R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818SCIP-B066321-06 | |||||
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| 연구사업명 | 건설기술연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 고수압 초장대 해저터널 기술자립을 위한 핵심요소 기술개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2013-06-01 ~ 2018-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 이인모 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
37명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 4,300,000,000 원 기업 : 1,445,000,000 원 계 : 5,745,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 25,787,500,000 원 기업 : 9,407,100,000 원 계 : 35,194,600,000 원 |
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| 연구기관명 | 고려대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
-글로벌 시대를 맞이하여 교통네트워크 허브 구축을 위한 [해저터널 기술개발]은 대륙간 또는 국가 간을 연결하는 접근성 확보에 매우 필요하며, 고수압 조건에서 해저터널 기술을 확보하고 통합 방재 및 운영 기술을 확보하여 다목적 하이브리드 해상 인프라 구축을 위한 필수불가결한 핵심 기술임. -국내 자립형 해저터널 건설기술 확보를 위하여 수압조건으로 현재까지 국내에서 수행한 최대 10bar 보다 상향치를 제시하였고, 통상 20bar를 초과하는 수압이 작용하는 조건은 경제성이 낮다는 판단 하에 수압조건은 20bar로 적용함. 또한 국외 해저터널(계획중, 시공중, 시공완료) 연장은 50km 이상인 조건이 매우 드물기 때문에 호남-제주 해저터널의 연장을 고려검토하여 연장조건은 50km를 적용함. [최종목표] -본 과제의 최종목표는 국내 기술이 전무한 대륙간, 도서간, 연육간을 연결하는 해저지반 지하에 건설되는 초장대(연장 50km 이상) 고수압(수압 20bar 이상)을 받는 해저터널 건설에 필요한 지질조사, 설계 및 시공, 방재 및 유지관리 등을 망라하는 핵심 설계 및 시공요소에 대한 국내 기술을 확보하는 것임. -이를 위하여 구체적으로는 ① 고심도 고수압 조건을 반영할 수 있는 초장대 해저터널 계획을 위한 최적 지질·지반조사 기술 확보, ② 미흡한 국내 해저터널 건설 기술 수준(선진국 대비 40∼70% 수준)을 개선할 수 있는 해저터널 설계·시공을 위한 핵심 요소 기술 개발, ③ 내진 설계 기술, 굴진면 안정화 기술, 고수압하 세그먼트 이음부 방수기술 개발을 통한 해저터널 설계·시공 시 안정성 평가 기술 개발, ④ 공기압 제어 기술 확보, 화재 진압 및 내화 시스템 개발, 고정압 축류팬 개발을 통한 해저터널의 화재 및 유지관리 기술을 목표로 설정함.. [연구내용 및 범위] -본 연구의 최종목표는 초장대(연장 50km 이상) 고수압(수압 20bar 이상)을 받는 해저터널 건설을 대상으로 하여, 1) 초장대 해저터널 계획을 위한 최적 지질·지반조사 기술 개발, 2) 해저터널 설계·시공을 위한 핵심 요소 기술 개발, 3) 해저터널 설계·시공 시 안정성 평가 기술 개발, 4) 초장대 해저터널의 화재 및 유지관리 기술 개발로 총 4가지 연구 과제로 나뉘며 해저터널의 조사-설계-시공 전 단계를 아우르는 실용화 기술 개발임. -글로벌 시대를 