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과제기본정보

기후변화 적응형 다목적 국토확장 기술 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 22CTAP-C164018-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 교통/정보통신/기타 기반시설
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 원자력 | None | None 과제유형 응용
과제명 기후변화 적응형 다목적 국토확장 기술 개발
주관연구기관 한국해양과학기술원
총괄연구 책임자 성명 한택희
소속 한국해양과학기술원 직위 책임연구원
전화번호 051-664-3000 FAX -
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 12,000,000 78,000,000 90,000,000 300,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 기후변화에 따른 해수면 상승 및 이상기후에도 안전한 해상공간 창출을 통하여 국토 확장이 가능한 다목적 해상 Modular Megastructure 기술 개발
- 매립이 아닌 잔교구조 적용으로 매립에 의해 발생하는 환경문제 차단
- 고형고 적용으로 해수면 상승과 고파랑에 대비한 안전한 구조
- 파일의 수를 감소시킨 장지간 적용으로 환경문제 최소화, 유지관리 편의성 증대, 하부 구조물 수 감소로 공사비 절감
- 모듈러 시스템 적용으로 공기 최소화 및 필요에 따라 확장이 가능한 구조 적용
최종목표 ○ 기후변화에 따른 해수면 상승 및 이상기후에도 안전한 해상공간 창출을 통하여 국토 확장이 가능한 다목적 해상 Modular Megastructure 기술 개발
- 잔교 구조물의 형고 증대와 장지간화가 가능한 고성능 하부구조 개발 및 최적 설계 기술 개발
- 잔교 장지간화 구현을 위한 신형식 거더 및 고강도-경량 Deck 개발 및 최적 설계 기술 개발
- 급속 시공이 가능한 모듈러 구조 및 상-하부 구조 연결부 개발
- Megastructure 구현을 위한 잔교 모듈 Unit 및 Unit 간 연결부 개발
연구내용 및 범위 ○ (필요성) 육상공간의 부족 및 적지 부족에 따른 해상공항 건설 필요성의 대두, 해양도시를 위한 대형공간 창출 필요 등 해상공간자원 확보 요구가 증가하고 있으며, 해수면 상승 및 태풍의 강화, 설계파고 증가와 같이 기후변화 따른 환경변화를 극복하여 안전하고 경제적인 거대 해상공간 창출 기술이 필요
- 해상공항: 일본 하네다 공항 운영, 홍콩 첵랍콕 공항, 국내 가덕도 공항 추진
- 해상도시: 부산시 북항 암부두 해양산업클러스터 내 마리나 비즈센터, 해양신산업 클러스터 추진
- 유지관리: 현재 시공되고 있는 잔교 구조물은 조밀 시공된 파일로 인해 하부 접근이 어려워 유지관리 불리
- 환경문제: 매립의 경우, 해수의 흐름을 방해하여 환경오염이 발생하므로 해수의 흐름을 방해하지 않는 잔교구조 적용 필요
- 해수면 상승: 최근 50년(1968~2017)간 국내 연평균 표층수온 상승이 1.23℃로 동일기간 전세계평균 0.48℃의 2.6배 수준
- 설계파고 증가: 82개 국가어항 중 49개 어항의 설계파고가 높아졌으며, 보수·보강이 필요한 시설은 56개항, 총 보수·보강 비용은 6,684억원으로 추정 (해수부, 2013)

○ (핵심기술① 형고증대) 기후변화에 의해 발생하는 해수면 상승 및 고파랑으로부터의 안전성 확보를 에 대비하기 위해서는 해상공간을 창출하는 잔교의 형고 증가 필요하며, 이러한 형고 증가는 고파랑으로부터의 안전성 확보에 유리
○ (핵심기술② 고강도 파일) 잔교식 구조물에서의 형고 증가는 평상시 이외에도 태풍 및 지진시 횡하중이 증가되어, 기존 잔교 구조에서 더 많은 파일의 시공이 소요됨에 따라 시공이 어렵거나, 불가능할 경우 발생
○ (핵심기술③ 상부구조) 잔교의 파일간격 증가에 따른 상구구조의 파괴나 과도한 처짐 등 방지하기 위하여 사전에 긴장력을 도입하는 프리스트레스 구조 또는 강재와 콘크리트의 장점을 결합한 합성구조 거더를 적용하고, 항공기의 이착륙 충력하중에 저항할 수 있는 고강도의 Deck 구조 적용
○ (핵심기술④ 모듈화?연결부) 공기단축과 확장 용이성을 구현하기 위해 잔교구조의 모듈화 구현
○ (핵심기술⑤ 고강도-대구경 말뚝 설계 기법 확립) 잔교구조물의 하부구조를 지지하고 장지간화가 가능한 고강도-대구경 말뚝의 설계 및 시공방안 확보
