| 5차년도 |
5차년도1. 실험장비 구축관리 및 공동활용 방안 수립2. 실험장비 제작, 구축
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(5차년도)- [바람발생시스템] 현장 설치, 시험운영/검수, 장비 전문교육 소유권 이전, 공동활용 협약, 공동활용·운영계획 수립, 장비 이용료 산정기준(안) 마련, Online 시스템 반영, 구축보고서 작성- [피로성능시스템] 상세설계, 장비 제작- [C-72원심모형장비] 장비 제작- [대용량·대형진동대] 장비 제작
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
*기대성과*○ 허리케인 3등급(풍속 120mph)자연바람발생 시스템 - 신재생에너지 중 풍력에너지 단지 배치에 따른 풍력에너지 평가 및 풍력발전기 출력성능 평가를 위한 실험시설 구축을 기존의 실험시설과 장비를 최대한 활용하여 개선하는 경우에는 23.9억원의 예산이 소요될 것으로 추정되어, 개선 시에는 신설 대비 약 53%의 예산절감 효과를 기대할 수 있음 - 구축되는 신재생에너지 측정 시스템은 향후 풍동 유로 내에 열선 추가 설치 등이 이루어질 경우 온도성층에 따른 영향 평가 등의 다른 분야의 환경영향 평가 등에도 다양한 분야에 활용이 가능함 - 폐쇄율 등의 영향으로 극히 제한된 범위에서 수행되던 풍력발전기 출력성능실험의 한계를 뛰어넘어 산업분야에서 필요로 하는 니즈에 상당부분 대응이 가능하며, 다양한 형식의 풍력발전기 성능 개선과 개발에 기여할 수 있음○ 복합플랜트 내구성 실험을 위한 피로성능 시스템 - 복합플랜트 피로성능 시스템의 구축은 플랜트 구조물 재료의 취성파괴에 대한 저항성 평가 및 실 환경 모사 등을 통한 플랜트 구조물의 안정성 및 내구성 검증 및 확보에 기여할 수 있음 - 다양한 복합플랜트 성능 평가를 통한 플랜트 부자재의 기술 개발 활용 및 이를 통한 플랜트 설계기술 국산화와 플랜트 건설기술의 세계화에 기여 ○C-72 원심모형실험장비 성능업그레이드 - 진동장비 대형화와 판상모델 박스의 활용을 통해서 지진 연구 대상 범위 확장 및 실험의 신뢰성 향상 가능 - 진동장비, 판상모델 박스 등 높은 수준의 실험 장비, 기술 확보를 통한 국제 공동 연구 활성화 및 세계적 연구를 선도할 수 있음○ 적재하중 100톤과 적재면적 140㎡의 대용량대형 진동대 시스템 - 국내 유일의 실구조물에 준하는 대형 내진실험 가능 · 1970~90년대 주로 건축되었던 저층 주택/건물 등의 실대형 실험 가능 · 목조구조물(문화재)등의 실대형/낮은 축소 비율 모형 실험이 가능 - 국가·민간 R&D 실험지원 및 정부 정책 마련에 활용 · 기존 및 신규 구조물의 지진 안전성 평가 및 내진 대책 수립 · 재해 시나리오에 기반한 현실성 있는 지진재해 대책 수립 가능 · 기존 구조물의 지진 안전성 평가에 따른 재해 시나리오 마련 - 저비용·고효율의 대용량·대형 진동대 시스템 구축 · 신설 실험시설 구축비용이 구축되는 부지에 대한 비용을 제외하고도 약 150억인데 비하여 기존실험 시설을 활용하여 구축할 경우 약 36억으로써, 기존실험 시설을 활용할 경우 약 80%의 예산절감 효과가 있음 · 국내 업체가 개발된 관련기술에 대하여 성능을 인증받고 시험을 수행하기 위하여 외국의 시설을 이용할 경우 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 실제 2013년 지진방재연구센터에서 수행한 외국검증 대체 실험의 경우 관련비용을 1/5 수준으로 줄여 실험업체가 비용을 절감하는 효과를 얻은 바가 있음 - 내진설계 분야의 선도기술 확보
