| 3차년도 |
- 바이오 기반 친환경 신소재활용기술 개발(1세부)- 친환경 신소재 활용 제방보강기술 개발(2세부)- 친환경 신소재 활용 제방의 환경성 및 안정성평가기술 개발(3세부)
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2018. 2월: Kick-off meeting 2018. 7월: 자체중간점검2018. 10월: 자체전문가자문회의 등을 통한 각 세부과제별 결과치 공유 및 피드백 등 과제별 연계성 강화- 개발된 바이오 신소재의 비율, 혼합 방법, 분사 방법을 포함한 다양한 레시피 도출- 개발된 바이오 신소재 레시피에 대한 물성, 강도, 수리 실험을 통해 최적 레시피 도출- 개발된 바이오 신소재의 식생 능력 평가- 경제성 및 공학적 성능 극대화를 위한 고압분사 (pressurized-spraying) 시스템 개발- 최적 교차결합(Cross-linking) 조건을 위한 신소재 물성 개량- 시공성을 고려한 신소재 최적 유동학적(rheology) 조건 제시- 제방보호공 및 피복층 향상 제품 기본 설계- 제방보호공 시제품 시험/평가 - 월류 외력 산정기법 개발- 보호공 및 식생매트 기초 설계 및 상세설계, 시제품 제작- 신재료 광분해 및 열분해 확인- 환경인자별 pH, 온도에 따른 점성변화 확인- 유기오염물질의 신소재 표면 농축 확인- 자생 식물 조사를 통한 식물종 선정 및 신재료 농도별 생태영향 평가- 국내·외신규물질 요구사항 분석 및 바이오폴리머 신재료의 독성, 환경 거동자료 수집 및 분석- 고속류 실험을 위한 계측 시스템 구축 및 운영- 신소재 제방의 침식 안정성 평가를 위한 고속류 실험 및 분석- 신소재 제방의 침투 안정성 평가를 위한 실규모 제방 모형 제작- 구조물 유무에 따른 신소재 제방의 침투 안정성 평가를 위한 모형 제작- 고속류 실험을 통한 신소재 재료/공법별 한계소류력 평가
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 신소재기술 개발 · 제방의 강도와 환경성을 동시에 만족시킬 수 있는 새로운 제방 보강 재료 개발 가능 · 바이오기술을 이용한 친환경 신소재의 개발을 통해 국내·외 선도 기술 선점 · 건설분야 친환경 신소재 재료 기술 확보 · 원천 독자적인 균주를 이용한 지반 자가치유 및 개량 기술 확보- 제방강화기술력 확보 · 도심지 등 중요제방의 경우 표면 피복을 통해 월류시에도 무너지지 않는 제방 구축 가능 · 콘크리트 호안을 대신할 수 있는 친환경적인 제방 보강 기술 개발 가능 · 실험실증을 통한 제품의 안정성 확보 기술 개발 가능 · 강도/내구성 확보는 물론 식생생장까지 촉진시킬 수 있느 고성능 신소재 관련 기술 확보 · 홍수시 빈번하게 발생하는 제방세굴을 조기에 복구하여 홍수피해 저감기술 개발 · 실규모 시험 및 평가 체계를 구축하여 개발된 공법의 성능 검증과 함께 기존 제방 기술 및 신공법의 평가 기술로 제안하여 제도화 가능- 친환경성 제방기술 확보 · 독성소재를 신소재 활용을 통하여 하천의 환경오염 저감 · 제방축조재료인 흙의 성능을 개선하는 신소재재료를 활용하여 내구성을 향상시킴과 동시에 친환경성 증진 · 제방 공법의 식생활착 평가를 통해 친환경 하천기술 개발 및 적용 · 하천 적용 공법의 환경성 평가를 통해 기술의 환경성 제고 - 설계/시공/유지관리 시험 수행을 통해 문제점을 개선하여 기술의 적용성 극대화- 현장 적용 피드백에 의한 보완기술 개발
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| 사회 경제적 파급효과 |
