| 연구개발개요 |
◆ 본 연구는 지속가능한 수소에너지 공급을 위해 지진, 폭발 및 지반침하 등으로 인한 수소 이송 시스템의 잠재적 위험 요소를 저감 시키고자 벨로우즈 타입 적용 지진 안정성이 향상된 기존 도시가스 배관의 수소이송을 위한 연결부의 저비용 내진 보강 공법에 대한 방안을 제시하고자 함. ◆ 본 연구는 ① 기존 매립배관의 국내외 지진, 폭발 및 지반침하등의 외부 이벤트에 의한 피해사례/원인분석 및 손상네트워크 분석을 수행 파괴모드 정의 ② 수소 이송 배관 시스템의 지진대응형 신축이음 형상연구 및 상세 설계[그림 12], ③ 벨로우즈 타입 신축 이음관의 구조적 내진 성능검증 실험 ④ 극저온 내압가스적용 수소 이송대비 신축이음관의 지진 안전성 평가 ⑤ 벨로우즈 타입 적용 저비용 내진 공법 적용 수소이송 신축이음관의 성능 평가 분석 및 고충실도 시뮬레이션에 의한 내진 성능 및 지진 안전성 평가 실시.◆ 기존 도시가스 기반 수소이송 에너지의 안정적 공급을 위해 개발된 벨로우즈형 연결부의 실험적 검증과 고충실도 해석 모델을 기반으로 한 지반 운동의 불확실성 요소에 대한 내진 성능 확보 및 보강에 대한 연구를 위해서는 지반-매립배관 상호작용에 의한 배관 라인의 거동분석이 반드시 이루어져야 하며, 이에 따라 결과적으로 가스 누출에 의한 폭발과 같은 2차 피해 예방. ◆ 본 연구에서 제시하고자 하는 기존 도시가스기반 수소 이송 시스템의 벨로우즈 타입 적용 신축이음연결부의 실험적/해석적 성능 평가를 기반으로 수소 이송 시스템에 대한 지진 안전성 적용과 국민 수용성 증대를 위한 기초 자료 확보와 수소가스 이송을 위한 매립 배관의 내진 안정성 설계를 위한 가이드라인 제시 등과 같은 데이터를 확보 할 수 있을 것을 기대함.◆ 향후 수소이송 네트워크의 상태 진단 및 상태 감시 기술 적용에 있어 파괴 모드 분석과 지진 등 외부 이벤트에 의한 수소 이송 시스템의 안전성에 대한 빅데이터 기반 인공지능 손상도 예측과 스마트유지관리 및 의사결정 시스템을 위한 기초 자료 확보 기여를 기대 함.
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| 최종목표 |
● 수소이송망 파이프라인 내진보강 적용 벨로우즈형 신축이음관정적 성능 실험데이터 기반 해석적 모델 구축 ● 지진대응형 벨로우즈 신축이음관의 내진성능평가를 위한 구조시험● 수소이송망 파이프라인 내진보강 적용 벨로우즈형 신축이음관 시험 제작● 수소이송망 파이프라인 내진보강 적용 벨로우즈형 신축이음관 동적 성능 실험데이터 기반 해석적 모델 구축 ● 수소이송망 파이프라인 내진보강 적용 벨로우즈형 신축이음관 내진보강성능평가를 위한 동적성능구조시험 ● 수소이송망 파이프라인 내진보강 적용 벨로우즈형 신축이음관 최적모델 제작
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| 연구내용 및 범위 |
● 시험기반 내진성능 및 변위순응능력 평가기술 개발● 국내외 시험기반 매립배관 신축이음관의 내진 성능평가 사례 조사/분석● 지진대응형 벨로우즈 신축이음관의 조건별 구조성능평가를 위한 정적 시험● 재료물성 및 비선형특성 확인을 위한 재료시험● FE 모델 신뢰성 향상을 위한 벨로우즈 신축이음 재료의 극한비선형 거동 분석● 지진 대응형 신축이음관 설계 조건별 시험 설계/구성 및 시험입력하중의 정의● 구조성능 및 변위 순응 성능 평가를 위한 정적 구조시험● 동적하중재하에 의한 지진대응형 벨로우즈 신축관이음 적용 매립배관의 내진성능평가● 동적 성능평가를 위한 입력하중조건 정의 ● 내압가압 지진대응형 벨로우즈 신축이음관의 동적 하중 재하 시험● 내진성능/보강 평가기술 개발을 위한 동적/정적 시험결과 비교 분석● 극저온 가스 이송을 고려한 내압 가압 지진대응형 벨로우즈 신축이음관의 내진 성능 및 보강 적용성 분석● 실험적 데이터 기반 저비용 고효율 내진성능 확보를 위한 도시가스기반 수소이송 벨로우주형 신축이음관 적용 매립배관 해석적 평가● 국내외 설계기준 및 내진성능평가/해석적 연구 사례 조사● 벨로우즈 신축이음관 정적 성능 실험 데이터 기반 해석적 모델 구축● 실험데이터 기반 벨로우즈 신축이음관 인장-압축 시험 기반 3D 고충실도 수치해석 모델 구현● 정적 시험 기반 벨로우즈 신축이음관 배관 한계상태 평가 ● 실험데이터 기반 벨로우즈 신축이음관 동적성능 평가 기반 고충실도 해석 모델 구현● 지반-구조물(벨로우즈 신축이음관) 상호작용(Soil-Structure Interaction (SSI)) 모델 구현● 벨로우즈 신축이음관 매립배관 실험적성능 기반 한계상태 평가에 따른 고충실도 해석적 모델 기반 지진 취약도 평가 ● 경주/포항 고주파 지진에 따른 벨로우즈 타입 적용 내진 보강에 대한 취약도 변화 기반 지진 안전성 평가 ● 저비용 고효율 내진성능 확보를 위한 벨로우즈형 신축이음관 내진 보강 적용연구 ● 지진대응형 신축이음 형상 연구, 특성분석과 자료분석 및 상세설계● 벨로우즈 최적화 형상 개발 ● 국내외 신축이음관 관련 제품특성 분석 및 시험평가 관련자료 분석 ● 지진대응형 신축이음관의 성능검증을 위한 실험 설계 및 타당성 분석● 지진대응형 도시가스기반 수소이송망 벨로우즈 신축이음 적용 매립 배관 성능검증● 벨로우즈 형상 최적 조건 산정/지진파형 적용 실증 평가
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