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과제기본정보

제진성능 향상(30%이상)을 위한 케이블-도르래 조합형 내진보강 시스템 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 19CTAP-C142466-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 시설물 안전 유지관리 기술 | 자연재해 저감기술 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 제진성능 향상(30%이상)을 위한 케이블-도르래 조합형 내진보강 시스템 개발
주관연구기관 (주)테크스퀘어
총괄연구 책임자 성명 정인용
소속 동일고무벨트(주) 직위 매니저
기관 대표번호 017-237-4603 FAX 051-523-2151
총 연구기간 2018-04-17 ~ 2019-12-31
당해연도 연구기간 2019-01-01 ~ 2019-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 250,000,000 9,000,000 75,000,000 84,000,000 334,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 케이블-도르래 조합형 제진 시스템 개발
- 케이블과 도르래를 이용한 변위증폭 메커니즘을 구현하고 시스템 구성을 위한 소재, 접합부, 설계 및 시공 방법 개발

(1) 케이블과 도르래를 이용한 변위증폭형 제진 시스템
- 케이블과 도르래를 이용한 변위 증폭 메커니즘 규명
- 케이블 소재에 따른 시스템 성능 검증
- 해석/실험을 통한 케이블-도르래 조합형 시스템 개발(성능검증)
- 실제 현장 설치를 통한 시공성 검증

(2) 매뉴얼 개발
- 케이블의 특성을 고려한 최적 설계 프로세스 개발
- 설계 및 시공 매뉴얼 작성
최종목표 제진성능 향상(30%이상)을 위한 케이블-도르래 조합형 내진보강 시스템 개발
- 연구개발 대상인 케이블과 도르래를 이용한 변위증폭형 제진시스템은 지진발생시 구조물의 허용변형량이 작은 철근콘크리트 전단벽 구조시스템 또는 5층미만의 저층 건축물에 대하여, 도르래 원리와 케이블의 움직임을 통해 변위를 증폭시켜 제진장치에 전달시킴으로서 동일변위 발생시 내진 성능을 향상킬 수 있음
- 감쇠성능이 뛰어난 실리콘 점성댐퍼와 작은힘으로 큰 변위를 발생시키는 도르래 원리를 결함시킨 변위증폭형 제진장치 시스템 개발
- 기존 건축물의 구조부재인 보, 기둥, 벽에 도르래를 설치한 후 케이블을 감아주어 양쪽 끝단 또는 한쪽 끝단을 실리콘 점성댐퍼에 연결하여 고정시킴.
- 지진발생시 구조물의 변형이 발생하여 도르래와 점성댐퍼간의 변위차가 발생할 때, 해당 변위만큼의 하중이 댐퍼장치에 가해지게 되는 원리임. 이때 하중을 전달하는 부재인 케이블이 움직이면서 구조물의 변형량만큼 도르래를 회전시키며, 동일 회전각에 대하여 케이블이 도르래를 감싸는 횟수가 많을수록 동일 도르래 회전각에 대하여 전체 케이블 길이 변화량이 증폭됨. 이러한 원리를 통하여 작은 크기의 건축물 변형이 발생하더라도 도르래를 감싸는 케이블의 횟수에 따라 변위증폭을 통해 댐퍼장치에 큰 변형으로 작용시킬 수 있음.
연구내용 및 범위 ○ (변위증폭 메커니즘 규명)
도르래 원리를 이용하여 저층건축물 또는 전단벽 구조시스템의 건축물에서 발생하는 미소변위를 증폭시켜 제진댐퍼에 큰변형이 발생할 수 있는 변위증폭 메커니즘을 규명함으함으로서 기존 제진시스템의 단점을 보완할 수 있는 기술을 개발

○ (케이블 소재 적합성 검증)
도르래-케이블 역학구조를 활용하기 때문에 기존 구조해석프로그램에서는 케이블의 인장력에 대한 정확한 평가를 수행하는데 있어 한계가 있으므로, 케이블 소재에 대한 적합성 검증을 위하여 사례조사 및 구조해석, 소재단위 인장실험을 수행함으로서 시스템에 대한 신뢰성 향상

○ (해석/실험을 통한 시스템 성능평가)
케이블을 이용한 변위증폭형 제진시스템의 프로토 타입을 개발하여 시스템 단위 구조성능 실험을 수행하여 시스템의 작동원리를 규명하고 이를 바탕으로 구조설계프로세스 개발

○ (시공성 검증)
건설현장에서 일반적으로 사용되지 않는 재료(케이블 및 도르래)로서 시공성 검증이 필요하므로 기존 공법과 유사한 난이도의 시공방법을 Pilot 프로젝트를 통해 개발

○ (구조설계 프로세스 개발)
구조물에 요구되는 감쇠력과 제안하는 시스템이 발휘할 수 있는 감쇠력을 비교하여 시스템 최적화 방안 고안

○ (설계 및 시공 매뉴얼 작성)
현장적용에서 도출된 이슈사항을 바탕으로 케이블을 이용한 변위증폭형 제진시스템의 설계 및 시공 매뉴얼을 작성

○ (사업화 계획)
[케이블-도르래 조합형 제진보강공법]을 통한 수익창출은 주요 고객군인 기존 전단벽 아파트 구조물 및 20년 이상 경과된 노후건축물의 내진보강공사를 통하여 매출을 발생시킬 수 있을 것으로 판단됨. 내진보강공사에 의한 수익은 내진성능평가용역, 제진장치 생산, 제진시스템 시공의 3단계로 구성되며, 제진장치 생산과 시스템 시공의 경우 재료비용 및 용역비용이 소모되므로 이를 고려하여 아래와 같은 수익창출 방안을 구축

