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과제기본정보

150kN/m급 철망장력을 갖는 고성능 낙석방지망 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 22CTAP-C163823-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | 핵자료 기술 | None 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 150kN/m급 철망장력을 갖는 고성능 낙석방지망 개발
주관연구기관 (주)대한지오이엔씨
총괄연구 책임자 성명 서상훈
소속 (주)대한지오이엔씨 직위 이사
전화번호 031-713-5227 FAX 031-713-6225
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 210,000,000 7,300,000 64,200,000 71,500,000 281,500,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 연구개발 개요
- 고성능 낙석방지망 시스템이란 심선 직경 3.2mm, 인장강도 290~540MPa급 강선으로 제작되는 PVC코팅망과 와이어로프를 활용하는 일반 낙석방지망 공법을 대체하기 위해 직경 2.8mm, 인장강도 2,040MPa급 강선을 활용하여 제작되는 철망장력 150kN/m급 고강도 선재 포획망과 고강도 선재 포획망 체결재, 전용 지압판, 락볼트 등 요소자재로 구성된 낙석대책기술임.
- 기존 낙석방지망에 활용되는 PVC코팅망은 철망장력 34kN/m급(유효철망장력 16.97kN/m)으로 그 성능이 낮아 낙석이나 표층유실이 발생할 경우 그 하중을 버티지 못하고 찢어지면서 오히려 피해가 가중되는 상황을 발생시키기도 함. 따라서 국내에서는 이러한 PVC코팅망의 낮은 강도를 극복하기 위하여, 와이어로프를 격자 또는 방사선으로 추가 배치하는 낙석방지망 공법 기술이 일반화되어 있음.
- 그러나 해외의 경우 와이어로프 추가 배치에 따른 중량 증가, 와이어로프와 PVC코팅망의 체결, 락볼트와 와이어로프 및 PVC 코팅망의 체결 문제를 극복하기 위하여 고강도 강선을 활용한 낙석방지망이 개발되어 적용되고 있음. 특히, 국내에서도 시공난이도가 높거나 낙석 위험성 큰 경우 1,770MPa급 3.0mm 강선으로 제작된 외산 고성능 낙석방지망 시스템이 적용되고 있음.
- 개발 기술은 2,040MPa급 2.8mm 강선을 활용한 철망장력 150kN/m급 고강도 선재 포획망과 이를 활용한 고성능 낙석방지망 시스템 개발을 통해 외화사용을 절감할 수 있을 뿐만 아니라 기존 해외 고강도 선재 포획망(1,770MPa급 3.0mm 강선 활용) 대비 12.9% 경량화를 목표로 하기 때문에 시공성 개선에 따른 시공비를 절감할 수 있음.
- 특히, 고성능 낙석방지망과 주요 요소 자재 및 시스템에 대한 실물성능시험을 수행하여 개발 기술의 완성도를 높여 사업화를 추진 할 계획임.
