R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201919CTAP-C130246-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 앵커 긴장력 상시 육안확인 장치 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-04-01 ~ 2019-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 정혁상 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
13명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 226,000,000 원 기업 : 76,000,000 원 계 : 302,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 202,000,000 원 계 : 802,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 동양대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 1950년대 영국에서 앵커공법이 처음 개발된 이후 1980~90년대 국내에 영구앵커 공법이 도입되었으며, 이후 다양한 정착방식의 앵커공법이 개발되었고, 많은 건설현장에 구조물의 안정성 확보에 그 역할을 해왔다. ○ 전 국토의 70% 이상이 산지로 이루어진 우리나라는 사회 인프라시설을 설치하는데 있어 절토사면의 비율이 외국에 비해 매우 높은편이며, 일반국도의 경우 12,650여개의 절토사면이 전국적으로 분포되어 있는 것으로 집계되고 있고, 국토교통부(2015)에 따르면 도로의 신설로 인해 해마다 그 수가 증가하는 것으로 나타나고 있다. ○ 고속도로의 경우 3,000여개의 절토사면이 존재하고 있는 것으로 집계되고 있으며, 7×9의 격자망 도로가 완료되는 2020년까지 지속적으로 절토사면의 개소 수는 더욱 증가될 것으로 예측할 수 있다(한국시설안전공단, 2014). ○ 뿐만 아니라 앵커는 아파트 옹벽, 도심지 흙막이 공사 등 다양한 곳에서 사용되고 있지만, 국내에 앵커가 도입된지 30년이 넘은 지금 노후화된 앵커로 인한 피해는 증가하고 있다. 더욱이 최근들어 이상기후 현상으로 인한 국지성 폭우 또한 빈번히 발생하고 있으며, 우면산 산사태와 같은 대규모의 산사태가 도심지에서 발생하여 그로 인한 인명·재산 피해는 그 수와 금액이 증가하고 있는 추세이다. ○ 앵커는 지표면에서 가해지는 프리스트레스를 지반에 전달하는 정착장, 인장재가 자유롭게 움직이는 상태에 있으면서 구조물 및 지반에 대하여 프리스트레스를 유효하게 줄 수 있도록 가공된 인장재의 일부로 주변지반과의 마찰저항에 의해 지반에 전달하는 저항체인 자유장, 가해진 긴장력을 효과적으로 수압판에 전달하기 위한 부분을 말하며 정착구와 지압판으로 구성되는 앵커의 머리부분인 앵커두부로 구분할 수 있다. ○ 앵커가 설계긴장력을 확보하는데 정착장에서 인장재-그라우트, 그라우트-지반의 안정이 가장 중요하지만, 지중에 있어 정착장의 상태를 확인하기는 쉽지 않다. 하지만 앵커두부의 경우 앵커 구성 중 유일하게 지표면에 노출되어 있는 부분으로, 앵커에 변형·손상이 발생하면 앵커두부를 통해 감지할 수 있다. 따라서, 앵커의 유지관리는 일상점검을 통한 육안점검 조사가 매우 중요하며, 이를 통해 지중에 설치된 앵커의 자유장 및 정착장의 손상 정도를 추정하는 것이 가능하다(국토해양부,2009, 그라운드 앵커 설계·시공 및 유지관리 매뉴얼). ○ 현재 국내에서 앵커의 유지관리지침은 초기점검, 일상점검, 정기점검, 긴급점검, 정밀안전진단 등이 있고 대부분이 앵커두부의 변형·손상 유무를 육안이나 타음을 통해 확인하거나 일부 앵커에 하중계(Load cell)을 장착하여 앵커의 긴장력을 확인하지만, 경제적인 측면을 고려하여 전체 앵커의 약 5%이내의 수량에 적용하는 등 예산 및 전문인력 부족으로 쉽게 이루어지지 않고 있는 실정이다. ○ 따라서, 본 과제를 통해 앵커 긴장력 상시 육안확인장치 개발하여 전문인력을 동원한 반기별 1회 실시하는 정기점검이 아닌 누구나 앵커의 이상 유무를 손쉽게 알아볼 수 있는 일상점검을 통해 앵커 유지관리 비용 절감할 수 있을 뿐만 아니라 앵커의 노후화로 인한 재해, 구조물의 손상을 사전에 예측·대비하고자 한다. 또한 노후되어 설계긴장력이 손실된 앵커를 재긴장하여 앵커의 생애주기를 극대화하여 앵커를 통해 안정성을 확보하고 있는 구조물의 사용수명을 연장함으로써 구조물의 안정성·경제성 및 친환경성을 높이고자 한다. [최종목표] 2-1. 