R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C129906-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 사회기반시설 내충격 성능평가를 위한 실험기법 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-04-01 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 조재열 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 212,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 212,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 370,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 370,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 서울대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-002492-01 | |||||
| ISBN | 979-11-88683-07-9(93530) | |||||
| 주요 내용 |
2001년 9.11 테러, 최근 브라질 항공기 추락사고 등 인적 재난으로 인한 미사일/항공기/대형차량의 충돌 및 폭발과 쓰나미, 지진, 산사태 등의 자연 재난으로 인한 피해가 증가하고 있다. 이에 일상적 범주를 벗어난 극한하중에 대한 사회기반시설의 안전성 확보 수요가 증가하고 있으며 이를 반영하여 국내외 모두 최근 재난안전분야 산업 및 연구에 대한 투자가 늘고 있다. 하지만 국내 연구수준과 기술력은 선진국에 비해서는 아직 부족한 실정이다. 따라서 극한하중에 대한 사회기반시설의 안전성 확보를 위한 관련 연구 및 기술개발이 시급하다. 사회기반시설의 안전성 확보를 위해서는 내충격 성능평가실험이 필수적이지만 기존 연구들은 여러 한계로 인해 구조물에 적용이 불가한 재료 실험이 대부분 수행되었으며 부재 실험은 거의 수행되지 않았다. 또한, 연구자마다 상이한 방법으로 실험을 수행하여 결과의 신뢰도가 떨어지며 공동 활용이 어려운 한계를 지니고 있다. 따라서 본 연구에서는 극한하중에 대한 사회기반시설의 안전성 검증을 위한 구조물 내충격 성능평가 실험기법을 개발하고 대형 부재 실험을 통해 이를 검증하고자 한다. [최종목표] 본 연구의 최종목표는 구조물 내충격 성능평가 실험기법을 개발하여 극한하중에 대한 사회기반시설의 안전성 검증 시스템 구축의 토대를 마련하는 것이다. 연구기간 동안 최종목표를 원활히 달성하기 위해 2가지의 세부 목표를 설정하였고 2년의 연구기간을 통해 달성한다. 세부목표는 (1) 극한하중 재하시 구조물의 내충격성능을 평가할 수 있는 실험기법을 제안하고 (2) 대형 부재에 대한 실험 수행을 통해 제안된 실험기법의 타당성을 검증한다. [연구내용 및 범위] 본 연구는 구조물의 내충격성능평가를 위한 실험기법 개발을 목표로 총 2년의 연구기간 동안 연구를 수행한다. 1차년도의 연구목표는 구조물의 내충격 성능평가 실험기법의 제안이며 다음과 같은 연구수행과정을 통해 달성한다. 1) 기존 연구 분석을 통해 기존 연구들의 한계점 및 문제점을 확인한다. 2) 한계점을 극복할 수 있는 구조물 내충격 성능평가 실험기법을 제안한다. 3) 해석 시뮬레이션을 통해 제안된 실험기법에 대한 안전성, 실현성, 적용성 등에 대한 타당성 검증을 수행하고 이를 반영하여 실험기법을 수정 제안한다. 4) 실제 구조물 적용을 위한 본 실험 수행 전 소수의 예비실험 수행을 통해 제안된 구조물 내충격 성능평가기법을 검증한다. 5) 예비실험 결과를 바탕으로 제안된 실험기법을 수정하여 최종 제안한다. 2차년도의 연구목표는 부재실험 수행을 통한 실험기법 검증 및 최종 수립이며 다음과 같은 연구수행과정을 통해 달성한다. 1) 1차년도에 제안된 실험 기법을 활용하여 본 실험 계획을 수립하고 수행한다. 2) 해석 시뮬레이션을 통해 실험결과의 타당성을 검증하고 이를 반영하여 실험기법을 수정하고 최종 수립한다. 이 때, 제안하는 실험기법은 필요한 실험장비 및 악세서리 구성과 시험세팅, 계측방법 등에 실험수행의 제반사항에 대해 제안하도록 한다. 그리고 위의 연구수행과정 및 연구내용이 제대로 추진 될 수 있도록 구체적으로 다음과 같은 연구대상범위, 방법을 설정하였다. 연구대상범위에 대해서는, 기존 연구들의 한계를 극복하기 위해 사회기반시설에 실제 적용이 가능하도록 대형 부재를 포함한 내충격 성능평가 실험기법을 제시한다, 이 때, 대형부재는 충격하중 발생 시 위험도가 높은 원전구조물, 대형 플랜트 등의 벽체를 모사할 수 있는 수준 이상의 크기를 확보하도록 한다. 또한, 발생 시 위험성이 높은 항공기 충격하중을 모사를 가능하게 하여 실험기법의 실제 적용 가능성과 활용성을 향상시키고자 한다. 그리고 연구방법에 대해서는, 다음과 같은 세계 최고 수준의 극한성능실험센터 연구 인프라를 활용하여 다양한 변수를 고려한 내충격성능 평가실험기법 개발 및 신뢰성 있는 실험을 수행한다. - 균질재료 내충격성능 평가에 특화된 19 mm SHPB 장비, 비균질재료 내충격 성능평가에 특화된 76 mm SHPB 장비를 활용하여 사회기반시설에 사용되는 재료의 동적 거동 관측 및 내충격 성능평가를 수행한다. 이를 구조물 내충격 성능평가 실험기법 제안과 해석 시뮬레이션 연구의 인풋 데이터로 활용한다. - 대형부재의 거치 및 실험, 항공기 충격하중의 모사가 가능한 특화 실험장비인 중속가스건 실험시설을 활용하여 실제 벽체를 모사하여 실험을 수행한다. 이를 통해 부재의 거동 관측 및 내충격 성능평가를 수행하고, 경계 조건, 하중 조건 등 다양한 변수를 통해 최적화된 내충격 성능평가 실험기법 개발에 활용한다. - 최대 1 MHz로 데이터 획득 가능한 고속 DAQ system 및 최대 50,000 FPS로 촬영 가능한 고속카메라, 레이져 변위계, 레이져 속도계 등 고사양 계측기기를 활용하여 안정적이고 정확도 높은 계측을 실시한다. |
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| 색인어 | 한글 | 극한상황 | 내충격성능 | 내충격성능평가 실험기법 | 내충격설계 | 해석시뮬레이션 |
| 영문 | Extreme situation | Impact resistance performance | Experimental technique for evaluation of impact resistance performance | Impact resistance design | Analytical simulation | |
| 최종보고서 | KAIA_최종보고서_최종본.pdf | |||||