맞이하여 교통네트워크 허브 구축을 위한 [해저터널 건설 기술 자립화]는 대륙간 또는 국가간을 연결하는 접근성 확보에 매우 필요하며, 고수압 조건에서 해저터널 기술을 확보하고 통합 방재 및 운영 기술을 확보하여 다목적 하이브리드 해상 인프라 구축을 위한 필수불가결한 핵심 기술임. -본 연구과제에서는 해저터널 건설에 있어서 특화된 기술을 개발하고자 하며, 호남-제주 해저터널 등, 국내에서 현재 시공 중이거나 계획 중인 해저터널을 대상으로 하고자 함. -국내 자립형 해저터널 건설기술 확보를 위하여 수압조건으로 현재까지 국내에서 수행한 최대 10bar 보다 상향치를 제시하였고, 통상 20bar를 초과하는 수압이 작용하는 조건은 경제성이 낮다는 판단 하에 수압조건은 최대 20bar로 적용함. 또한 국외 해저터널(계획중, 시공중, 시공완료) 연장은 50km 이상인 조건이 매우 드물기 때문에 호남-제주 해저터널의 연장을 고려？검토하여 연장조건은 50km를 적용함. -따라서, [해저터널 건설 기술 자립화] 기술의 정의는 대륙간, 도서간, 연육간을 연결하는 해저지반 지하에 건설되는 초장대(연장 50km 이상) 고수압(수압 20bar 이상)을 받는 해저터널 건설에 필요한 지질조사, 설계 및 시공, 방재 및 유지관리 등을 망라하는 핵심 설계 및 시공요소에 대한 국내 기술 확보를 의미함. 이를 위하여 구체적으로는 ① 고심도 고수압 조건을 반영할 수 있는 초장대 해저터널 계획을 위한 최적 지질·지반조사 기술 확보, ② 미흡한 국내 해저터널 건설 기술 수준(선진국 대비 40∼70% 수준)을 개선할 수 있는 해저터널 설계·시공을 위한 핵심 요소 기술 개발, ③ 내진 설계 기술, 굴진면 안정화 기술, 세그먼트 이음부 방수 기술 개발을 통한 해저터널 설계·시공 시 안정성 평가 기술 개발, ④ 공기압 제어 기술 확보, 화재 진압 및 내화 시스템 개발, 고정압 축류팬 개발을 통한 해저터널의 화재 및 유지관리 기술을 목표로 설정함. -본 과제는 20bar 고수압 조건에서도 세그먼트 조립으로 안전성을 확보할 수 있는 기계화시공(Shield TBM)에 초점을 맞추어 연구를 진행하며 일부 굴착 및 발파(NATM)공법에 대한 연구도 진행함. 또한 50km 이상의 초장대 해저터널은 환기 및 방재기술을 고려할 때 기획연구에서 제시한 바와 같이 철도터널로 계획하는 것이 불가피하므로 철도터널을 대상으로 하여 연구의 초점을 맞추었음. [제1세부과제] 초장대 해저터널 계획을 위한 최적 지질지반조사 기술 개발 제1요소기술 : 인공섬을 고려한 가상 해저터널 설계 기술 개발 제2요소기술 : 대심도 해저지반 및 지질정보 해석 기법 개발 제3요소기술 : 초장대 해저터널 설계 정수 도출을 위한 평가 기술 개발 [제2세부과제] 해저터널 설계·시공을 위한 핵심 요소 기술 개발 제1요소기술 : 해저터널 자동화 설계·시공 및 리스크 평가 기술 개발 제2요소기술 : 고수압 조건의 해저터널 시공 중 차수 및 보강 기술과 버력처리 기술 개발 제3요소기술 : 유입수 제어 및 관리방안 개발 제4요소기술 : 내염해성 해저터널 지보재 개발 [제3세부과제] 해저터널 설계·시공 시 안정성 평가 기술 개발 제1요소기술 : 고수압 해저터널의 안정성 해석 및 내진 설계 기술 개발 제2요소기술 : TBM 시공을 위한 고수압 굴진면 안정화 기술 개발 제3요소기술 : 고수압하에서 세그먼트 이음부 방수 기술 [제4세부과제] 초장대 해저터널의 화재 및 유지관리 기술 개발 제1요소기술 : 인공섬 최소화를 위한 30km급 환기 및 공기압 제어기술 제2요소기술 : 100MW급 화재 대응 시스템 및 내화시스템 개발 제3요소기술 : 해저터널 대피환경 확보를 위한 연기확산 방지기술 개발 제4요소기술 : 고수압 초장대 해저터널IT기반 실시간 유지관리 기술 개발 |
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