| 연구개발개요 |
○ 연구의 배경 및 필요성1. 기후변화에 따른 산사태, 토석류, 옹벽 붕괴 등 사면재해 증가1-1 2012년 기상청에서 발표한 한반도 기후변화 전망보고서에 따르면 한반도의 강수량이 지난 30년간(1981~2010년) 78mm(10년당 25.87mm)가 증가하였으나, 2100년까지 지금까지의 기후변화에 의한 강우량 증가보다 더 큰 폭으로 증가 할 것으로 예측하고 있으며, 강우량 증가뿐만 아니라 장기강우 및 누적강우, 강우강도 역시 크게 증가 될 것으로 예측하고 있음. 이와 같은 강우양상의 변화는 지반의 간극수압 증가에 의한 지반응력의 감소를 일으킴으로 이에 따른 산사태, 토석류, 옹벽 붕괴 등 비탈면 재해 또한 증가 할 것으로 판단됨.2. 노후 옹벽 및 석축의 붕괴2-1 60~80년대 급속한 발전으로 주택부지 마련을 위해 보강이 이루어지지 않은 석축 및 옹벽이 많이 시공되었으며, 이들의 노후화로 인해 옹벽 및 석축 붕괴 사례가 보고되고 있음. 특히 이들 옹벽 및 석축은 영세 주택이 조밀하게 밀집한 곳에 위치하고 있는 경우가 많아 관련 붕괴 사고는 인사사고를 동반 할 수 밖에 없으며, 인근 구조물에 대한 피해를 일으키기도 함. 한편, 최근 시공되고 있는 옹벽은 아파트 단지나 주택단지 조성을 위해 시공되는 대규모의 옹벽이 주류를 이루고 있으며, 이들의 옹벽은 설계기준을 통해 설계되고 규모에 따라 안전진단, 점검 등 유지관리가 이루어지고 있으나 대형으로 조성된 옹벽의 경우 보강재의 설계 및 시공상의 문제와 유지관리 부족 등으로 인해 붕괴사례가 발생되고 있음.2-2 2012년 기준 국민안전처에서 관리하고 있는 급경사지관리대상지 중 옹벽, 석축, 옹벽 및 석축을 포함한 복합사면 등 옹벽구조물은 전체 급경사지관리대상지 14,296개소 중 19.0%인 2,723개소에 달하며, 이중 C등급(일부 보수 보강 필요)이 1,056개소(38.8%), D~E등급(대책마련 필요)이 75개소(2.8%)로 조사되고 있음. 그러나 위 자료는 급경사지 일제조사를 통해 조사된 자료로서 일본이 약 45만개소의 급경사지 및 토석류 위험지를 관리하고 있는 것과 비교할 때 국내에도 실제 더 많은 옹벽 및 석축 관리대상지가 있을 것으로 예상됨.3. 노후 옹벽 및 석축의 보강 사례3-1 노후 옹벽 및 석축의 보강 사례와 같이 현재 수행되고 있는 석축 및 옹벽 보강 사업과 관련 기술은 기존 비탈면 보강공법을 전용한 공법으로 노후된 석축이나 옹벽에 적합한 공법은 아님. 따라서 노후된 석축과 옹벽의 특성을 반영한 전용 보강기술이 필요함. 4. 계측관리시스템을 통한 붕괴위험지구 관리 사례4-1 국민안전처에서는 붕괴위험지역을 선정하고 그 중 위험도가 높은 지구를 대상으로 사전재해 예방을 위해 예？경보시스템을 구축하여 운영하고 있음. 현재 까지 구축되어 운영 중인 계측시스템의 대부분은 GNSS 기반 모니터링 시스템으로서 GPS 데이터를 기반으로 변위를 측정하게 됨. 그러나 GNSS 기반 센서로 인해 관련 계측기기가 고가이며, 전력소모가 커서 상시전원이나 별도의 충전시스템이 필요하다는 문제점이 상사계측관리 시범지구 운영결과 제기되어 왔음. ○ 연구의 중요성1. 개발 대상 기술은 실시간 재난관리 시스템으로서 재난 발생 징후를 정보통신기술(ICT)을 활용하여 실시간으로 감시하고 경보함으로써 재난으로부터 인명과 재산 피해를 최소화할 수 있는 생활안전분야 전략제품에 해당됨(‘16 중소중견기업 기술로드맵 전략보고서). ‘16 중소중견기업 기술로드맵 전략보고서에 따르면, 모니터링기술과 조기경보 및 재난상황 전파기술 분류에 해당되며, 세부기술로는 LTE망을 활용한 네트워크 구축과 경보 및 관련 지자체와 시스템 연계기술로 분류할 수 있음. 그러나 본 개발 대상 기술에는 고전력이 필요한 LTE망 보다 저전략 장거리 통신이 가능한 LoRa 기술이 더욱 적합하며, 앱을 통한 모바일 접근성이 더욱 뛰어나므로 네트워크 구축과 경보 및 관련 지자체의 시스템 연계에 더욱 적합 할 것으로 기대됨.2. 또한 국민의 실생활과 밀접하게 관련 있는 국토교통분야 사회이슈 부분에 대한 연구과제로서 불량 시설물 등 노후 시설물 유지관리 기술개발을 통해 재난재해를 저감하고 생활안전을 향상시켜 걱정 없는 안심사회를 조성할 수 있음. 3. 특히 본 연구개발 기술은 앵커의 유지관리를 위한 계측관리 시스템뿐만 아니라 급경사지 모니터링, 댐 모니터링, 저수지 모니터링 등 안전관리 모니터링 시스템 구축에 활용 될 수 있는 기술임. 위 안전관리 모니터링 시스템의 상용화 및 사업화를 위해서는 본 연구개발 기술과 같이 저비용으로 모니터링 시스템 구축과 운용이 가능하도록 하는 기술개발이 반드시 필요함.