최종목표 ○ 연구개발 최종 목표
- 150kN/m급 철망장력을 갖는 고성능 낙석방지망 시스템 개발
○ 연구개발 세부 목표
- 150kN/m급 철망장력을 갖는 고성능 낙석방지망 시스템 개발
- 고성능 낙석방지망 실물성능평가기준(안) 개발 및 성능평가
○ 연구개발 성과물
- 150kN/m급 철망장력을 갖는 고성능 낙석방지망 시스템
? 시제품 1건, 특허 출원 및 등록 2건, 시험시공(테스트베드)
- 고성능 낙석방지망 실물성능평가기준(안)
? 비SCI 논문 2건
연구내용 및 범위 ■ 연구개발 목표
○ 연구개발 최종 목표
- 150kN/m급 철망장력을 갖는 고성능 낙석방지망 시스템 개발
○ 세부 목표 및 개발 내용
- 150kN/m급 철망장력을 갖는 고성능 낙석방지망 시스템 개발
ㆍ고강도 선재 포획망 개발 및 실물성능평가
ㆍ요소 자재 개발 및 실물성능평가
ㆍ테스트베드 적용 및 적용성 평가
- 고성능 낙석방지망 실물성능평가기준 개발 및 성능평가
ㆍ고성능 낙석방지망 및 고강도 선재 포획망 실물성능평가기준 개발
ㆍ고강도 선재 포획망 시뮬레이션 분석
ㆍ고성능 낙석방지망 시스템 실물성능평가
■ 주요 연구개발 내용
○ 150kN/m급 철망장력을 갖는 고성능 낙석방지망 시스템 개발
- 기존 일반 낙석방지망의 성능부족(PVC코팅망 철망장력 34kN/m급(유효장력16.97kN/m)으로 인한 문제점을 개선하기 위하여 2,040MPa급 2.8mm 강선을 활용한 철망장력 150kN/m급 고강도 선재 포획망 및 요소자재 등 고성능 낙석방지망 시스템 개발(해외 1,770MPa급 3.0mm 강선을 활용한 철망장력 150kN/m급 고강도 강선 포획망 대비 12.9% 경량화 목표)
- 고안한 고강도 선재 포획망 형상안에 대하여 본 연구개발을 통해 개발된 고강도 선재 포획망 실물성능평가기준(안)을 바탕으로 시뮬레이션 분석을 수행 할 계획임. 이를 통해 실물성능평가 전 고강도 선재 포획망 형상에 따른 장력, 펀칭저항력을 평가하고 실물성능평가를 수행할 시작품을 제작하는데 활용 할 계획임.
- 고성능 낙석방지망 시스템 전용 지압판 개발 : 일반적으로 비포켓식 고성능 낙석방지망 시스템은 낙석의 발생을 최대한 억제하기 위해 암반비탈면에 최대한 밀착시켜 시공함. 따라서 고성능 낙석방지망을 암반비탈면에 최대한 밀착시키기 위해 충분한 강성을 갖아야 하며, 개발된 고강도 선재 낙석방지망의 형상을 고려하여 체결이 견고히 될 수 있도록 고려되어야 함. 사전 연구를 통해 고안된 고성능 낙석방지망 시스템 전용 지압판을 사전 구상한 결과 고강도 선재 포획망의 구속을 위해 모서리 부분이 절곡하고 지압판 내부에 판스프링 형식 변형판을 마련하여 지압판 체결시 변형된 변형판이 탄성력을 발휘하도록 고안함.
- 고강도 선재 포획망 전용 체결제 개발 : 국내 일반 낙석방지망은 PVC코팅망 사이의 체결을 위해 약 30cm 폭으로 PVC코팅망을 겹쳐 설치한 후 PVC코팅망과 동등한 제원의 철선을 활용하여 체결하도록 하고 있음. 그러나 고강도 선재 포획망의 경우 고강도 선재 포획망과 동일한 제원의 고강도 철선을 현장에서 가공하여 체결하는 것이 불가능함. 따라서 해외 고강도 선재 포획망은 아래 그림과 같이 별도의 체결제를 활용하거나 와이어로프를 활용하여 고강도 선재 포획망 사이를 체결함. 본 연구에서는 해외 사례와 같이 와이어로프를 활용한 체결방식과 별도의 체결제를 개발하여 체결하는 방식 두가지 모두 고려할 계획이며, 실물성능평가 및 시험시공을 통해 최적의 체결방법을 선정할 계획임.