연구개발의 최종 목표 최종 목표 : 1 신설 노후 앵커 긴장력 상시 육안확인장치 개발 2 노후 앵커 긴장력 상시 육안확인장치 개발 3 노후 앵커 재긴장 확보 장치 개발 세부 목표 1. 앵커 육안확인장치 및 시스템 개발 2. 앵커 육안확인장치의 탄성반력체 규격화 3. 육안확인장치 현장실험 및 검증 4. 육안확인장치 적용을 위한 설계기법 및 가이드라인 개발 5. 유지관리지침 개발 6. 건설신기술 작성 및 신청 7. 실용화 및 사업화 [연구내용 및 범위] 가. 1차 연도 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(동양대학교): 육안확인장치 탄성반력체 규격화를 위한 기초 연구 1. 기존 앵커 두부 정착 방식 조사 2. 탄성반력체 종류 분석 3. 탄성반력체 인터페이스 분석 - 공동연구기관(우리기술개발(주)): 앵커 육안확인장치 시스템 보완 및 경제성 분석 1. 특허 출원(보완 특허) 2. 육안확인장치 개념 설계 3. 신설 앵커 육안확인장치 시제픔 제작 4. 사전 원가분석 - 공동연구기관((주)동성엔지니어링): 앵커 육안확인장치 시스템 보완 및 경제성 분석 1. 특허 출원(보완 특허) 2. 육안확인장치 개념 설계 3. 신설 앵커 육안확인장치 시제픔 제작 4. 사전 원가분석 - 공동연구기관((주)그라운드이엔씨): 육안확인장치 적용을 위한 실대형모형시험 설계 1. 현장적용성 검증을 위한 Test-bed 설계 - 위탁연구기관(서울과학기술대학교): 신설 앵커 탄성반력체 구조적 안정성 검토 1. 앵커 긴장력 손실 원인 규명 및 분석 2. 수치해석을 통한 신설 앵커 육안확인장치 탄성반력체 구조적 안정성 검토 나. 2차 연도 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(동양대학교): 신설 앵커 육안확인장치의 탄성반력체 규격화 1. 신설 앵커 육안확인장치 규격화를 위한 실내모형실험기(시작품) 설계 및 제작 2. 실내모형시험을 통한 신설 앵커 육안확인장치 규격화 3. 실내모형시험을 통한 노후 앵커 육안확인장치 실내적용성 평가 - 공동연구기관(우리기술개발(주)): 신설 앵커 육안확인장치 시스템 적용 및 경제성 분석 1. 신설 앵커 육안확인장치 개념 설계 2. 신설 앵커 육안확인장치 시제품 제작 3. 신설 앵커 육안확인장치 LCC 분석 4. 특허출원 5. KOLAS 인증업체를 통한 신설 앵커 긴장력 육안확인장치 검증 - 공동연구기관((주)동성엔지니어링): 앵커 육안확인장치 적용을 위한 설계기법 개발 1. 신설 앵커 육안확인장치 설계기법 개발 2. 설계 가이드라인 개발 3. 상세 도면 작성 4. 제안기술의 단계별 디지털 Mock-Up - 공동연구기관((주)그라운드이엔씨): 신설 앵커 육안확인장치 적용을 위한 Test-bed 구축 1. 실대형 실험을 통한 거동 분석 2. 신설 앵커 적용 및 개선 3. 육안확인장치 시스템의 현장시험 및 개선 4. KOLAS 인증업체를 통한 신설 앵커용 탄성반력체의 장기거동 및 신뢰성 검증 - 위탁연구기관(서울과학기술대학교): 신설 앵커 탄성반력체 구조적 안정성 검토 1. 신설 앵커 육안확인장치 탄성반력체 구조적 안정성 검토 2. 신설 앵커 설계법 제시를 위한 실대형모형시험 결과 활용 및 수치해석 다. 3차 연도 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(동양대학교): 노후 앵커에 적용을 위한 육안확인장치 실내실험 1. 노후 앵커 육안확인장치 규격화를 위한 실내모형실험기(시작품) 설계 및 제작 2. 실내모형시험을 통한 노후 앵커 육안확인장치 규격화 3. 실내모형시험을 통한 노후 앵커 육안확인장치 실내적용성 평가 4. 최종보고서 작성 - 공동연구기관(우리기술개발(주)): 노후 앵커 육안확인장치 시스템 적용 및 경제성 분석 1. 노후 앵커 육안확인장치 개념 설계 2. 노후 앵커 육안확인장치 시제품 제작 3. 신설 앵커 육안확인장치 LCC 분석 4. 특허출원 5. KOLAS 인증업체를 통한 노후 앵커 육안확인장치 검증 6. 건설신기술 작성 및 신청 - 공동연구기관((주)동성엔지니어링): 노후 앵커 육안확인장치 설계기법 개발 1. 노후 앵커 육안확인장치 설계기법 개발 2. 설계 가이드라인 개발 3. 상세 도면 작성 4. 제안기술의 단계별 디지털 Mock-Up - 공동연구기관((주)그라운드이엔씨): 노후 앵커 육안확인장치 적용을 위한 Test-bed 구축 1. 실대형 실험을 통한 거동 분석 2. 노후 앵커 적용 및 개선 3. 육안확인장치 시스템의 현장시험 및 개선 4. KOLAS 인증업체를 통한 노후 앵커용 탄성반력체 장기거동 및 신뢰성 검증 |
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