R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201515CRTI-B063773-04 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술지역특성화사업 | |||||
| 연구과제명 | 높은 파도에 따른 해안피해를 최소화하기 위한 수중 구조물 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2012-11-21 ~ 2016-11-20 | |||||
| 연구책임자 | 김화중 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
8명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
20명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 1,257,000,000 원 기업 : 474,850,000 원 계 : 1,731,850,000 원 |
총연구비 | 정부 : 5,148,000,000 원 기업 : 1,862,350,000 원 계 : 7,010,350,000 원 |
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| 연구기관명 | 경북대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001782-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
최근 해안 침식의 방지목적으로 인공리프에 대한 관심이 고조되고 있는 실정이다. 인공리프는 수면 하에 설치되는 구조물로 그에 따른 설계는 제체의 파괴에 대한 피복층 블록 또는 사석의 이동에 주안을 두고 진행되고 있다. 기존 연구에 따르면 해안침식 저감기술의 연구개발 흐름은 강성공법>연성공법>복합공법 등의 순서로 진행되고 있고, 더욱 효율적인 공법을 위해 다양한 소재의 개발도 진행되고 있는 것으로 판단되므로 기초기술 확립 및 실용화를 위해서는 요소기술에 관한 연구 외에도 제조단가 및 효율 면에서 경제성을 해결할 수 있는 상업적 연구가 병행되어야 할 것으로 보고되었다. 또한 대구경북권을 포함한 동해안의 해안침식 저감기술 개발을 위해서는 동해안 지질과 지형 특성 등에 적합한 기술개발이 필요하며, 이를 위해서는 지형특성, 침식원인의 분석과 지형특성에 적합한 기술의 도출 및 기술개발 추진방향의 정립, 연구개발 비전 및 추진전략 등의 심도 있는 연구 수행이 필요하다. 따라서 본 연구에서는 이러한 사전연구를 토대로 한 이상 고파랑 제어를 위한 다기능 잠제형 인공리프 및 친환경 재료 개발을 위한 목적으로 2세부과제로 나누어 연구를 진행하며 각 세부는 해양설치용 다기능 인공리프 개발과 해양설치용 인공리프 블록의 친환경 재료 개발에 관한 연구로 이루어진다. 먼저 1세부과제를 살펴보면 해양설치용 다기능 인공리프 개발을 모토로 하여 (1) 기존 인공리프 콘크리트 블록의 파랑제어 및 안정도 개선(경상대학교), (2) 파랑제어기능, 어초기능, 제체피복기능 등을 겸비한 다기능블록의 최적형상 개발(관동대학교), (3) 개발된 다기능블록을 사용한 인공리프의 최적 형상 개발(대영 엔지니어링), (4) 인공리프 설계 및 시공 기술 개발(삼성물산), (5) 인공리프의 실해역 성능평가 및 모니터링(한국해양과학기술원)에 관한 연구로 각각 5개 세세부과제로 나누어 연구를 진행하고자 한다. 2세부과제는 해양설치용 인공리프 블록의 친환경 재료 개발을 모토로 하여 (1) 해양 설치용 인공리프 블록을 위한 고중량, 고밀도, 다공성 등을 고려한 콘크리트 잠제와 블록 연결재의 개발(경북대학교), (2) 친환경 탈형을 위한 콘크리트 및 거푸집 개발(영남대학교), (3) 무시멘트 등 친환경 콘크리트 개발 및 해양 설치용 인공리프 블록의 친환경성 평가 기준 개발(한국건설생활환경시험연구원)에 관한 연구로 각각 3개 세세부과제로 나누어 연구를 진행하고자 한다. 