○ 고성능 낙석방지망 실물성능평가기준 개발 및 성능평가
- 해외 고강도 선재 포획망 관련 시험기준인 ISO 17745: 2016 & ISO 17746:2016, EN 10223-3:2013, UNI 11437:2012 등을 조사분석하여 국내에 적합한 고강도 선재 포획망 및 고성능 낙석방지망 실물성능평가 기준(안) 마련
- 이를 바탕으로 개발 기술에 대한 실물성능평가를 수행
- 고강도 선재 포획망을 포함한 고성능 낙석방지망 시스템에 대한 실물성능평가는 공동연구기관의 낙석시험장 시험장비를 활용하여 수행할 계획임.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 고성능 낙석방지망 시스템 요소 자재 개발 및 고성능 낙석방지망 시스템 실물성능평가기준(안) 개발 ○ 주관연구개발기관((주)대한지오이엔씨) : 고성능 낙석방지망 시스템 요소 자재 개발
- 고강도 선재 포획망 개발
- 요소 자재 개발
○ 공동연구개발기관(상지대학교 산학협력단) : 고성능 낙석방지망 실물성능평가기준(안) 개발
- 해외 관련 기준 조사분석을 통한 고성능 낙석방지망 실물성능평가기준 개발
- 고강도 선재 포획망 시뮬레이션 분석
연구성과 기술적 기대성과 - 본 연구개발 기술은 해외 평균성능인 철망장력 150kN/m급 고강도 선재 포획망을 국내 철강산업 인프라를 활용하여 국산화하고 요소자재를 개발하여 완성한 고성능 낙석방지망 시스템으로서 특히, 기존 해외 기술 대비 자중을 12.9% 절감시킬 수 있는 경량화 기술임.
- 또한 고성능 낙석방지망 시스템은 실물성능시험을 통해 순수 국내 기술로 개발된 고성능 낙석방지망 시스템에 관한 기술로서 미국 및 유럽, 일본과 같은 고성능 낙석방지망 시스템 기술을 확보할 수 있는 기반연구에 해당됨.
사회 경제적 파급효과 - 국내 100kJ 이상의 고성능 낙석방지망 시스템의 경우 전적으로 100% 외산제품이 사용되고 있기 때문에 본 연구개발을 통해 개발된 고성능 낙석방지망 시스템은 외화유출을 방지할 수 있음.
- 특히 국내 철강산업 인프라를 활용한 제조단가 확보를 통해 해외기술대비 50% 이하의 경제적인 고성능 낙석방지망 시스템을 도입 할 수 있을 것으로 기대됨. 이를 통해 한정된 예산에서 보다 광범위하고 효과적인 방재정책 수립과 인적ㆍ물적 피해 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대됨.
- 한편, 고성능 낙석방지망 시스템 시장을 개척함으로서 관련 원자재 생산, 가공, 시공 및 관리업체까지 그 파급 효과가 이어질 수 있음.
- 국내 철망장력 150kN/m급 고강도 선재 포획망을 활용한 고성능 낙석방지망 시스템의 경우 전적으로 100% 외산제품이 사용되고 있기 때문에 고성능 낙석방지망 시스템에 관한 기술 확보를 통해 재난 및 안전관련 대응수준을 선진국 수준으로 향상시킬 수 있을 것으로 기대됨.
활용방안 ○ 실용화 및 제품화
- 연구기간 내 테스트베드에 대한 시험시공을 수행하여 시공성, 유지관리성, 적용성을 개선하여 개발 기술의 상용화를 추진
- 개발기술에 대한 건설신기술, 방재신기술, 기술마켓 등록 추진
○ 신산업 창출
- 연구개발 기술은 철망장력 150kN/m급의 세계정상급 고강도 강선 포획망을 활용한 고성능 낙석방지망 시스템으로서 국내 고성능 낙석방지망 신산업을 창출 할 수 있을 것으로 기대됨.
○ 고성능 낙석방지망 시스템 원천기술 확보
- 고강도 선재 포획망은 세계적으로 다양한 제품과 기술이 개발되고 있음. 그러나 국내에서는 관련 연구 및 기술개발이 매우 미흡한 상황이며, 본 연구를 통해 순수 국내 소재 및 기술의 원천기술을 확보 할 수 있음.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 낙석 고강도 강선 포획망 낙석방지망 철망 철망장력시험
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