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과제기본정보

저투수성 지반에서의 환경친화적 그라우팅 기술 및 실시간 모니터링 기술개발1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 04CCTI-C041676-01
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 저투수성 지반에서의 환경친화적 그라우팅 기술 및 실시간 모니터링 기술개발
주관연구기관 한양대학교 산학협력단(안산)
총괄연구 책임자 성명 김수삼
소속 한양대학교 에리카산학협력단 직위 박사후연구원
전화번호 031-400-4965 FAX 031-436-8169
총 연구기간 2004-08-20 ~ 2006-08-19
당해연도 연구기간 2004-08-20 ~ 2005-08-19

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 99,000,000 0 0 0 99,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 전통적인 주입공법은 지반의 특성을 목적에 따라 개선하기 위해 관련 주입재를 지중에 침투시키는 방법으로 지반의 강도증진 및 투수성 저감을 주목적으로 한다. 이러한 주입공법은 시공중의 안정성을 확보하거나, 지반침하를 억제하여 인접구조물에 대한 피해를 방지하기 위해 주로 이용되고 있다. 또한 터널공사에서는 굴진부 지반의 보강과 침투유량을 감소시키고 댐공사에서는 주로 차수벽의 형성을 주목적으로 이용되고 있다. 그러나 지반의 특성을 목적에 따라 개선하기 위한 전통적인 그라우팅공법은 할렬주입, Fracturing, 저투수성 지반에서의 적용성, 환경오염 문제 유발 등 여러 가지 문제점을 가지고 있다. 따라서 본 연구에서는 지반내 동전기 현상 중 전기삼투, 이온이동, 전기영동 등을 응용한 EK-Grouting 기술을 통해 기존 그라우팅 기술 적용시 발생할 수 있는 문제점 등을 해결하고자 하였다.
최종목표 EK-Grouting 기술은 타 공법에 비해 특수 장비가 필요 없고 시공이 용이하여 경제적이면서 환경오염을 최소화할 수 있는 기술로, 1차년도의 실내 실험을 통해 주입재/주입량/주입속도에 따른 이동특성 및 개량효과, 환경영향성 등을 파악하여 최적의 EK-Grouting 시스템을 도출한다. 이렇게 도출된 시스템을 바탕으로 2차년도에는 그라우팅 기술의 신뢰성 향상을 위해 현재까지 개량효과 파악을 위해 자주 이용되어 오던 전기비저항법의 원리를 응용 EK-Grouting 기술 적용시 전압 및 온도 등을 실시간으로 모니터링해서 인증된 관련자가 개량 정도를 열람 및 평가하며, 측정된 변수와 실험 종료 후 셈플링을 통한 인자와의 비교를 통해 시스템을 최적화 시키는 자료로 활용할 수 있는 모니터링 기술을 개발한다. 또한, 현장 시험시공을 통해 설계 및 운전 최적화 기술을 습득하고 관련 자료를 공개함으로써 관련산업에의 적용시 비용절감 및 첨단 그라우팅 기술의 보급을 유도한다.
연구내용 및 범위 전통적으로 사용되는 침투그라우팅에서 발생할 수 있는 할렬주입, 환경오염, 저투수성 지반에서의 적용 불가, 실시간 모니터링 기술의 낙후, 실트질 토양에 적용 시 고압의 필요로 인한 고비용 등의 단점을 보완하고 개량효과를 높이기 위한 EK-Grouting 기술을 개발함에 있어서, 주입재/주입제의 전기 화학적인 특성에 따른 주입특성, 개량효과 그리고 개량효과 증진을 위한 최적의 주입재/제, 주입농도, 적용기간, 전극배치, 전극교환, 주입속도 등을 실내 컬럼 및 파일롯 실험을 통해 도출한다. 이 때, 여러 가지 토질조건에 따른 실험을 부가적으로 실시하여 모든 지반에의 적용성을 파악한다. 또한 주입재/주입제의 화학적 특성에 따라 지하수의 유출, 오염원의 용출 등으로 발생할 수 있는 오염 특성 및 관련 문제 해결 방안 등을 모색하고, 주입재의 이동특성 및 오염원의 이동 특성을 현장에서 직접 확인할 수 있는 실시간 모니터링 시스템을 접목시킨 EK-Grouting기술을 개발한다. 