| 2차년도 |
① 자동화를 위한 현장 조립식 교량 거치 프레임(유도레일) 개발② 자동화 기반 건식 숏크리트를 이용한 교량 슬래브 하부 단면복구공법 개발③ 자동화 기반 고압수 파쇄를 이용한 교량 슬래브 하부 열화콘크리트 절삭 공법 개발④ 교량 구조물 보수·보강을 위한 콘크리트계 프리믹스 보수재료 개발⑤ 분진 저감을 위한 이동식 재료 공급 장치 개발⑥ 건식 숏크리트 최적배합 및 품질기준 개발
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- 자동화를 위한 교량 거치 프레임(유도레일) 설계 및 제작 · 구조 안정성 확보를 위한 교량 거치 프레임(유도레일)의 경량화 · 유도레일 선형 구동 정밀도 설계 · 유도레일 위치 제어 정밀도 설계 · 조립식 교량 거치 프레임(유도레일) 조립 및 해체의 효율성 확보 설계- 회전식 노즐시스템 설계 및 제작 · 자동화 기반의 회전식 노즐시스템 설계 및 제작 · 리바운드 저감 및 타설두께 최대화를 위한 최적 노즐형상 선정 · 리바운드 저감 및 타설두께 일정화를 위한 노즐의 타설각도 및 회전속도 최적화 설계 · 문제점 파악 및 개선- Hydro mix 호스시스템 설계 및 제작 · 자동화 기반 Hydro mix 호스 시스템 설계 및 제작 · 분진 저감을 위한 배합수 투입 개수 및 각도 등 워터링 효과 최적화 설계 · 분진 저감을 위한 배합수 투입 위치 등 워터링 최적화 설계 · Hydro mix 호스내 보조믹싱 장치 설계 및 제작 · 문제점 파악 및 개선- 고효율 고압수 분사 노즐부 설계 · 노즐 인서트 내경, 개수, 배치, 분사각 등을 고려한 고압수 분사 노즐부 기본설계- 교량 슬래브 하부 전용 노즐 이송기구부 설계 · 기초실험을 통한 천정면 최적 치핑 패턴 선정, 고압수 분사 노즐부 이송기구부 기본설계- 원격 제어 시스템 설계 · 원격 제어장치, 자동화 프로그램 기본설계- 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 제조 조건 선정 · 국내·외 열화/노후화 콘크리트 구조물의 단면복구용 콘크리트계 프리믹스 보수재료 조사 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 원료(경량골재 검토 포함), 급결제 및 첨가제 영향 검토 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 제조조건(원료 최적 배합비) 선정 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 제조공정 최적화 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 품질 관리 방안 검토 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 품질 편차 평가 검토 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 측정방법 조사 & 선정 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 측정용 설비(JIg) 제작- 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 기초 물성 평가 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 기본 물성(압축강도, 휨강도, 부착강도, 동결융해저항성, 염소이온침투저항성 등) 평가- 프리믹스 보수재료 저장/공급 Silo 설계 · 건식 숏크리트용 속경성 프리믹스 보수재료 분체 특성 평가 · 저장/공급 Silo 디자인(기본 구조, 정량공급 & 컨트롤 시스템) · 저장/공급 Silo 설계- 속경성 건식 숏크리트 배합설계 최적화 · 물/시멘트비에 따른 물리적 및 역학적 특성 평가 · 급결제 종류 및 혼입량에 따른 영향 평가 · 수직 상방향 및 사선방향에 따른 붙임두께, 리바운드 량 평가- 속경성 건식 숏크리트 기초물성 평가 · 물리적 특성(단위수량, 공기량 등) 평가 · 역학적 특성(압축강도, 휨강도 등) 평가- 속경성 건식 숏크리트 내구성 평가(I) · 소성수축에 의한 균열 저감율 평가 · 화상분석에 의한 공극구조 분석 · 염화물이온 확산계수 평가에 따른 내구수명 예측
