R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202020CTAP-C143604-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 노후교량의 도장 제거를 위한 차량 일체형 클린 레이저 시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-17 ~ 2020-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 고강훈 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
13명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 210,000,000 원 기업 : 70,000,000 원 계 : 280,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 600,000,000 원 기업 : 200,000,000 원 계 : 800,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국산업기술시험원 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B551951-000003-01 | |||||
| ISBN | 979-11-90530-20-0 | |||||
| 주요 내용 |
○ 개발기술의 특징 ？ Clean Laser 기법 - 이런 여러 가지 문제를 해결하는 기술인 “Clean Laser” 가 선진국 중심으로 개발되고 시장에 출시되고 있음 ？ Clean Laser 시장은 가장 빠르게 발전하고 있고 다양한 산업분야에서 오염원 제거에 대한 해결책을 요청하는 신규 시장 형성됨 ？ Clean Laser 는 손쉽게 오염원을 제거하고 인체나 원 소재에 대한 유해성이 전무하고 우수한 가성비로 인하여 구매비요을 1 ~ 2년 안 쉽게 회수되는 입증된 기술임 ？ 특별한 부대시설 및 오염원 제거시설이 필요하지 않아 유지비용이 매우 낮음. ？ 미래에는 Clean Laser 기술들이 신규 및 오래된 생산 라인들을 최적화하기 위한 표준 기술로서 점점 수용이 예상됨 ？ 다양한 산업분야의 접목도 가능하여 항공우주, 선박, 자동차, 금속, 건설 등에 적용이 가능함 ？ 선진국 제품이 주를 이루는 Clean Laser 제품을 국산화 개발로 인한 시장경쟁력 및 고용창출, 해외 수출이 예상됨 ○ 연구개발의 중요성 및 필요성 - 우리나라의 전체 교량 중 노후교량은 ‘13년 기준 11.1%에서 20년 후 75%로 급증하여 국민의 안전에 대한 위협뿐만 아니라, 사회적 및 경제적으로 국가에 큰 부담을 초래할 것으로 예상됨 ※ 출처 : 노후(철거)교량의 성능평가를 통한 공용중 교량의 장수명화 연구기반 구축 최종보고서 (2016) - 교량은 국민 안전과 직결되는 중요한 시설물로 통상 30년을 노후 시점으로 봄. 노후교량은 2013년을 기준으로 전체 도로교량의 11%인 반면 2023년에는 29%, 2033년에는 75%로 폭발적으로 증가해 노후교량의 재건축이 대규모로 발생할 것으로 전망됨. - 국외 노후 교량의 건전성 문제 동향 및 국내 교량의 상황 ？ 미국 : 1930년부터 ‘60년대까지 집중 성장으로 ‘70~‘80년대부터 시설물 노후화가 나타나기 시작함. 미국 내 전체 50만개 교량 중 ‘96년부터 ‘05년까지 1,502개의 교량이 붕괴되었고 ’07년에는 미네소타의 미니애폴리스 교량 붕괴까지 노후화된 교량에 사고가 지속적으로 발생 ？ ‘50 ~‘70년대 집중 성장으로 ‘00~’10년대 본격적인 시설물 노후화 시작돼 ‘12년 말 도쿄 인근 고속도로의 터널이 붕괴되는 등 노후 시설물 사고로 사회적 경각심 고조 - 해외 선진국 사례에서도 알 수 있듯이, 우리나라 또한 `70~80년대에 고도화 시기를 겪으면서 건설된 시설물이 고령화 시점에 도달함. 