R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201818CTAP-C084726-05 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 대형 수리모형 실험시설 구축 | |||||
| 총 연구기간 | 2014-12-29 ~ 2019-03-31 | |||||
| 연구책임자 | 송현구 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
28명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 1,658,000,000 원 기업 : 640,526,500 원 계 : 2,298,526,500 원 |
총연구비 | 정부 : 9,465,000,000 원 기업 : 6,847,252,000 원 계 : 16,312,252,000 원 |
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| 연구기관명 | 한국농어촌공사 농어촌연구원 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
□ 수리 모형실험 인프라의 필요성 ○ 물 부족 문제, 기후변화 대응 등 국가 정책에 따른 현안사항의 선제적 대응과 물, 생태, 환경 등 분야의 융복합연구, 관련 인력양성 등이 가능한 연구 인프라가 필요하며, 해외사업 수요증가, 기업체의 물 분야 높은 기술수준 요구등에 따른 경쟁력 향상을 위해 세계적 규모의 초대형 수리 모형실험 인프라가 필요함 ○ 풍수해와 같은 자연재해에 대비할 수 있는 다양한 실험적 연구 수행을 위한 첨단 실험인프라 필요 □ 인프라의 정의 ○ 초대형 융복합 국제수리실험센터 정의 - 초대형 융복합 국제수리실험센터 (HIGH-Center) Hybrid International Grand Hydrosystem - Center : 우리나라 물 관련 건설산업의 세계 최고 수준의 경쟁력 향상을 목표로 초대형 수공구조물 및 하천 주변 유체의 수리학적 거동을 재현 및 분석할 수 있으며, 타 건설연구 인프라 실험실과 협업이 가능한 국제적 규모의 공동연구 및인력양성을 위한 세계적 규모 및 수준의 수리실험시설 - 초대형 : 250m×102m의 세계적 교무 실험시설 전체 실험실의 실내화로 전천후 실험공간, 실험 정밀도 확보 및 장비 노후화 방지 초대형 3축 트래버스 시스템 설치를 통한 최첨단 자동화 계측 시스템 구축 - 융복합 기반 : 그리드 시스템을 통한 타 인프라 시설과의 융합 연구 국제 수리실험 연구 & 교육 클러스터(IHRC)의 조성으로 수자원, 생태, 지하수, 환경, 구조, 지반 등 타 분야와의 복합연구가 가능한 시설계획 - 국제수리시험센터 : 농어촌연구원의 국제교육훈련센터와 연계한 국제 교육프로그램 구축 해외 유수 기관과의 공동연구, 해외 사업 기술지원 수행, 해외 교환연구원 및 해외 석, 박사 과정 파견 □ 제안 인프라 현황 ○ 실험공간 : 실험부지 25,040㎡, 서비스부지 21,148㎡ (해안수리시험연구동 저수조 면적 제외시 15,148㎡) 확보 및 지붕 설치 ○ 실험설비 - 기초수리 : 가변형 경사수로 2기, PIV 실험수로, 고정식개수로(PIV 겸용수로) - 소류력 : 고정식 급경사수로, 가변식 하도실험수로 - 유사 : 대형유사순환수로, 소형유사순환수로 - 응용실험 : 성층실험시설, 댐안전성 실험시설, 조석 실험시설 - 공동활용시설 : 저수조, 고수조, 펌프시설, 부정류 공급장치, 실험수 공급관로 [최종목표] □ 최종목표 ○ 실규모 대축척 첨단 수리모형실험이 가능한 HIGH-Center <초대형 융복합 국제수리실험센터> 구축 ○ 250m×102m 규모의 하천？하구역 실험시설 구축 ○ 초정밀 완전 자동화 계측 제어시스템 구축 ○ 3차원 전산유체 모델링을 위한 슈퍼컴퓨터 클러스터 구축 □ 세부목표 ○ 초대형 수리모형 실험시설 구축 - 250m×102m 규모의 실험공간 확보 - 최대 7.0㎥/s 규모의 유량 공급장치 확보 - 첨단 계측장비 개발을 위한 공작실 설치, 운영 ○ 초정밀 완전자동화 계측시스템 구축 - 120m×60m 규모의 최첨단 트래버스 자동화 계측시스템 구축 - 3D PIV, 3D LDV 등 최첨단 광학용 계측장비 도입 - 실시간 무선 중앙제어 계측시스템 도입 ○ 3차원 수치해석 슈퍼컴퓨터 클러스터 구축 - FLOW-3D, Delft3D 등 3차원 수치해석모델 도입 - 자동계측 시스템 및 수치해석을 위한 전용 서버 도입 - 센터내 별도의 전산실 운영 □ 주요 특징 ○ 하구(estuary)를 포함한 대하천의 대축척 실험이 가능한 초대형 실내 실험인프라 조성(HIGH-Center) ○ 미래 지향적인 세계 최대 및 최첨단 자동계측 인프라 구축 ○ 다양한 목적 및 초대형 모형 실험수요를 만족시킬 수 있는 시설 필요 ○ 국제적인 협업과 인력양성이 