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| 사회 경제적 파급효과 |
*파급효과*○ 기술적 측면 - 기존 국내에 없었던 첨단 연구장비 구축으로, 다양한 R&D 검증실험, 실용화 및 건설신기술 개발 지원이 가능하여 관련 분야 기술경쟁력 제고에 기여 - 성능검증 및 관련분야 시험기술의 체계적 구축 및 실험품질 확보를 통해 건설교통분야의 다양한 시험평가 기술을 확립하고 국제적 기술선도 가능 - 세계적 수준의 최첨단 고성능 실험장비를 확보함으로써, 국제공동연구 등을 통한 해외 선진기술 도입은 물론 동남아시아 등 개발도상국에 대한 기술 선도와 고부가가치 기술 수출에 기여 - 기존 Beam형 원심모형실험시설과의 실험데이터 비교 및 상호 연계를 통해 건설 관련 기초분야의 연구 및 기술개발 속도를 극대화 시킬 수 있음 - 최첨단의 고성능 실험 장비를 확보함으로써 자체 개발한 우리나라의 건설기술을 후진 개발도상국들에 수출하는 경제적 효과와 지금까지 우리가 해외에서 실험한 것과 같이 개발도상국들의 관련 실험을 우리나라에서 수주하여 진행함으로써 경제적 효과 창출 및 부가가치가 높은 기술 수출에도 기여함○ 사회, 경제적·산업적 측면 - 국내 첨단실험시설 부족으로 기존에 해외에서 수행되던 중요 실험들을 국내로 유치함으로써, 국가적으로 중요한 기술과 외화의 해외유출 방지 - 공동활용 이용 효율성을 증대를 통한 국가 연구시설·장비의 중복 투자 방지 - 첨단 국가실험인프라 성능개선을 통한 학문적·기술적 성과 향상 및 R&D 결과의 실용화 증대로 정부예산의 투자 효율성 제고와 경제적 가치 창출 - 신규 실험시설 구축 대신 기존 실험시설을 최대한 활용한 실험장비 단위의 고도화를 통해, 국가예산 절감에 기여 - 건설, 기계, 원자력 등 다양한 분야의 기술(제품)에 대해 국제기준의 내진성능 평가가 가능하여, 미국, 중동 등 강진지역에 진출 활성화 기여 - 국내 최초 드럼형 원심모형시험기의 도입으로 그간 해외 주도적으로 수행되어 온 연구 과제를 국내에서 자체적으로 수행함으로써 국내 기술의 세계적 경쟁력을 갖춤 - 대규모 실험을 축소하여 실험을 실시 할 수 있어 실험에 드는 비용을 절감 - 원자력 발전소 및 원자력 시스템 개발에 따른 기술 경쟁력 제고 - 국내 업체가 개발된 관련기술에 대하여 성능을 인증받고 시험을 수행하기 위하여 외국의 시설을 이용할 경우 소요되는 비용을 절감할 수 있으며, 실제 2013년 지진방재연구센터에서 수행한 외국검증 대체 실험의 경우 관련비용을 1/5 수준으로 줄여 실험업체가 비용을 절감하는 효과를 얻은 바가 있음
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| 활용방안 |
*활용방안*○ 실험장비 단위의 성능 고도화를 통해 다양한 실험수요에 대한 적기 대응 및 최신 기술 트랜드 반영 가능○ 신규 실험시설 구축 대신 기존 실험시설을 최대한 활용한 실험장비 단위의 고도화를 통해, 국가예산 절감에 기여○ 공동활용을 통해 연구인프라 구축이 어려운 중소중견기업, 대한 등에 대해 기술개발 지원○ 세계적 수준의 최첨단 고성능 실험장비를 확보함으로써, 국제 공동연구 등을 통한 해외 선진기술 도입은 물론 동남아시아 등 개발도상국에 대한 기술 선도와 고부가가치 기술 수출에 기여○ 국내의 다양한 지반조건을 반영하여 건축물에 작용하는 지지하중으로 인한 지반의 거동을 파악하여 경제적 내진설계의 수행이 