- 제방축조비용절감 · 새로운 제방 보강 재료 개발로 제방 축조 비용 절감 가능 · 연 약 1조원에 달하는 제방 축조 비용에 대한 효율성 확보 가능 · 시공 및 유지관리 비용 저감을 통한 공기 단축 및 경제성 확보- 새로운 제방 보강 시장 창출로 국내외 신시장 개척 가능 · 개발되는 재료 및 시스템은 다양한 건설 수요에 맞춰 변형되어 적용될 수 있으며, 특히 다양한 해외 수요에 부합할 수 있을 것으로 기대됨 · 재료의 상품화를 통한 이익 창출 · 재료의 상품화 및 해외 수출을 통한 이익 창출 · 균주와 관련 부산물의 직접적인 해외 수출 기대 · 바이오신소재의 경제성 향상과 시공 가격 절감을 통한 기술 확산 용이 · 신소재 재료를 활용한 친환경 원천기술 개발을 통하여 해외건설시장 개척- 홍수피해 저감을 통한 인명 및 재산피해 저감 · 제방붕괴 위험성 저감을 통한 홍수복구비용 저감 · 제방피복 보강을 위하여 활용되는 호안공설치 저감으로 제방축조를 위한 비용 저감 · 정량적 성능이 검증된 제방 공법의 적용으로 연간 1조 3천억 규모의 하천관련 정부 예산의 절감 및 피해액 및 복구비용의 절감 기대- 환경편익 · 생태/환경적으로 안정적인 공법 적용으로 공법 적용에 의한 환경 편익 증진
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| 활용방안 |
○ 종합 의견- 연구 지원을 통해 개발될 친환경 신소재 재료는 국내 시장 뿐만 아니라 해외 시장으로의 진출이 가능하기 때문에 친환경 건설 분야에 대한 국가 브랜드 이미지 제고에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단됨- 제방 구축뿐만 아니라 친환경 바이오 계열 신소재의 개발을 통해 다양한 형태로 해외 건설 시장에 진출하여 막대한 이익을 창출할 수 있을 것으로 평가됨. 특히 연간 4억 달러에 이를 것으로 기대되는 동남아 물관리 사업에 참여 시 1% 기술 진출로도 400만 달러 경제적 성과 기대- 바이오 신소재는 미생물 균주와 그 관련 부산물 모두를 지적재산권화 할 수 있는 기술로써 도용이 어려운 고부가가치 상품이 될 가능성이 높음. 신소재 개발을 통한 기술이전, 로열티 등으로 많은 경제적 이익 창출이 가능함- 바이오 신재료를 이용한 건설 기술 선점을 통해 재료-지반 융합 연구에 대한 국내·외 기술 우선 순위 선점과 후속 연구의 활발한 추진 기대- 국토교통부의 수자원분야 예산 중 상당부분이 제방유지관리 및 신설에 투입되고 있으며, 매년 반복되는 홍수피해복구비를 절감시키기 위하여 기존 제방을 유지관리하고 보수·보강하여 성능을 향상시키는 기술을 개발하여 적용함으로써 국가건설예산 절감 가능- 하천에 활용되고 있는 각종 독성재료를 대체할 수 있는 재료를 활용하여 하천시설을 구축함으로써 제방의 환경성 및 친환경성을 증진시킴으로써 녹조, 환경오염에 대한 자정능력 증대로 피해복구비용 절감- 하천제방 보수보강을 위하여 신소재를 적용하는 첫 연구로서 관련 연구분야를 개척하고 선도함으로써, 신수종 연구를 통한 하천시설 관리기술 향상○ 신설 제방 콘크리트 호안 대치 - 신설하는 제방의 경우 기존 콘크리트 호안을 대치하여 제방의 강도 확보 및 환경성 확보 가능 - 기존 호안에 비해 경제성 확보 가능○ 기존 제방 및 중요제방 보강 - 기존 제방 보강시 필요한 부분에 국부적으로 활용 가능 - 제방 세굴에 대한 지속적 효과 확보 가능○ 콘크리트 구조물과 흙 접합부 보강 - 제방 관통구조물이 통문, 통관의 경우 콘크리트와 흙 접합부 보강재로 활용 가능○ 제방 심벽으로 활용 가능 - 중요제방이거나 사질토 제방으로 누수가 우려되는 경우 흙 제방 중심부에 심벽 형태로 설치하여 제방 강도 확보 가능○ 현장 적용 - 실내 실험(건기연 일산 및 안동실험장), 실규모 실험(안동실험장), 현장 시범구간 운영(낙동강 구간 중소하천 등) 등을 통해 안정성과 환경성에 대한 성능 확보 가능○ 실용화 제품화 - 블록, 피복용 소재 등으로 개발하여 상품화 가능○ 원천기술 확보 - 건설기술연구원에서 보유하고 있는 기존 특허를 활용하여 제방 분야의 원천기술로 확대○ 신산업 창출 - 국내 약 1조원 규모의 제방 축조, 국외 제방 축조 등에 적용될 수 있는 신기술로서 기존 콘크리트 제품에 비해 저렴하게 개발할 경우 다양하게 적용 가능
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