | 한글 | CO2 저감 | 재활용재료 | 경제적 시공 | 급속시공 | 현장타설말뚝 |
| 영문 | CO2 Reduction | Recycled Materials | Cost Effective Construction | Rapid Pile Installation | Drilled-Shaft | |
| 최종보고서 | [서식1]_최종보고서_건설연_평가결과_보완(최종업로드).pdf | |||||