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| 최종목표 |
○ 노후 옹벽 및 석축의 비철거식 보강공법 및 유지관리 시제품 개발.○ 노후 옹벽 및 석축의 비철거식 보강공법 시공방법 개발 및 시험시공, 시방도서 마련.○ 노후 옹벽 및 석축의 비철거식 보강공법 및 유지관리 기술에 대한 평가, 검증 및 노후 옹벽 및 석축에 대한 계측관리 기준(안) 개발. ○ 앵커 로드셀, 건물경사계, 균열계 등의 계측기를 저전력 장거리 전송이 가능한 LPWA기술 LoRa 기반의 단말기와 연계하여 계측정보 관리시스템에 전송할 수 있는 유지관리 키트를 개발 하고자 함.○ LPWA기술 LoRa 기반의 옹벽구조물 유지관리 키트를 활용한 노후 옹벽 및 석축의 계측정보 관리시스템 개발.○ 계측정보 관리시스템을 모바일 앱으로 개발하여 관리자가 장소에 관계없이 손쉽게 노후 옹벽 및 석축의 모니터링이 가능하게 할 계획임.○ 노후 옹벽 및 석축의 사고위험 변위 발생 시 관리자 모니터 및 모바일에 경고 알람 기능 개발 ○ 보강부와 유지관리키트, 판넬부 및 식생부 등 시제품 관련 도면을 바탕으로 시험시공 계획을 수립하여 시험시공 수행.○ 시험시공 시 사용될 시제품에 대해서는 공인인증시험기관에 의뢰하여 시험성적서를 발급 받을 계획이며 시험시공에 대한 시공성, 시공 편이성 등에 대한 평가를 외부기관에 의뢰할 계획임. ○ 시험시공 완료 후 유지관리 키트를 활용하여 2차년도 기간 동안 지속적인 모니터링과 현장검증을 수행 할 계획이며, 이를 통해 연구개발 제품의 완성도를 높일 계획임. ○ LoRa 기반 노후 옹벽 및 석축의 유지관리 키트를 활용한 계측정보 관리시스템 및 원격 관리자용 모바일 앱 개발.
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| 연구내용 및 범위 |
- 주관연구기관((주)대한지오이엔씨)○ 주관연구기관인 (주)대한지오이엔씨에서는 개발 제품에 대한 구상 및 연구와 보강부에 대한 연구를 수행할 계획임. ○ 구상한 패널부와 공동개발기관[(주)피엘네트웍스]에서 개발한 LoRa 기반 노후 옹벽 및 석축의 유지관리 키트를 연계하여 시작품에 대한 도면 등 설계도서를 완성할 계획임.○ 특히 앵커 보강의 경우 앵커의 긴장력에 의한 기존 노후 옹벽 및 석축의 파손 방지를 위한 지압판을 개발할 예정이며 지압판은 기존 옹벽 및 석축의 전면에 설치되는 패널부를 연결, 지지할 수 있는 연결부가 포함될 예정임. 또한 지압판은 앵커의 인장력에 대한 안정성을 확보해야 하므로 구조계산을 통해 철근콘크리트 지압판의 경우 철근 배근, 철판 또는 FRP 지압판의 경우 단면 검토를 통한 제원 및 규격을 산정할 예정임.○ 유사 보유 기술인 ‘식생기반재를 사용한 친환경 옹벽(특허10-1244810)’ 기술을 바탕으로 패널부 및 식생부에 대한 연구를 수행하며 시공방법에 대해 검토할 계획임.○ 다년간 시공 실적과 노하우를 바탕으로 노후 옹벽 및 석축의 비철거식 보강공법에 대한 시공방법에 대해 검토하고 시방서(안)를 마련할 계획임. ○ 노후 옹벽 및 석축에 대한 현황 조사와 노후 옹벽 및 석축의 붕괴위험지구로 지정된 사례 및 붕괴위험지구 관리 실태를 조사하여 효과적인 연구개발이 될 수 있도록 근거자료를 마련할 계획임.○ 연구된 보강부와 유지관리키트, 판넬부 및 식생부 등 시제품 관련 도면을 바탕으로 시제품 제작 및 시험시공 계획을 수립하여 시험시공 수행.○ 시험시공시 사용될 시제품에 대해서는 공인인증시험기관에 의뢰하여 시험성적서를 발급 받을 계획이며, 시험시공에 대한 시공성？시공편이성 등에 대한 평가를 외부기관에 의뢰할 계획임. ○ 한편, 시험시공 완료 후 유지관리 키트를 활용하여 2차년도 기간 동안 지속적인 모니터링과 현장검증을 수행 할 계획이며, 이를 통해 연구개발 제품의 완성도를 높일 계획임. - 공동연구기관((주)피엘네트웍스)○ 공동연구기관인 (주)피엘네트웍스에서는 앵커하중을 측정하는 로드셀 또는 건물경사계, 균열계 등을 계측기기로 하여 저전력 장거리 전송이 가능한 LPWA기술 LoRa 기반의 단말기의 연계방안 연구를 통해 계측정보를 관리시스템에 전송할 수 있는 유지관리 키트 시제품을 제작할 계획임.○ 특히 (주)피엘네트웍스는 LoRa를 기반으로 한 오산시 독거노인 돌보미 서비스, 터널 계측관리 시스템을 개발/구축, 운영한 바 있으며 위와 같은 시스템 구축 실적과 노하우를 바탕으로 유지관리 키트 시제품 제작 및 관리시스템을 구축할 계획임.○ LoRa 기반 노후 옹벽 및 석축의 유지관리 키트를 활용한 계측정보 관리시스템 및 원격 관리자용 모바일 앱 개발.
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