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
○ 기술적 측면- 숏크리트 자동화 장비 개발 · 숏크리트 자동화 장비는 교량 구조물 보수보강 뿐만 아니라 건축구조물, 옹벽보수 등에 사용 가능하며, 향후 다양한 시설물의 노후화로 인한 시설물 유지보수, 신축 등으로 그 수요가 증가할 전망 · 국내 구조물 유지보수공법에 사용될 신재료 기술 개발을 통한 고강도 숏크리트의 보급 및 활성화 · 관련 산업으로의 응용 및 연계 가능 · 최첨단 기술의 확보로 해외 기술 수출 가능 · 해외에서의 국내 업체의 경쟁력 강화 - 고압수 파쇄 공업의 안정성 및 효율성
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| 사회 경제적 파급효과 |
○ 사회적 측면- 3D 숏크리트 원천기술 확보 가능- 기존 구조물의 보수/보강을 통한 시설물의 안전성 확보 및 내구수명 연장 기대- 기술 선도형 연구개발로서 보수보강 기술 연구에 있어 학술발전에 기여- 건설 기술 자동화로 인력의 피해 감소- 시설물의 자연재해 예방 및 내구성 확보를 통한 안전한 사회 구축에 활용
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| 활용방안 |
○ 숏크리트 공법의 기반시설물의 구조부재 보수공법- 교량 구조물 보수보강공법에 숏크리트를 이용할 경우 수직구조물 뿐만 아니라 수평 구조물 특히 교량 슬래브 하부 바닥면이나 거더의 내외 측면, 교량의 난간 하부 등 확대 적용이 가능하며 및 수평부재의 경우 휨성능 확보가 가능- 또한, 본 공법으로 개발된 숏크리트 재료는 숏크리트 동결융해저항성, 제설염해/염해저항성을 확보하고 있으며, 건식 숏크리트의 단점인 분진을 최대한으로 억제하기 위하여 재료적 측면에서 분진저감제를 혼입하였으며, 시공적인 측면에서는 프리댐프너가 설치된 재료 공급 장비를 활용함.- 특히, 숏크리트의 붙임성을 확보하기 위해 혼입되는 실리카퓸과 같은 품질성능을 유지하며, 수축량을 대폭 감소할 수 있는 혼화재의 혼입으로 수축균열에 대한 저항성 확보- 본 연구에서 개발된 숏크리트 공법은 교량 시설물뿐만 아니라 다양한 형식의 필요한 구조물에서도 같은 재료 및 개발 장비를 이용하여 사용이 가능하기 때문에 확대 적용의 가능성이 우수함.○ 숏크리트 공법을 활용한 신축구조물 시공- 지금까지 국내에서 숏크리트는 터널지보재 및 사면보강공법으로 주로 사용되고 있으며, 21 MPa 정도의 저강도 숏크리트를 사용. - 해외에서 숏크리트는 35 MPa 이상의 높은 강도를 사용하여 소형 구조물뿐만 아니라 대형 구조물에도 시공한 사례가 있을 만큼 높은 사용성을 인정받고 있음.- 강도뿐만 아니라 거푸집을 설치하지 않아 형상의 제약을 받지 않을 뿐만 아니라 고압의 공기압으로 뿜어붙이기 때문에 일반 콘크리트 다짐보다 높은 수준의 밀도를 확보할 수 있으며, 콘크리트 타설양에 관계없이 시공이 가능. - 이미 국내에서도 평창올림픽 슬라이딩센터에서 철근 배근 다중박판곡면의 봅슬레이트랙을 고성능 숏크리트를 사용하여 시공한 경험으로 신축 구조물에 숏크리트 공법 활용성 입증. - 본 연구과제에서 개발된 숏크리트 재료 및 공법을 이용 시 봅슬레이트랙과 같은 철근 배근 다중박판곡면 구조물뿐만 아니라 철근을 배근하지 않은 신축구조물에도 충분한 활용이 가능할 것으로 판단됨.
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