| 2차년도 |
1차년도의 연구개발목표는 고압상태에서 콘크리트의 유동특성 측정이 가능한 장비 개발이다.
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- 펌핑 전·후 콘크리트의 유동특성 변화에 대한 조사(관련이론, 실험 사례 등)- 고압 상태에서 콘크리트의 유동특성을 측정할 수 있는 장비 설계 및 제작- 다양한 콘크리트 배합에 대한 유동특성 측정 실험(제작된 장비 사용)- 압력변화와 전단흐름(shearing)을 동시에 경험하는 콘크리트의 유동특성 변화 규명
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
펌핑 중 콘크리트의 유동특성 변화에 대한 현재기술 수준은 펌핑 실험이나 시공 현장에서 직접 측정하여 관찰하는 정도이다. 본 연구의 성과 중 하나인 가압상태에서 콘크리트의 유동특성 측정이 가능한 장비는 직접 펌핑을 수행하지 않고 콘크리트의 유동특성 변화를 평가할 수 있기 때문에 관련 분야에서 기술적으로 상당한 우위를 점할 것으로 기대하고 있다. 유동특성 변화 예측 기법은 펌핑 전 콘크리트의 유동특성 측정만으로 펌핑 후 유동특성을 예측할 수 있기 때문에, 유동특성 변화로 인한 오차를 수반하고 있는 기존의 펌핑성능(토출량, 압송압력 등) 예측 기술의 정확도를 향상시킬 수 있을 것으로 사료된다.
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| 사회 경제적 파급효과 |
본 연구개발이 성공적으로 이루어지면 펌핑 시공 현장에서 재료특성 변화로 인해 발생하는 문제점들을 사전에 방지할 수 있다. 이는 배관 막힘이나 콘크리트 품질저하로 인해 발생하는 불필요한 비용과 시간을 절약할 수 있다는 의미이다. 세계적으로 증가하는 초고층빌딩, 초장대교랑, 장거리터널 건설 시장에서 콘크리트 펌핑 기술은 매우 중요한 위치를 차지하고 있다. 본 연구개발 성과의 주요 대상이 콘크리트 펌핑 분야이기 때문에, 관련 분야에 개발 기술을 적용할 경우 경제적 파급효과가 매우 클 것으로 예상된다. 또한 콘크리트뿐만 아니라 원유, 애쉬, 그라우트 등 펌프 압송을 통해 운반되는 다양한 슬러리 이송 분야에도 활용될 수 있는 기술이기 때문에 산업적 측면에서도 기여도가 높을 것으로 판단된다.
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| 활용방안 |
펌핑 중 콘크리트의 유동특성 변화 관련 기술은 기존의 펌핑 관련 기술(펌핑 예측, 펌핑 장비, 펌핑 효율 증대)에 비해 아직 기초 단계에 있으며, 이 연구의 성과가 앞으로 펌핑 관련 연구자들이나 실무자들에게 좋은 기초 자료로 활용될 수 있다. 이 연구를 통해 개발되는 고압에서 콘크리트의 유동특성 변화 측정 장비는 실험실 레벨에서 사용이 가능하다. 따라서 시공 시 펌핑 조건에 따라 콘크리트의 유동특성이 어떻게 변화하는 지 사전에 파악할 수 있으며, 유동특성 변화에 의해 발생하는 문제점들을 미리 방지하고 해결할 수 있다. 현재 초고층 건축물(50층 이상)의 세계시장 규모는 120건/년 정도로 60조/년(평균 공사비 5,000억/건으로 추정)이며 2025년 약 1,300조원, 2040년에는 약 3,500조원에 이르는 대형 시장이 형성될 것으로 보고되고 있다. 이러한 수요로 볼 때 콘크리트 펌핑 관련 연구가 앞으로도 많이 이루어질 것으로 판단되며, 이 연구의 성과가 펌핑 중 콘크리트의 유동특성 변화 관련 기술 진보에 많은 역할을 할 것으로 사료된다. 또한, 콘크리트뿐만 아니라 원유, 애쉬, 그라우트 등 펌프 압송을 통해 운반되는 다양한 슬러리 이송 분야에도 활용될 수 있다. 고압에서 콘크리트의 유동특성 변화는 펌핑 관련 분야에서 아직까지 해결하지 못한 과제로 남아 있다. 이러한 관점에서 볼 때, 이 연구의 결과는 펌핑 관련 분야에서 학술 및 기술적으로 한 단계 발전할 수 있는 중요한 자료로 활용될 것이다. 초고층건물 및 초장대교량 등 대형구조물을 시공할 때 공사감리의 요청에 의해 500 m 이상 길이의 수평 펌핑 mock-up 실험이 일반적으로 수행된다. 수평 펌핑 mock-up 실험은 고비용에도 불구하고 실제 시공에서 콘크리트의 재료품질 안정성을 확보하기에는 아직 어려움이 있다. 이 연구를 통해 펌핑 중 콘크리트의 유동특성 변화에 대한 메커니즘이 규명되면, 펌핑 시공 전에 실험실 수준에서 재료품질 안정성에 대한 평가를 할 수 있다.
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