R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202020TBIP-C144315-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 규모 8.5의 지진에도 견딜 수 있는 혁신적인 하이브리드 지진격리장치의 상용화 기술개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2018-04-01 ~ 2020-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 이찬영 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
13명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 564,000,000 원 기업 : 376,000,000 원 계 : 940,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 1,200,000,000 원 기업 : 800,000,000 원 계 : 2,000,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)에스코알티에스 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552989-000357-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구의 사업화를 위한 기본 연구단계는 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 개발, 최적화된 구조형상, 유효성 검증, 성능검증의 단계로 표현할 수 있다. 새로운 개념의 지진격리장치에 대한 개념 및 기본 설계를 통해 선정된 설계파라미터의 영향과 최적화된 구조형상을 결정하기 위하여 선행적으로 ABAQUS 프로그램을 활용한 3차원 정밀 유한요소 해석을 수행하며 해석 결과의 비교·분석을 통한 설계의 유효성을 검증한다. 해석결과 안정적인 구조형상의 지진격리장치를 선정하여 안정적인 결과를 도출하였지만 보다 최적화된 실질적인 단면 및 구조 형상이 필요하므로 실대형의 모형을 제작하여 구조실험을 수행한다. 구조적 성능이 검증된 지진격리장치의 현장 적용 가능성 검증을 위하여 OPENSEES 프로그램을 활용한 프레임 모델을 개발하여 비선형 동적해석을 수행하여 설계가이드 라인을 완성한다. 실용화를 위한 단계는 현장적용을 위한 타당성 검토, 마케팅 전략 수립, 공사현장 적용, 제품화와 사업화 단계로 표현한다. 기술에 대한 제품화 및 실용화를 위해서는 공인인증이 필요하므로 테스트베드를 통한 유사환경에서의 실제 성능 검증을 수행하여 신기술을 신청을 통한 최종적인 성능을 인증한다. 사업화를 위하여 성능이 검증된 제품의 시공성, 경제성 등을 분석하여 타당성을 검토하고 마케팅 전략을 수립을 통한 제품을 판매하여 상용화 실적을 확보한다. 최종적으로 완제품의 대량 생산을 통하여 국내·외 시장에서의 사업화를 달성한다. [최종목표] 본 연구에서는 지진 규모 8.5에서도 구조물이 견딜 수 있는 새로운 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 개발을 통한 실용화 완성 및 사업화를 추진한다. 사업화를 위한 기본 연구단계로 마찰형 하이브리드 지진격리장치를 개발하고 최적화된 구조형상, 유효성 검증, 성능검증의 단계를 거친다. 먼저 새로운 개념의 지진격리장치에 대한 개념 및 기본 설계를 통해 선정된 설계파라미터의 영향과 최적화된 구조형상을 결정한다. 이를 위해 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 활용하여 3차원 정밀 해석을 수행하고 해석결과의 비교？분석을 통해 설계의 유효성을 검증한다. 해석결과를 토대로 안정적인 구조형상의 지진격리장치를 선정하고 최적화를 위해 실질적인 성능검증을 위해 실대형 모형을 제작하여 구조실험을 수행한다. 구조적 성능 검증 수행 후 지진격리장치의 현장 적용을 위해 OPENSEES 프로그램을 활용한 수치해석 모델을 개발하여 비선형 동적해석을 수행하고 설계 가이드라인을 완성한다. 실용화를 위한 단계로는 타당성 검토, 마케팅 전략수립, 실적확보, 사업화 단계로 구분할 수 있다. 마찰형 하이브리드 지진격리장치에 대한 제품화 및 실용화를 위해 테스트베드를 구축하여 유사환경에서의 실제 성능검증을 수행하고 신기술 신청을 통한 공인인증을 수행한다. 또한 사업화를 위하여 성능이 검증된 제품의 시공성, 경제성 등을 분석하여 마케팅 전략을 수립하고 제품을 판매하여 상용화 실적을 확보한다. 최종적으로 제품의 대량 생산을 통한 국내？외 시장에서의 사업화를 달성한다. [연구내용 및 범위] 본 연구에서는 새로운 개념의 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 실용화 및 사업화를 달성하기 위해 총 4단계를 통한 연구를 진행한다. 