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과제기본정보

공사 환경개선을 위한 PCP 개발 및 실용화2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 10CCTI-C053457-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설 환경설비 기술 | 건축환경 설비기술 적용분야 기타 공공목적
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 공사 환경개선을 위한 PCP 개발 및 실용화
주관연구기관 서울대학교 산학협력단
총괄연구 책임자 성명 김종암
소속 국립대학법인서울대학교 직위 교수
기관 대표번호 02-880-1522 FAX 02-873-2684
총 연구기간 2009-10-26 ~ 2011-06-25
당해연도 연구기간 2010-06-26 ~ 2011-06-25

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 54,000,000 2,000,000 18,000,000 20,000,000 74,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 터널 공사 중 발생하는 폐기물 및 자재의 수송수단으로 공압식 캡슐수송 시스템(Pneumatic Capsule Pipeline, 이하 PCP)을 제안한다. 덤프트럭 등으로 대표되는 기존 수송 시스템의 에너지효율을 극복하고 매연, 분진으로 인한 터널 내 공기 질 저하와 시계불량(가시거리 확보의 어려움)으로 공사기간 지연 등의 비용문제와 안전사고에 따른 인명피해, 경제적 손실 등을 획기적으로 개선하기 위해 PCP-환기 하이브리드 시스템의 개념설계안을 제안하고, 시스템 성능분석을 기초로 실용화를 위한 방안을 모색하며 경제성을 분석하는 연구이다.
최종목표 / 실용화가 가능한 시스템의 설계조건 구축
/ PCP-환기 하이브리드 시스템의 개념 설계
/ PCP 시스템의 캡슐수송 시뮬레이션 및 성능분석 S/W 개발
/ 경제성 분석 및 위험도 분석 결과
/ 모형실험 세트 및 데이터 축적
연구내용 및 범위 -PCP-환기 개념설계안 작성
PCP 관련 문헌조사 및 터널 현장조사를 통해 PCP-환기 시스템의 설계요건을 도출하고 이에 기반한 개념설계안을 작성
-캡슐의 설계
캡슐의 형상 및 규격에 대한 개념설계를 수행하고, 파이프라인 내에서의 캡슐 주위 유동을 전산유체역학적인 기법을 활용해 수치적으로 해석하며, 캡슐의 요구 동력을 산출
-동력 조건 산출 및 동력원 설계
요구 운송량 및 운송효율을 토대로 전체 파이프라인 개념설계안에 소요되는 동력 조건을 산출하고 이에 따라 동력원을 설계
-부스터 및 터미널의 설계
요구 운송효율에 부합할 수 있도록 부스터의 규격, 동력, 수량 등을 설계하고, 파이프라인의 동력 손실 방지와 효과적인 화물 loading/unloading이 가능한 형태로 터미널을 설계
-성능해석 S/W의 개발
캡슐의 동역학적 거동과 파이프라인 내 유체 특성을 반영하는 동역학-유체역학 지배방정식을 도출하고, 이를 토대로 1차원 시뮬레이션 및 성능해석 소프트웨어를 개발
-성능평가 수행
개발된 성능해석 S/W를 활용해 파이프라인 내 캡슐의 거동 및 파이프라인의 공력 특성을 해석하고 개념설계안의 운송효율 등의 성능을 평가
-설계안의 보완
성능평가 결과를 토대로 PCP-환기 시스템의 설계를 수정?보완하고 최종 설계안을 확정한다. 또한 최적의 운송효율을 구현하기 위한 운용조건을 산출
-PCP-환기 시스템의 안전성 분석
위험도 분석(Risk Assessment)을 수행하여 PCP 시스템의 안전성을 평가
-PCP-환기 시스템의 경제성 분석
수명주기비용 분석(Life Cycle Cost Analysis)을 수행하고, 기존 시스템 대비 PCP 시스템의 경제성을 비교 평가
-실용화 방안 마련
PCP-환기 시스템 전반의 성능평가 결과 및 경제성, 안전성 분석 결과를 토대로 터널 현장에 적용하기 위한 실용화 방안을 제시
-실험적 연구 수행
PCP 실험 모델을 제작하고, 이를 활용한 실험적 연구를 수행하여 설계 및 운용에 필요한 실험 데이터를 축적
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 / 시스템 분석 코드 개발
/ 시스템 성능 분석
/ 최종 개념 설계안 도출 		/ 시스템 지배방정식 확정
/ 압축성 유체역학 기반의 시스템 분석 코드 개발
/ 유체-동역학 연동 해석
/ 에너지효율 분석
/ 개념설계안 성능 분석 및 결과 도출
/ 캡슐 및 파이프라인 디자인 수정
연구성과 기술적 기대성과 PCP-환기 하이브리드 시스템의 독창적인 설계안, 시스템의 성능분석 기술, 풍동 및 실험적 연구 성과는 여러 파이프라인 운송 시스템 설계에 활용 가능한 원천적 기술을 확보하는 의미가 있으며, 이는 향후 여객 수송, 환경 폐기물 처리 등 여러 분야에서 응용 가능
사회 경제적 파급효과 터널 현장과 같이 작업자의 안전과 건강이 위협받을 수 있는 작업환경에 PCP-환기 시스템을 적용하는 것은 건설 현장을 보다 안전하고 쾌적한 환경으로 바꿀 수 있는 방법이다. 이는 환경과 안전을 추구하는 현재의 기술 개발 추세를 감안할 때 지향해야 하는 기술 분야이며 시공 현장에 대한 3D(Dirty, Dangerous, Difficult) 이미지를 개선하는 효과가 기대된다. 또한 높은 안전성과 운송 효율의 구현을 통해 기존 운송 시스템보다 높은 경제성을 추구할 수 있으며, 위해환경으로 인한 작업 중단 시간, 안전사고로 인한 처리 비용 등을 감축하게 됨으로써 공기 및 공사비의 절감을 도모할 수 있다.
활용방안 / PCP 설계안 및 경제성 분석 결과 등 관련 기술을 참여업체에 이전
/ 상업용 PCP 개발 업체에 연구개발비 미치 시설자금을 지원하면 PCP 시제품 제작 및 신뢰성 인증이 가능
/ 분해조립식 구조로 개량하면 재사용 및 유지보수가 용이함
/ 국토해양부 터널 설계 및 시공 관련 지침서에 PCP 시스템 도입 권장
/ 터널 등 SOC 턴키 사업 경쟁설계시 공사 중 환경개선을 위한 설비 도입시 가점을 부여하면 PCP 설비도임 촉진 가능
/ 공기단축으로 인한 비용절감과 공사 중 환경개선으로 사고 위험이 감소함이 현장에서 증명되면 해당사업의 발주처에서 PCP 시스템을 적극 도임할 것으로 기대됨.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 공압식 캡슐 파이프라인 캡슐 수송 환기 경제성 분석 -
영문 PCP Capsule transport Ventilation Cost analysis -
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 20111117_공사환경개선을위한PCP개발및실용화_20111117_20110625_최종.pdf   다운로드

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