| 연구개발개요 |
이 과제의 목표는 “동남아 시장 개척을 위한 변단면 개량체를 지중에 형성하는 기초공법의 현지화 개발”이다. 과제 목표에 제시한 바와 같이 시장개척을 위한 주요 해당지역은 동남아시아 지역으로 설정하고 있으며, 동남아시아 시장에서 가장 높은 경제 성장률을 보이고 있는 베트남을 그 교두보로 활용하고자 한다. 이후 베트남의 적용사례를 바탕으로 말레이시아, 인도네시아, 태국, 미얀마 등의 기타 동남아시아 국가로 그 기술을 확대 적용 하고자 한다.동남아시아 지역은 대부분의 지반구성이 연약한 점성토 지반과 유기질 토양으로 이루어져 있으며, 기초가 정착되어야할 기반암이 매우 깊은 심도에 위치하고 있다[그림 1.1]. 이러한 이유로 구조물을 지지하기 위하여 일반적으로 사용되고 있는 말뚝기초공법은 매우 깊은 심도가 요구된다. 현재 동남아시아 건설시장에서 기초공법은 저하중 구조물(중저층 건축 구조물)기초로써 PC 또는 PHC파일을 사용하는 압입 및 직타공법이 주를 이루고 있으며, 고하중 구조물의 기초로써 현장타설말뚝공법이 적용되고 있다. 구조물 기초로써 파일 및 현장타설말뚝 공법을 가장 안정적으로 설치하기 위해서는 기반암에 정착을 시켜야 한다. 즉, 파일 및 현장타설말뚝공법의 설계 요구 심도가 깊어짐에 따라 경제성이 저감될 뿐만 아니라 시공 및 품질관리의 높은 난이도가 요구된다. 이러한 기존 기초공법의 문제점을 효율적으로 개선하기 위한 공법으로 연약지반개량공법은 좋은 대안이 될 수 있다. 하지만, 동남아시아 건설시장에서 연약지반개량공법은 선진화되지 못한 기술력으로 인하여 도로 또는 가설구조물 등의 기초로서만 활용되고 있다.이 과제에서 목표로 하는 기초공법의 현지화 개발은 종래의 획일화된 단면을 갖는 연약지반개량공법과는 달리 상부 하중전달 메커니즘을 고려한 변단면 형상의 개량체를 형성하는 공법으로 국내에서 개발되어 사업화를 성공한 공법이다. 이 기술은 기존 PC 및 PHC 파일기초와 비교하여 우수한 경제성을 갖으며, 정규화된 품질관리를 통하여 구조적 안정성을 확보할 수 있다. 하지만 신규성을 갖는 건설공법이 안정적으로 시장개척 및 안착되기 위해서는 현지 환경상황, 기술적용 기준 및 현지 생산？수급이 가능한 재료 등을 통한 다각적인 현지화 기술개발이 반드시 수반되어야 한다. 따라서, 이 과제는 국내에서 개발된 변단면 개량체를 지중에 형성하는 기초공법을 동남아 시장에 안정적으로 적용할 수 있도록 사용 재료, 설계법, 장비, 시공법 등을 현지화하여 시장을 개척하고자 한다.