한편, 그라우팅 기술의 신뢰성을 향상시키기 위해서 선진국에서는 컴퓨터를 이용한 시공관리체계가 점차 확대되어 시공관리의 정량화가 시도되고 있지만 국내의 경우 그라우팅공사가 상당히 많음에도 불구하고 시공관리는 아직도 경험에 의한 관리가 일반화되어 있는 실정이다. 이에 현재까지 지반개량효과 파악을 위해 자주 이용되어 오던 전기비저항법의 원리를 이용하여, EK-Grouting 기술 적용시 적용되는 직류 전류에 의해 발생되는 전압 및 온도 등을 실시간으로 계측하여 인증된 관련자가 개량 정도를 열람 및 평가하며 측정된 변수를 이용하여 시스템을 최적화 시키는 자료로 활용할 수 있는 모니터링 기술을 개발한다. 또한, 실시간 모니터링 기술을 접목시킨 EK-Grouting 기법의 현장 시험시공을 통해 설계인자 및 운전의 최적화 기술을 습득하고 현장 적용성과 효율의 감소요인, 경제성 분석 등을 파악하여, 신기술 획득 및 실용화를 이룬다. 최종적으로는 이렇게 개발된 기법의 관련 자료를 공개함으로써 관련기업체가 실제적으로 사용할 수 있으며, 기법의 적용시 비용의 절감이 가능한 환경친화적 국내형 그라우팅 기술의 보급을 유도한다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 - -
연구성과 기술적 기대성과 EK-Grouting 기술은 전통적인 그라우팅공법 적용시 발생하는 할렬주입, Fracturing, 저투수성 지반에서의 적용성, 환경오염 문제 등을 해결할 수 있는 기술로 비교적 짧은 설치시간 동안에 저렴한 공사비용으로 시공이 가능하다. 따라서 개발된 EK-Grouting 기술을 바탕으로 국내기술 수준을 국제적으로 끌어올리고 기술적 우위를 확보할 경우 G-7에 속하는 선진국 및 개도국에 대한 기술 수출이 가능한 신개념 그라우팅 기술이 될 것이다.
사회 경제적 파급효과 EK-Grouting 기술의 단위체적당 지반개량 비용은 100$ 정도로 추정되는 바 기존 침투 그라우팅과 비교할 경우 30%~60%정도의 비용 절감이 예상된다. 따라서 현재까지 그라우팅 시장을 통해 예측한 연구 만료 시기인 2006년의 경우 약 7,000억원대의 시장이 형성될 것으로 추정하면, 연간 2,100억~4,200억원의 비용 절감 효과가 나타나 경제적 파급효과가 상당히 클 것이다.
활용방안 본 연구를 통해 얻은 EK-Grouting 기술은 광범위한 지반조건에 범용적으로 적용이 가능하고, 개량심도가 깊거나 지상에 구조물이 존재하여 타 공법을 적용할 수 없을 때에도 지반의 변형을 최소화하고 효율적이면서 경제적으로 적용될 수 있을 것이다. 또한, 개발된 기술에 대해 시공 매뉴얼을 작성하고 관련 업체들에 기술 보급을 꾀하여 관련 산업의 활성화에 선도적 역할을 수행한다. 아울러 건설교통부에서 지정하는 신기술 및 해외 특허를 취득하여 관련 기술의 우위를 확보한다. 본 기술은 지반에 전기 기술을 응용하는 형식이므로 향후 토목분야에 접목시켜 다음과 같은 기술에 활용될 수 있도록 한다.
? 전극의 화학적 분해로 인한 지반의 고결 및 강도증진
? 연약지반의 압밀촉진과 강도증진
? 폐기물 매립지의 차수재 누수 보완 및 검측
? 사면안정
? 말뚝의 지지력 증진 및 마찰말뚝의 부마찰력 저감
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 동전기 그라우팅 저투수성 지반 실시간 모니터링 - -
영문 ElectrokineticGrouting Low-permeability ground Real timemonitoring - -
최종보고서
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최종보고서 0521_저투수성 지반에서의 환경친화적 그라우팅 기술 및 실시간 모니터링 기술 개발.pdf   다운로드

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