| 연구개발개요 |
● 강원지역의 경우 겨울철 동결현상으로 인하여 도로터널의 라이닝, 갱구부 등에 누수, 고드름 발생 등의 유지관리상 많은 문제점이 발생하고 있는 실정이다. 이에 따라 터널구조물의 동결융해 메커니즘을 확립함으로써 동결피해에 대한 재산피해를 저감하기 위한 연구개발사업의 추진이 필요함.● 강원지역에는 산악지역이 넓게 분포하여 터널이 다소 존재하고 향후에도 많은 터널의 건설이 예상된다. 따라서 터널 갱구부 인근에 계곡이 존재하며 대절토 사면이 형성되어 지하수가 도로의 노면으로 유입되어 동결피해가 발생 할 수 있다. 본 연구에서는 강원도 터널 갱구부 인근에서 발생하는 누수로 인한 도로 동결의 원인 분석 및 피해 방지법 개발과 도로면 결빙 방지를 위한 기술개발을 포함한다. ● 본 연구에서는 한랭지역 기존 도로터널의 동결피해 저감기술을 개발하고자 함
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| 최종목표 |
●본 연구는 선진국형 한랭지역 도로터널 동결피해 방어강국 실현을 위하여, 한랭지역 기존 도로터널의 동결피해 저감기술을 개발하는 것으로 최종 목표로 하며 그 세부적인 목표를 다음과 같이 설정함● 한랭지 도로터널 동결피해 메커니즘 확립 및 동결피해유형 확립을 위한 시험기준 제시● 한랭지역 도로터널의 입출구 구조물, 도로하부 지반에 대한 온도 및 지하수 측정 DB구축● 한랭지역의 도로터널 라이닝부 및 도로면 동결피해 저감기술 개발● 개발된 동결피해 저감기술의 실용화 방안 마련● 도로터널 동결피해 저감공법 실용화를 위한 검증매뉴얼, 시공지침 개발
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| 연구내용 및 범위 |
강원지역에는 산악지역이 넓게 분포하여 터널이 많이 존재함. 터널 갱구부로 인근계곡에서 유입된 지하수 혹은 녹은 눈이 갱구부로 흘러내려 겨울철 기온이 낮은 도로노면의 동결을 발생시켜 피해를 발생시킴. 또한, 유출된 지하수가 터널 내 온도저하로 인해 결빙될 경우, 구조물의 내구성 저하 및 빙결의 낙하로 인한 이용자의 2차피해를 발생시키기도 함 한랭지역의 동결피해를 받는 터널구조물은 일회성 피해가 아닌 구조물의 내구성 저하를 지속적으로 가속시킬 것이며, 최근 기후변화로 인해 그 정도는 점차 심해질 것임. 따라서, 동결피해를 받는 구조물의 유지보수기술의 개발 및 적용은 그 도입시기가 빠르면 빠를수록 구조물의 내구성 저하속도를 저감시킬 수 있을 것이며, 도로사용자의 안전을 확보할 수 있을 것임. 특히 강원지역은 겨울스포츠의 메카로서 많은 관광객이 방문하는 실정이고, 2018 동계올림픽을 개최하는 입장에서 터널의 동결에 의한 피해가 발생하게 된다면 지역경제가 위축될 우려가 있음. 이에 따라 동결피해를 억지할 수 있는 보수보강 기술을 개발하여 적용하는 것이 중요한 시점임. 본 과제는 습윤 발열이 가능한 섬유, 탄소나노튜브를 활용한 기술 등의 개발을 목표로 하고 있으므로 섬유 및 소재산업과 토목사업의 융복합으로 서로의 장점을 극대화 시킬 수 있음. 이러한 재료기술 개발은 터널 도로면뿐만 아니라 상습 결빙지역에도 응용 가능한 기술임. 더 나아가 통일시대를 준비하는 차원에서 한반도의 최대 저온지역인 북한지역에서의 적용도 가능한 기술이므로, 정부의 장기적인 지원이 필요한 연구개발 과제이며, 지속가능한 국가 인프라 유지관리 시스템이 필요하고 기술적, 사회문화적 측면으로 기술개발의 중요성과 정부지원의 필요성이 절실하게 요구되고 있는 실정임.설정된 연구목표를 이루기 위하여 년차별로 다음의 사항을 주요연구내용으로 수행● 1차년 : - 국내외 한랭지역의 도로터널 관련 피해저감 설계기준 및 연구동향 조사분석 - 국내외 한랭지역에서 사용되고 있는 저감기술 조사 및 분석 - 기존 습윤발열 및 나노기술 제품 분석● 2차년 : - 동결피해 저감 기술 성능평가 실내 실대형 실험 수행 - 실내모형 실험 및 수치해석을 이용한 연구 - 터널 내부의 온도 변화에 따른 유지보수 기술 분석 - 습윤발열 및 나노제품의 성능 분석 및 기술적 보강● 3차년 : - 실내모형 실험 및 지하수 침투해석을 결과를 활용한 적용 가능 기술 연구 - 한랭지역의 기존 도로터널의 유지보수 구간에 개선공법 현장 적용 분석 - 동결피해 저감용 누수방지 공법과 차수 및 방수공법 제시 - 동결피해 저감공법 기술보완 및 현장적용 모니터링● 4차년 : - 터널내 누수방지 및 차수공법 설계 및 시공 매뉴얼(안)제시 - 한랭지역의 기존 동결피해 저감공법 설계 및 시공 매뉴얼 작성 - 한랭지역의 기존 도로터널의 동결피해 저감기술 공법 개발 - 도로터널 동결피해 저감공법에 대한 경제성·시공성 검토연구수행을 통한 본 연구과제의 핵심연구성과를 다음과 같이 설정하여 추진하고자 함● 한랭지 도로터널 동결피해 조사 데이터베이스● 동결 시험장비 개발● 한랭지역 지반의 동결조건 결정을 위한 시험기준● 도로하부 지반에 대한 온도 및 지하수 측정 DB 구축● 라이닝부 단열성능 개선공법● 터널갱구부 인근 계곡 및 사면의 지하수의 유입 차단 기술● 터널 갱구부 및 내부 도로면 결빙방지 기술● 터널내 누수 방지 및 차수공법 개발● 터널 동결피해 저감공법별 시공지침(안)
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