먼저 1단계에서는 기존 면진 받침으로 활용되던 시제품의 문제점을 보완하고 성능을 향상시킨 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 설계를 정립한다. 이를 위해 장치에 대한 기본 개념을 정립하고 설계변수에 의한 단면형상 선정 및 개념설계를 완성한다. 세부적인 연구내용으로는 기존 지진 규모 6.5-7.3에 견디게 제작된 지진격리장치의 내진성능 향상을 위해 지진 규모 8.5에서도 견딜 수 있는 새로운 개념의 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 개념을 정립한다. 지진격리장치를 구성하는 부속품에 활용되는 폴리우레탄, 고무, 철판 재료의 실험을 수행하여 도출된 결과 분석을 통하여 재료의 물리적 성능을 확보한다. 또한 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 실용화를 위하여 3차원 정밀 유한요소해석을 수행하여 장치의 거동을 재현하고 검증한다. 유한요소해석 결과의 비교？분석을 통하여 단면의 유효성과 타당성을 검토하고 최적화 설계변수를 선정하며 정형화된 설계수식을 개발한다. 2단계에서는 최적화된 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 시험체를 제작하고 구조실험을 수행하여 실질적인 성능 검증을 하여 실용화 방안을 모색한다. 세부적인 연구내용으로는 우수한 내진성능과 구조적 안정성을 갖는 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 요구 성능확보를 위하여 상세 설계 시 선정된 구조 현상에 부합하고 설계 변수를 반영한 시험체를 제작한다. 신뢰성 높은 실대형 구조실험을 위하여 지진격리장치를 장착한 구조물에 대하여 기술적 협의와 전문가 자문을 실시하고 정확한 실대형 구조실험을 위하여 국내외 실험 자료를 수집하여 실험을 위한 준비작업을 수행한다. 또한 요소 기술 시험체와 요소기술이 장착된 구조물 시험체에 대한 구조실험을 수행하고 실험결과 분석을 통하여 실질적인 성능을 검증함으로써 새로운 방식의 지진격리장치에 대한 기술 실용화를 위한 공학적 근거를 마련한다. 3단계에서는 성능이 검증된 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 제품화를 위하여 현장 적용 가능성에 대한 추가적인 연구를 수행하고 기술제품의 상용화를 위한 전략을 수립한다. 세부적인 연구내용으로는 내진 성능과 구조적 안전성이 향상된 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 규격화된 제품의 생산을 위하여 최적화 구조형상의 시스템을 구축한다. 마찰형 하이브리드 지진격리장치가 장착된 프레임 구조물을 설계하고 해석모델을 제작하여 실제 지진데이터를 활용한 추가적인 비선형 동적해석 수행으로 장치의 현장 적용 가능성을 검증한다. 최종적인 성능검증이 완료된 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 제품화를 위하여 체계화된 설계기법을 제시하고 설계예제, 설계 매뉴얼 등의 가이드라인을 작성한다. 실질적인 현장 적용성을 검증하기 위하여 테스트베드와 같은 실제 환경에서의 기술에 대한 구조적 안전성, 내진성능 등의 우수한 성능과 시공성·경제성·유지관리성 등을 분석한다. 마찰형 하이브리드 지진격리장치의 전략적인 상용화 방안을 모색하고 차별화된 장치의 신기술, 우수제품 등의 공인인증을 신청하고 기술실증을 완성하여 완제품을 생산한다. 4단계에서는 실용화된 완제품의 대량 생산을 통하여 사업의 최종목표인 기술 제품화 및 사업화를 달성하고 사업완료 후 목표 연간 매출액 100억 원 이상을 달성을 위한 계획을 수립한다. 제품화된 기술의 사업화 활성화를 위해 전문 컨설팅 회사와 마케팅 전략을 수립하고 활용하여 제품홍보를 수행한다. 제품화된 기술에 대한 유통망을 확보하여 대기업, 중소기업 등의 업체와 기술이전 및 협약 등 기술실시계약을 달성한다. 현장실적 확대를 위해 민관공서, 공공기관 등을 대상으로 기술 상용화 실적을 확보한다. 검증된 제품에 대하여 지속적인 공사실적 증가로 대량 생산을 통한 매출 증대로 국내의 기술사업화를 달성하며 추가적으로 대기업 공사 참여 방식으로 해외 시장을 개척한다. |
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| 색인어 | 한글 | 하이브리드 지진격리장치 | 면진받침 | 복원력 | 성능검증 | 실용화 및 사업화 |
| 영문 | Hybrid Earthquake Isolator | Seismic Isolation Bearings | Dynamic Stability | Performance Verification | Practicalization & Commercialization | |
| 최종보고서 | 규모 8.5의 지진에도 견딜 수 있는 혁신적인 하이브리드 지진격리장치의 상용화 기술개발 최종보고서.pdf | |||||