R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201109기술혁신B01 | |||||
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| 연구사업명 | 건설기술연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 첨단 복합소재 교량용 방호울타리 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2009-10-26 ~ 2012-10-25 | |||||
| 연구책임자 | 김승억 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
3명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
16명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 397,000,000 원 기업 : 140,000,000 원 계 : 537,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 800,000,000 원 기업 : 320,000,000 원 계 : 1,120,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 세종대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
1. 도로 방호울타리 충돌사고 시 차량의 추락과 충격으로 인한 귀중한 생명과 막대한 재산 피해 발생. 경찰청에서 발행한 2007년 교통사고 통계에 따르면 방호울타리와 차량의 충돌사고는 총 5,032건 발생하여 사망 970명 부상 7,011명 발생하였음. 국민 의식 수준의 향상으로 도로 방호울타리는 단순 방호시설이 아닌 충격 흡수형 방호시설이 요구됨2. 교량의 방호울타리 대형차량 충돌 시 추락을 방지할 수 있는 강도와 소형차량 충돌 시 충격흡수 능력을 모두 갖추어야 함. 그러나 현재 콘크리트 방호울타리인 경우 강도와 강성은 우수하나 소형차량 충돌 시 충돌 흡수 능력이 매우부족하여 인명 피해가 발생함. 알루미늄 방호울타리의 경우는 충격흡수 능력은 우수하나 강도가 부족하여 차량의 추락에 의한 인명 피해가 발생함 3. 콘크리트 방호울타리와 알루미늄 방호울타리의 장점만을 살린 교량 방호울타리 시스템의 개발이 필요함. 복합소재 방호울타리는 강도는 강재와 비슷하여 대형차량의 추락을 방지할 수 있고, 강성은 강재의 1/4, 알루미늄의 2/3로서 소형차량 충돌 시 알루미늄 방호울타리보다 충격 흡수 능력이 뛰어남 [최종목표] 1. 본 연구의 최종 목표는 강도 및 충격 흡수 능력이 우수하여 인명을 확실히 보호할 수 있는 첨단 복합소재 방호울타리를 개발하는 것임 2. 궁극적으로 교량용 방호울타리로 가장 많이 사용되는 SB4 급 및 SB5 급 복합소재 방호울타리 제품을 개발하여 상용화하는 것임 [연구내용 및 범위] 1. 복합소재 방호울타리 관련 자료 수집 - 국내외 학술지에서 복합소재 방호울타리 관련 자료 조사 - 국외 복합소재 업체의 상용화된 방호울타리 현황 조사 - 국외 복합소재 방호울타리의 설치 현황 조사 2. 복합소재 선정 및 적층설계 - 첨단 복합소재 재료 검토 및 선정 - 강도 및 충격성능이 우수한 섬유 및 수지 조합 결정, 섬유 및 수지의 혼합비율 결정 - 강도, 강성 및 가격 효율성을 고려한 유리섬유 복합소재의 적층설계 3. 복합소재 방호울타리 설계 - 조망 및 미관을 고려해서 복합소재 방호울타리의 최적 형상 결정 - 차량 충돌 시 충분한 성능을 가질 수 있도록 복합소재 방호울타리의 단면 및 두께 결정 4. 복합소재 방호울타리 컴퓨터 시뮬레이션 - 충돌해석 분야에 광범위하게 사용되고 있는 LS-DYNA를 사용하여 충돌해석 수행 - 복합소재는 multi layer composite material 요소로 모델링하며 섬유각도 고려 - 수치해석 결과인 이력거동 및 에너지 소산능력 등에 대한 분석을 통하여 강도와 충격 흡수 능력이 우수한 방호울타리 단면 결정 - 유한 요소 해석 기법을 활용하여 최적화된 방호울타리의 형태와 두께를 결정함으로서 많은 예산이 투입되는 샘플제작 및 충돌시험 횟수를 최소화함 - 충돌 후 시간 경과에 따른 방호울타리의 변형 형상을 분석함 5. 복합소재 방호울타리 제작 - 제작방법으로는 filament winding, pultrusion, tape laying, resin transfer molding 등이 있으며 본 연구에서는 일정한 단면으로 대량생산이 가능한 인발성형법(pultrusion)을 사용 - 유리섬유와 첨단 수지를 사용하여 첨단 복합소재 방호울타리 제작 6. 복합소재 방호울타리 실차 충돌시험(SB4급, SB5급) - 국가공인 시험기관인 교통안전공단에 용역을 의뢰하여 충돌시험을 수행할 것임 - 충돌 속도, 충돌 각도 및 기준 충격도 등은 시험 기준에 의하여 실시할 것임 7. 복합소재 방호울타리 실용화(SB4급, SB5급) - 복합소재 방호울타리 지적재산권 신청 특허 출원 및 등록 신기술/신제품 인증 - 복합소재 방호울타리 제품 상용화 |
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| 색인어 | 한글 | 방호울타리 | 비선형비탄성해석 | 교량 | 복합소재 | 강재 |
| 영문 | Guard Rail | Nonlinear Inelastic Analysis | Bridge | Composite Material | Steel | |
| 최종보고서 | 첨단 복합소재 교량용 방호울타리 개발 최종보고서.pdf | |||||