○ (핵심기술⑥ 최적 설계(안) 및 시공방안) 개발 구조물의 상부구조와 하부구조 거동 특성을 고려한 설계 최적화 방안 제시 및 모듈러 시스템을 고려한 최적 시공방안 제시
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 * 고형고-장지간 구현 다목적 해상 Modular Megastructure 개념설계
* 목표수준 = 형고 10m, 지간 20m
① 고성능 하부구조 개념설계
■ 미래 기후 변화를 고려한 해양외력 예측 및 산정
■ 증가 지간별 고성능 파일 단면 설계 및 내하력 해석: 지간 증대에 따른 지지 필요 하중 산정 및 하부구조 성능 해석
■ 증가 형고별 모멘트 증가에 따른 하부구조 휨강도 해석 및 안전성 평가 : 지간 증대에 따른 단위 하부구조 당 증가 설계 하중 산정 및 형고 증가에 따른 증가 모멘트를 고려한 단면 설계 및 해석
■ 파일 극한강도 및 소산에너지, 연성도 산정
② 고강도 말뚝 설계 방법 연구
■ 신형식 3,000급 강합성 고강도 해상말뚝 지지력 설계법 도출
■ 국내외 잔교 설계 사례조사 및 설계프로세스 연구
■ 지반-말뚝 상호작용 해석을 통한 말뚝 안정성 평가
③ 장지간 구현 신형식 거더 개념설계
■ 고성능 거더 자료 조사 및 장지간화를 위한 거더 구조 형식 도출
■ 고성능 거더 휨강도 해석 및 안전성 평가
■ 고성능 거더 적용 전체 잔교 시스템 안전성 해석
■ 고성능 거터 축소 시험 성능 실험
④ 고강도 경량 데크플레이트 개념설계
■ 데크플레이트를 위한 고강도 재료 조사 및 선정
■ 최적 단면형상 도출 및 거더와의 결합을 통한 상부구조 성능 해석
■ 데크플레이트 휨강도 산정 및 기본 단면 설계
⑤ 상부-하부구조 연결부 개념설계
■ 상부-하부 구조 연결부 필요 강도 산정 및 해석
■ 공기 단축을 위한 최적 연결 방안 도출
■ 연결부 성능 평가 시험체 설계
⑥ 잔교 모듈 Unit 연결부 개념설계
■ 모듈 유닛 기본 형상 및 크기 결정
■ 모듈 유닛 연결부 필요 강도 산정 및 연결 안전성 해석
■ 공기 단축을 위한 최적 연결 방안 도출
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면
- 기후변화에 안전한 신형식 구조물의 개발로 구조물의 안전성 향상 기술 증대
- 기존에 구현되지 않은 잔교의 장지간화를 통한 고성능 하부구조와 거더의 개발을 통한 구조물 설계기술의 발전
- 급속시공과 경제성 향상을 이루는 모듈화 구조의 개발과 안전성이 보장된 연결부의 개발로 시공기술의 규격화 실현
- 고강도 구조물 구현 기술과 설계 기술의 개발로 건설구조물의 안전성과 신뢰성 증대
사회 경제적 파급효과 ○ 경제적ㆍ산업적 측면
- 안전하고 급속시공이 가능한 신공간 창출 기술확보로, 해상공항, 해상도시 등의 경제적인 건설 가능
- 미래 기후변화에 대응할 수 있는 안전한 구조물의 건설 기술 확보로, 미래 환경 변화에 따른 안전 확보 및 보수보강 비용 절감
- 모듈화 기술 적용으로 기계화 시공이 가능하여 건설산업에서의 자동화 시공 촉진
○ 사회적 측면
- 매립이 아닌 잔교구조를 적용한 해상공간 창출 기술로 환경오염 배제 및 쾌적한 환경 제공
- 미래 국토확장 기술 확보로 국토 부족에 따른 국민 정부 불안감 해소 및 연안지역에서의 국민 안전 확보
활용방안 ○ 신공간 창출로 국토의 효율적 이용
- 기후변화에 대비한 경제적이고 안전한 신공간 창출 기술 확보로, 국토의 효율적 확장과 이용
- 경제성, 안전성이 확보된 급속 시공 해상공항의 건설에 활용
- 해양 신공간 창출로 새로운 부지의 확장과 항만도시의 효율적 이용과 발전 원동력
- 유지관리 편의성과 안전성이 확보된 기후변화 대응 항만 적용
○ 부족한 국토의 확장으로 국민 정주여건 안정
- 최근 부산광역시에서는 해양신산업 클러스터 및 북항 마리나 개발 등과 같은 개발사업을 계획 중이나 개발가능 부지 부족으로 해상공간을 조성하는 것을 구상
- 해상공간 조성시 환경에 영향을 주는 매립식이 아닌, 잔교구조의 적용을 고려
○ 항만도시의 발전을 위한 해상 신공간의 조성
- 고형고-장지간 잔교는 고성능의 항만구조물 적용으로 매립을 대체하여 컨테이너 선박용 안벽, 크루즈 선박 부두, 해상공항 활주로 등에 적용 가능
- 항만의 배후 단지 확충과 친수공간의 조성과 같이 항만도시의 발전을 위한 해상 신공간의 조성에 활용 가능
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 잔교 기후변화 거대구조물 고성능 모듈형
영문 Pier Climate change Megastructure High performance Modular
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