이러한 이상 고파랑 제어를 위한 다기능 잠제형 인공리프 및 친환경 재료 개발에 대한 연구결과들을 통해 거시적으로 동해안의 지형 특성 및 해안침식 원인을 분석하고 이상 기후에 의한 동해안의 해안침식을 방지하는 것을 주요 연구개발 목적으로 한다. [최종목표] 연구단의 최종목표는 각 세부과제별로 다음과 같이 요약하였다. 1세부과제의 각 세세부과제별 최종목표는 다음과 같다. (1) 기존 인공리프 콘크리트 블록의 파랑제어 및 안정도 개선(경상대학교) ○ 블록 및 인공리프 형상과 지형학적 영향이 검토 가능한 수치해석모델 구축 ○ 수치해석을 이용한 블록형상의 기능별 메커니즘 파악 및 확립 ○ 연안특성에 따른 다기능 인공리프의 성능 극대화 방안 도출 ○ 실해역 수치모의를 통한 인공리프 기능 검토 (2) 파랑제어기능, 어초기능, 제체피복기능 등을 겸비한 다기능블록의 최적형상 개발 (관동대학교) ○ 기존 인공리프의 파랑제어 및 안정성 검토를 통한 신형식 다기능 블록형상 제안 ○ 신형식 다기능 블록형상의 도출 및 성능 검토 ○ 개발된 블록을 이용한 인공리프의 내파성능 및 최적기능 검증 ○ 모니터링/수치해석 결과를 반영한 성능개선방안 도출 (3) 개발된 다기능블록을 사용한 인공리프의 최적 형상 개발(대영 엔지니어링) ○ 국내ㆍ외 인공리프 설계사례 및 설계기준, 개선사항 검토 ○ 다기능 블록을 사용한 인공리프 최적 형상 설계기술 개발 ○ 최적 평면배치 설계기술 개발 (4) 인공리프 설계 및 시공 기술 개발(삼성물산) ○ 인공리프 설치해역의 현장시공 자료분석 ○ 블록형상의 경제적 현장시공기술 구축 ○ 설치대상 해역선정을 위한 상세시공조건 평가 및 공정별 시공기술 개발 ○ 공종별 시공관리기술 구축 및 시공메뉴얼 확립 (5) 인공리프의 실해역 성능평가 및 모니터링(한국해양과학기술원) ○ 기존 및 개발 인공리프의 성능평가를 위한 실해역 모니터링시스템 구축 ○ 인공리프 설치예정 해역에 대한 사전 모니터링 실시 ○ 실해역 성능확보를 위한 실해역 모니터링시스템 적용 ○ 지속적인 성능평가를 위한 인공리프 모니터링(기초) 메뉴얼 구축 2세부과제의 각 세세부과제별 최종목표는 다음과 같다. (1) 해양 설치용 인공리프 블록을 위한 고중량, 고밀도, 다공성 등을 고려한 콘크리트 잠제와 블록 연결재의 개발(경북대학교) ○ 산업폐기물을 이용한 고중량, 고밀도 콘크리트 기술개발 ○ 해양환경 하에서의 콘크리트의 고내구화 기술 개발 ○ 해양생태개선을 위한 콘크리트의 표면 다공성 기술개발 및 기능성 콘크리트 기술개발 ○ 해양환경에 적합한 연결재 소재 선정 및 해양환경 하에서의 연결재 구조적 성능 평가 ○ 연결재를 적용한 인공리프 블록 구조체 제작 및 성능평가 (2) 친환경 탈형을 위한 콘크리트 및 거푸집 개발(영남대학교) ○ 해안오염의 원인이 되는 이형제 사용을 저감할 수 있는 거푸집 소재 선정·개발 ○ 고내구성 유황폴리머콘크리트의 품질 개선 및 해양환경에 적용성 검토 ○ 생산효율성을 높이기 위하여 거푸집 조립 및 해체가 용이한 체결장치 개발 ○ 양생작업의 편의성을 도모하기 위하여 발열체를 부착한 거푸집 개발 (3) 무시멘트 등 친환경 콘크리트 개발 및 해양 설치용 인공리프 블록의 친환경성 평가 기준 개발(한국건설생활환경시험연구원) ○ 친환경 콘크리트 제조를 위한 황토 고화재 개발 및 성능평가 ○ 무시멘트계 해양 인공리프 블록의 조강성 증진 자극제 최적화 기술개발 ○ 알칼리 용출 저감, 중금속 용출 억제, 내황산염 친환경 해양 인공리프 블록 개발 ○ 해양설치용 인공리프 블록의 친환경성 평가기준 개발 ○ 친환경 인공리프 블록의 표준화 가이드라인 제시 [연구내용 및 범위] 연구내용 및 범위는 각 세부과제별로 다음과 같다. 1세부과제의 각 세세부과제별 연구내용 및 범위는 다음과 같다. (1) 블록형상에 대한 기능별 메커니즘 확립 및 인공리프의 성능 극대화 기술 개발 ○ 3차원 파동장모델과 지형변화모델을 결합한 3차원 