가능하며 얕은 기초에 의한 지반의 침하에 대한 거동분석이 가능○ 사면을 재현하여 인공강우 실험 등을 통해 산사태 발생과의 상관관계를 규명할 수 있으며 강우강도, 강우지속시간, 비탈면 경사, 지반조건에 따른 파괴 원인을 분석하여 산사태를 예측가능*장비별 활용방안*○ 허리케인 3등급(풍속 120mph)자연바람발생 시스템 - 신재생에너지와 관련된 실험 분야뿐만 아니라 다양한 산업 분야에 활용이 가능다고 판단되며, 기존에 수행한 실험 이외에 추가적으로 활용 가능한 분야는 아래에 같음 · 극한상태(허리케인, 태풍 등)의 풍하중 재현을 통한 건축물 안정성 평가 · 신재생에너지 관련된 실험 분야에 다양하게 활용(풍력발전단지 배치 및 풍력에너지 추정에 활용) · 풍력발전기 출력 성능 평가 실험(Wall of wind generator 구축 시 에너지기술평가원 등과 협업 후 성능평가 기관으로 활용 가능)○복합플랜트 내구성 실험을 위한 피로성능 시스템 - 플랜트 구조물 재료(용접부 포함)의 취성파괴(불안정파괴)에 대한 저항성 평가 및 실 환경 모사 등을 통한 플랜트 구조물의 안정성 및 내구성 검증실험 가능 - 현재 50톤급 파괴인성 평가 장비는 국내 연구기관 및 산업체에서 많이 보유하고 있으나, 대형구조물 재료의 평가를 위한 120톤급 장비는 소수의 산업체 및 연구소, 대학에서만 보유하고 있지 않기 때문에 실험 수요를 만족시키지 못하고 있음. 따라서, 1.2MN 피로시험기는 산업체 수요의 플랜트 구조재료 중 후판 개발 및 평가 지원에 활용할 수 있음○C-72 원심모형실험장비 성능업그레이드 - 국내 지진 연구 분야 확장 · 산사태 및 사면 파괴 등 매우 넓은 범위에서 발생되는 지진 시 지반 거동 특성 평가에 활용 · 해저 지반, 액상화 가능 지반 등 연약한 지반에 대한 신뢰성 있는 거동 평가를 통한 내진 설계 기준 개선 - 사면을 재현하여 인공강우 실험 등을 통해 산사태 발생과의 상관관계를 규명할 수 있으며 강우강도, 강우지속시간, 비탈면 경사, 지반조건에 따른 파괴 원인을 분석하여 산사태를 예측가능 - 국내의 다양한 지반조건을 반영하여 건축물에 작용하는 지지하중으로 인한 지반의 거동을 파악하여 경제적 내진설계의 수행이 가능하며 얕은 기초에 의한 지반의 침하에 대한 거동분석이 가능○ 적재하중 100톤과 적재면적 140㎡의 대용량？대형 진동대 시스템 - 실규모 실험체에 대한 대형 지진실험이 가능하게 되므로 구조물에 대한 국내 내진설계 기술의 향상에 기여할 수 있으며, 관련 국내기준의 수준을 향상시킬 수 있음 - 국외시설에서만 가능하였던 대형 지진실험을 국내에서 가능토록 하여 국내 연구자들의 편의를 증진할 수 있고, 불필요한 비용지출을 막을 수 있음 - 기존 이론 및 해석적인 방법에 의하여 검증하던 과정을 실스케일에 의한 실험을 수행함으로 상사비에 따른 오차를 줄이고 보다 정확한 해석 및 거동 특성을 분석하는데 기여할 수 있음 - 가능한 실규모의 실험을 통하여 성능 검증을 수행하는 원자력 발전소 및 설비 등에 대한 내진실험을 수행하여 원자력 시설에 대한 안전성을 확보하고 관련 기술의 개발 및 기술수준을 향상하는데 기여할 수 있음 - 최대 120톤 하중 구조, 140㎡ 이상의 면적을 갖는 실험체에 대하여 지진실험이 가능하게 함으로서 관련 기술분야를 선도할 수 있음 - 1970~90년대 건축된 저층 구조물 또는 50년 이상된 문화재들의 내진·면진 성능을 보강·확보하기 위한 연구기반 마련
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