가능한 인프라 및 외부 실험인력에 대한 최상의 서비스 제공(국제교육훈련센터:RC-ITC) <연차별 목표> □ 1차년도 ○ 실험시설 요구성능 분석(국내외 실험인프라 사례 조사 등) ○ 실험시설 실시설계(각종 건축인허가, 설계도면 작성, 건축 시방서 작성 등) □ 2차년도 ○ 기초파일공사, 지하저수조 및 고수조 설치 ○ 실험수 공급관로 설치 ○ 실험설비/장비 사양설계 - 실험설비 : 대형 유사순환 수로, 소형 유사순환 수로, 급경사 수로, 가변 하도실험 수로, 고정식 개수로, PIV 실험수로, 가변 경사 수로 - 실험장비 : 3D-PIV, 3D-LDV, LS-PIV 등 최첨단 계측장비 □ 3차년도 ○ 대형 수리모형 실험시설 토목 및 건축공사 ○ 실험설비/장비 사양설계 완료 ○ 대규모 트래버스 자동화 계측시스템 구축 ○ 실험시설 운영자 양성교육 □ 4차년도 ○ 대형 수리모형 실험시설 외부 마감공사 ○ 실험설비 시공 및 장비 구매 ○ 대규모 트래버스 자동화 계측 시스템 구축 완료 ○ 수치해석 연구를 위한 슈퍼 컴퓨터 클러스터 구축 ○ 실험시설 연계 방안 및 중장기 운영 계획 수립 [연구내용 및 범위] □ 추진전략 ○ 연구목표 : 세계 최고의 HIGH-Center <초대형 융복합 국제수리실험센터> 구축 ○ 추진전략 - 초대형 최첨단 국제수리실험센터 구축 - 융복합 연구 활성화를 통한 수요 창출 - 국제 수준의 전문인력 양성 ○ 세부추진과제 - 250m×102m 규모의 초대형 실험시설 구축 - 완전 무인 자동화 계측 시스템 구축 - 최첨단 3차원 수치해석 서버 구축 - 유관기관 및 ASV 협의체 공동연구 - 국제 교류활성화를 통한 협력 강화 - 대규모 국책사업 및 국내기업의 해외 진출사업 기술지원 - 해외 교환연구원 제도로 수리실험 전문인력 양성 - 국제교육훈련센터(RC-ITC)와 연계한 국내 및 해외 인력 양성 - 인근대학교와 협약을 통한 전문교육 용도 활용 □ 구축 시설 제원 - 실험시설 공간 : 실험부지 : 25,040㎡, 서비스부지 : 15,148㎡, 지붕 설치 - 기초수리 : 가변경사수로 : 38.5m×2.0m×2.0m 고정식개수로(PIV실험 겸용 수로) : 41.45m×1.5m×2.0m PIV실험수로 : 41.45m×1.0m×1.0m 가변경사수로 : 44m×0.8m×1.0m (현물) - 소류력 : 고정식 급경사수로 : 53.2m(L)×8m(H), 가변식 하도실험수로 : 25m(L)×8m(H) - 유사 : 대형유사순환수로 : 3m×113.5m (최대공급유량 : 1.0㎥/s), 소형유사순환수로 : 1m×38.5m (최대공급유량 : 0.3㎥/s) - 응용실험 : 성층실험 : 온도/밀도 제어설비, 독립순환펌프 댐안전성실험 : 댐수조 8m(B)×9m(L)×3.6m(H) (현물) 조석실험 : 조석발생장치 8조(15m(L)×0.4m(H) (현물) - 공동활용시설 저수조 : 39,377㎥, 고수조 : 2,203㎥, 최대공급유량 : 7.0㎥/s 부정류공급장치(최대유량 : 1㎥/s, 수위계 및 유량계 연동) - 첨단실험장비 3D PIV+PLIF 1식, 3D LDV 1식, 3D 지형스캐너 자동계측 트래버스 시스템 (120m(L)×60m(B)) 등 □ 연구인프라 활성화 전략 ○ 첨단 수리실험 인프라의 개방과 공유를 통한 활성화 - 인근 대학과의 MOU 체결을 통해 공동연구 및 학생 교육목적의 인프라 활용 활성화 - 한국수자원공사 등 물관리 대표기관과 수리실험 인프라 공동활용 기술협약 체결(2014년 9월 협약 체결) - 수리실험 인프라 활용을 원하는 모든 기관 및 대학에 적극 개방하여 공동연구 및 융합연구 활성화 ○ 초대형 수리모형실험이 가능한 초대형 수리실험 인프라 구축 - 농어촌연구원에서 기 구축한 수리종합시험연구동과의 연계를 통해 초대형 인프라 구축 (250m×102m) - 기존의 시설과 연계하여 최대 7.0㎥/s 규모의 유량공급시설 확보 - 하구역을 포함한 대하천, 100km 규모의 초장대 방조제 등의 모형실험이 가능한 실험실 공간 확보 - 실규모에 가까운 대축척(Large Scale) 모형실험 수행 ○ 최첨단 계측시설 도입을 통한 연구 신뢰도 확보 - 자동화 계측을 위한 최첨단 정밀 트래버스 시스템(120m×60m) 도입 - 수치해석 및 자동계측 제어시스템을 위한 전용 서버 구축 |
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| 색인어 | 한글 | 초대형 수리실험시설 | 수리모형실험 | 융복합 연구 | 정밀 계측 시스템 | 자동 트래버스 시스템 |
| 영문 | Grand Hydrosystem Facility | Hydraulic Experiment | Hybrid Research | High Accuracy Measurement System | Automatic Traverse System | |
| 최종보고서 | 최종보고서.pdf | |||||