○ (특수공법 활용을 위한 협력체계 구축)
특히, 제진댐퍼를 활용한 제진시스템은 특수공법으로 구분되기 때문에 사업화 추진시 기술검증을 위한 공인기관과의 협력체계 구축이 요구됨에 따라 이를 고려한 비즈니스 모델을 추진하여야 할 것으로 판단되며, 공인기관으로서 참여기관인 한국시설안전공단과의 지속적인 협력체계 구축을 계획하고 있음. 2년간의 연구기간동안 구축된 주관기관과 참여기관의 엔지니어링 네트워크 형성
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ① 주관연구기관((주)테크스퀘어)
○ 케이블-도르래를 통한 변위증폭 메커니즘 규명
○ 케이블 소재 적합성 검증을 위한 인장구조물 구조해석수행
○ 케이블을 이용한 변위증폭형 제진장치 시스템 단위 구조성능 수행

② 공동연구기관 (한국시설안전공단)
○ 케이블 소재 적합성 검증을 위한 국내외 구조설계 사례조사
○ 케이블을 이용한 변위증폭형 제진시스템의 구조설계 프로세스 개발 		① 주관연구기관((주)테크스퀘어)
○ OptiStruct 구조해석 수행을 통한 케이블을 이용한 변위증폭형 제진시스템 프로토타입 제시
○ 내진용 케이블 소재의 재료특성 분석 및 구조해석 특성치 도출

② 공동연구기관 (한국시설안전공단)
○ 국내외 기술조사 (케이블 구조물의 설계사례 및 유형 분석)
○ 케이블을 활용한 내진설계 프로세스(안) 제시
연구성과 기술적 기대성과 ○ 기술적 측면
- 국산기술력에 의한 제진시스템 개발과 노하우 축적을 통하여 기술 경쟁력을 재고하는 동시에 지속적으로 성장하는 내진보강시장에서 글로벌 경쟁력 확보

○ 경제적ㆍ산업적 측면
- 저층건축물을 대상으로 점성댐퍼 제진장치의 적용이 가능해지기 때문에 내진보강시장의 확대 및 증대를 통하여 경제적, 산업적 측면에서 시장활성화를 기대할 수 있음.
- 국산장비의 활용을 통하여 내진보강기술의 해외의존도를 낮춤으로서 수입대체 효과를 통한 국고 유출 최소화
사회 경제적 파급효과 ○ 사회적 측면
- 경주지진, 포항지진의 연이은 지진으로 인한 사회적 불안감 해소를 저감하기 위한 내진보강기술을 개발함으로서 조속한 사회이슈해결을 기대할 수 있음
- 전문성을 가진 국내 인력의 확보 및 배양을 통하여 내진성능평가 및 내진보강 관련 분야의 일자리 창출이 가능할 것으로 기대
활용방안 ○ 중요시설물 내진보강 성능확보
- 기존의 단편적인 내진 관련 규제가 최근 지진 위험 여론 확산, 공공 부문의 선투자 및 민간 부문의 수요 확대 등을 통해 향후 4년간 연평균 3.8% 성장할 것으로 예상됨
- 특히, 수직증축 리모델링 시장이 성장하며 수요가 커질 것으로 예상되므로 국내 시장에 적합한 제진 기술 확보에 대한 필요성이 커지는 추세임
- 제안하는 케이블을 이용한 변위증폭형 제진장치는 기존건축물의 붕괴방지를 위한 한정된 허용변형량을 만족시키면서 감쇠력을 최대로 발휘할 수 있는 기법 및 공법이므로,
- 공공시설물, 학교 등 내진성능 확보가 시급하고 중요한 건축물 및 벽식 구조로 이루어진 공동주택 등에 빠르고 안정적인 내진 보강이 가능함

○ 저진동제어 시스템으로의 활용 가능성
- 초고층 분야의 풍하중에 의한 작은변위 및 진동에 대하여 변위증폭을 통해 제진장치의 감쇠성능을 기대할 수 있고,
- 지하철에 의한 작은변위 및 진동에 대하여 변위증폭을 통해 지하철 인근 건축물에 적용가능 하므로 내진분야 뿐만 아니라 진동분야로 최종성과물을 활용할 수 있을 것으로 기대됨

○ 해외시장 진출을 위한 경쟁력 확보
- 국내 자체 기술개발을 통해 시장경쟁력 확보가 가능함
- 해당 기술 개발을 통하여 해외시장 진출을 위한 경쟁력 확보가 가능함

○ 해외시장 진출을 위한 경쟁력 확보
- 속도의존형 제진장치와 같이 복원능력이 있는 점성댐퍼와 조합하여 사용할 수 있어 관련 기술을 보유한 업체와의 협업이 가능함
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 케이블 도르래 변위증폭 내진보강 풍진동제어
영문 Cable Pulley Displacement amplification Seismic retrofit Wind vibration control
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 02. 최종보고서(보완본)_㈜테크스퀘어 대표이사(정인용 주관연구책임자).pdf   다운로드

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