성수대교 및 청룡교 붕괴 등 사고가 재발하지 않기 위하여 안전진단 및 유지보수 관련 기법의 개발이 절실히 요구됨 [최종목표] 본 연구는 노후교량 관리 기술의 일환으로 기존 도장 제거 방법의 문제점을 개선하고 신속하고 안전하게 제거 할 수 있는 차량 일체형 클린 레이저 시스템을 목표로 함. 아울러 개발된 제품의 성능검증과 신뢰성을 입증 할 수 있도록 국내외 관련 기준과 절차를 조사하여 시험절차서를 제작하고 평가 할 수 있는 테스트베드를 구축하고자 함 ○ 연구개발 최종목표 - 차량일체형 클린 레이저룰 이용한 레이저 시스템 개발 - 시험평가기준 및 Pilot Test Bed를 활용한 성능 검증 - 적용 공법에 대한 건설기술 품셈(안) 제시 - 도장 제거시 강교량 건전성과 경제성 분석 [연구내용 및 범위] ○ 연구내용 - 노후교량의 열화된 도막이나 부식을 모재의 손상없이 신속히 제거하고, 환경성 및 안전성, 시공성, 경제성을 개선하기 위한 차량일체형 클린레이저 시스템을 개발 및 시험평가를 통한 성능 입증 - 차량일체형 클린레이저 시스템 개발 ？ 신속 이동 가능한 차량 일체형 장비로 작업 안전성 도모 ？ 도장 제거시 발생되는 비산 먼지 확산 방지 기능 - 클린레이저 시험평가 체계 구축 ？ 국내외 기준에 부합되는 장비 시험평가 체계 구축 ？ 장비 성능평가 시스템 구축 - 건전성 평가 및 품셈 ？ 처리 후 모재의 건전성 평가 ？ 클린 레이저를 이용한 공법 적용시 경제성 분석 ○ 연구개발 추진전략ㆍ방법 - 클린 레이저 시스템에 대해 사업화가 될 수 있도록 시험평가 체계 구축 ？ 제품의 성능평가를 통해 최적화된 시스템 개발 ？ 기존 도장 제거 공법에 비해 신뢰성 및 경제성을 제고 할 수 있는 공법 개발 ？ 차량 1대에 레이저 발생장치, 냉각장치, 변환기 등 차량 일체형 장비 개발 - 클린레이저 공법을 적용한 차량일체형 강교량 도장 제거 시스템 개발 ？ 2 kW short pulsed laser를 이용하여 Power別, spot size 別, 주파수 別, speed別등 각각의 변수에 따른 모재의 열적 데미지를 측정 및 데이터 수집 ？ 레이저 열처리 및 레이저 용접도 상기와 같은 변수로 데이터 수집 ？ 최적의 광학계 설계 ？ 레이저 온도계의 레이저 빔이 모재의 표면까지 도달 할 수 있도록 광학계의 코팅개선 ？ FIBER레이저의 파형제어를 위한 컨트롤러 개발 ？ 고출력 레이저 안전 센서 개발 - 강구조물 적용 시 클린레이저 시스템의 적정성 평가 ？ 실험데이터 및 구조해석을 통한 모재 및 용접이음부에서의 건전성 평가 ？ 기존 도장제거 기법과 비교를 통한 경제성 및 환경부하량 분석 ○ 연구성과 범위 - 클린레이저 시스템 설계 및 시험평가 ？ 클린레이저 시스템 설계 및 시험평가 기반 구축 ？ 클린레이저 시스템 시험을 위한 Test-bed 구축 및 시험평가 수행 ？ 클린레이저 시스템 시험평가 및 인증지원 - 차량 일체형 도장제거용 클린레이저 시스템 개발 ？ 클린레이저 시스템 프로토타입 개발 ？ 클린레이저 시스템 보완 및 차량 탑재형 모델 개발 ？ 차량 일체형 클린레이저 시스템 시제품 완성 - 클린레이저 시스템의 건전성 및 경제성 평가 ？ 클린레이저 시스템 관련 참고문헌 및 사례조사 ？ 클린레이저 시스템의 건전성 평가 ？ 클린레이저 시스템의 경제성 평가 |
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| 색인어 | 한글 | 차량일체형 | 클린 레이저 | 도장 제거 | 건전성 | 경제성 |
| 영문 | vehicle integrated system | clean laser | paint removal | integrity | economic feasibility | |
| 최종보고서 | 최종보고서 발간 송부용 KTL_최종.pdf | |||||