직접수치시뮬레이터를 개발함. ○ 다기능 블록형 인공리프의 3차원 형상에 따른 수리특성 검토와 다기능 블록형 인공리프 주변의 흐름 제어기술 개발 및 국부세굴 제어기술을 개발함. ○ 파랑/인공리프/표사간의 상호작용 해석을 위한 3차원 직접수치모델의 메뉴얼을 개발함. (2) 복합기능 블록형상의 개발 및 이를 이용한 인공리프의 수리적 특성 검토 ○ 2세부과제와 연계하여 친환경 재료를 이용한 블록의 수리학적 특성에 대한 단면 수리모형실험을 실시함. ○ 2세부과제에서 개발된 고중량, 고밀도, 다공성 친환경재료를 이용한 블록 형상 결정을 위한 수리모형실험을 실시함. ○ 수리모형실험 자료에 기초한 동해안 해역에 적합한 인공리프 평면배치 및 설치 수심 기준을 수립함. (3) 동해안 해역의 적용성을 고려한 경제적 설계 기술 개발 ○ 국내ㆍ외 인공리프 설계사례조사？분석하고 기존 인공리프 설계기법 개선사항을 제시함. ○ 2세부과제에서 제시된 블록을 이용한 최적 인공리프 형상 설계 방안 도출과 인공리프 주변 세굴방지 설계 방안을 도출함.(수리 및 수치모형실험 결과 연계) ○ 3차년도와 연계하여 최적 평면배치 방안을 도출하고 다기능 인공리프 설계 메뉴얼을 구축함. (4) 대상해역을 고려한 친환경 시공기술 개발 ○ 수리실험 및 수치해석결과로부터 제안된 복합기능 블록형상에 대한 제작 및 설치 성능을 검토함. ○ 실해역 사전 모니터링 결과를 기초로 인공리프 시공에 대한 상세조건을 평가함. ○ 실해역 현장환경을 반영한 인공리프 시공단계별 현장관리 기술을 개발함. (5) 실해역 현장 모니터링을 통한 기존 및 개발 인공리프의 성능 평가 ○ 목적별 최적 모니터링을 위한 모니터링 요소 및 계측장비 운영기술을 제안함. ○ 인공리프의 성능검토 및 시공조건 검토를 위한 설치예정해역의 사전 모니터링 및 사전 모니터링 결과와 연계하여 인공리프 설치해역에 대한 성능 모니터링을 실시함. ○ 인공리프 설치 전.후의 모니터링 실시를 통한 신개념 모니터링 시스템의 개선하고 해빈류의 특성을 파악하고 모니터링의 최적 요소 선정 및 기초 메뉴얼을 구축함. 2세부의 각 세세부별 연구내용 및 범위는 다음과 같다. (1) 해양 설치용 인공리프 블록을 위한 고중량, 고밀도, 다공성 등을 고려한 콘크리트 잠제와 블록 연결재의 개발 ○ 산업부산물 및 혼화재료 등을 혼입한 콘크리트의 염해방지 특성을 평가하고 분석함. ○ 유용 미생물 및 기능성 물질 혼입에 따른 인공어초 활성화 특성을 평가함. ○ 블록의 최적 형상 및 사이즈를 설계하고 블록 연결재 결합방법의 최적방법을 설계함. (2) 친환경 탈형을 위한 콘크리트 및 거푸집 개발 ○ 조립 및 해체 작업이 용이한 체결장치 설계 및 적용사례를 조사함. ○ 제품 생산을 위한 유황폴리머콘크리트의 Workability개선, 제로시멘트 콘크리트와 유황폴리머콘크리트의 내구성(염해)을 비교함. ○ 실물모형 시제품 제작 시 도출된 문제점의 원인을 분석하고 해결방안을 모색함. (3) 무시멘트 등 친환경 콘크리트 개발 및 해양 설치용 인공리프 블록의 친환경성 평가 기준 개발 ○ 해양환경(침지/간만/비말) 조건하 인공리프 블록의 내구성을 평가분석하고 정립함. ○ 무시멘트계 모르타르의 중금속 용출 억제 성능평가 및 내황산염 물성을 평가함. ○ 해양환경폭로시험을 통한 실증 시험 및 개발된 친환경 콘크리트 실용화 기술개발을 수행함. 이와 같이 연구를 진행함에 있어 1세부과제와 2세부과제는 세세부과제간 관련 연구에 적극적으로 협력하여 연구를 수행하도록 한다. |
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| 색인어 | 한글 | 인공리프 | 다기능 | 블록 | 해안 침식 | 친환경 |
| 영문 | Artificial reef | Multi-function | Block | Costal erosion | Eco-friend | |
| 최종보고서 | 최종보고서_이상고파랑인공리프연구단_총괄.pdf | |||||