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| 연구내용 및 범위 |
(1) 동남아 해당국의 설계기준을 반영한 설계법 확립본 공법은 전도, 활동, 지지력, 침하, 원호활동을 고려한 외적안정과 압축, 전단, 휨 등을 고려한 내적안정이 확보되도록 이론 모델을 Block, Pile, Wall, Box식 등 다양한 type에 대하여 설계법을 구축하여 사용하고 있다. 본 기술의 설계법은 국내 구조물 기초 설계 기준 및 도로교설계기준에 근거하고 있다. 이 기준 근거 식에 따라 국내의 구조물에 대한 침하기준은 약 1 inch로 설계되고 있으나, 베트남의 경우는 건축 및 토목구조물의 침하량 기준을 8cm 이하로 설정하고 있으며, 그 안정성 확인을 위한 설계기준 또한 국내와는 상이하게 사용되고 있다. 따라서, 동남아시아에서 안정적으로 본 기술을 적용하기 위해서는 해당 국가 기준을 고려하여 그 안정성에 대한 설계법을 재정립할 필요가 있다.(2) 현지 조달 가능 재료를 사용한 친환경 지반개량재 개발본 과제의 기술인 PF공법의 연약지반 개량을 위한 지반개량재는 흙 입자 사이의 배열을 안정시키고 응결효과를 크게 해주는 특성을 갖고 있어 일반적으로 사용되는 시멘트계 고화재와 비교하여 적은 사용량으로도 동일 이상의 압축강도를 확보할 수 있을 뿐만 아니라 국내 산업부산물의 활용을 통해 생산 시 발생되는 이상화탄소의 발생량을 저감시켰다. 또한 폐기물법에 의한 용출시험 및 토양오염공정시험 결과, 중금속 등과 같은 유해물질의 미미하게 검출되거나 대부분 검출되지 않아 친환경성을 갖는 재료로 인증 받아 국내에서는 녹색기술인증과 환경표지인증을 획득하였다. 하지만, 국내에서 사용되는 이 친환경 고화재는 국내 산업환경(재료 수급, 운송, 생산방식)과 재활용 가능한 재료들로부터 개발된 이유로 동남아시아 시장의 적용을 위해서는 동남아시아 시장의 산업환경 및 원재료들로부터 PF공법에 적용 가능한 고화재의 개발이 필수적으로 수반되어야한다. 국내의 고화재를 수출하는 방식으로 시장을 공략한다면 높은 운반비로 인하여 고화재의 단가보다 운반비가 더 커 경제성 측면에서 활용성이 감소하기 때문이다. 따라서, 동남아시아 시장에 PF공법을 적용하기 위해서는 현재 국내에서 사용되고 있는 지반개량재의 성능과 동등수준의 친환경 고화재의 개발이 가장 먼저 선행되어야 한다.(3) 시공장비 및 품질관리 장치의 개발Head Layer와 Tail Layer로 구성되는 변단면 개량체를 단일공종으로 지중에 형성하기 위해서는 지반 전용 교반장비가 요구된다. 국내용으로 개발된 전용 교반장비는 직경 1,400mm의 Head Layer와 직경 600mm인 Tail Layer를 구성하기 위하여 고안되었다.국내의 지반의 경우는 사질토와 실트질 지반이 널리 분포되어 있는 반면 동남아시아 지반은 대부분의 지반이 점성토로 이루어져 있을 뿐만 아니라, 점도가 높아 국내용 전용장비를 그대로 적용하기에는 시공성 측면에서 여러 문제점을 갖고 있다. 또한, 지반의 N값이 6이하가 깊게 분포한다는 점을 고려하여 연약지반의 개량율을 높이기 위한 방법의 도입도 필요하다. 시공 품질관리 측면에서도 고점성 점토 지반이 대부분인 측면을 고려하여 지반의 정규화된 교반을 위한 장비의 회전 수 측정을 통한 교반횟수의 확인과 직관적인 소요심도확인 등을 위한 품질관리 장치의 개량이 수반되어야 한다. 또한 국내와 동남아시아는 일반적으로 사용되는 장비의 사양이 상이하다. 이는 곧 장비 구성에 따른 시공 매뉴얼(특기 시방서)의 변경이 수반되며, 매뉴얼 변경에 따른 장비의 사용법, 인력의 구성 또한 변경된다. 따라서, 동남아시아 지반을 고려한 시공장비의 적정 용량 결정을 포함한 장비의 개량은 성공적인 시장 개척을 위한 필수 개발항목이다.(4) 동남아시아 최적 시공법 확립본 기술의 시공순서는 중층 및 표층 시공으로 공법의 메인이 되는 중층 시공방법은 장비조립, 시공위치 측량, 장비이동 및 거치, 고화재 배합비 선정 및 믹싱, 슬러리 페이스트 압송, 교반기 내부로 슬러리 유입, 반복 교반 및 주입 인발 등의 순서로 이루어진다. 시공은 전용교반장비를 이용하여, 주입/관입/교반 → 지지층 제자리 교반 → 주입/인발/교반의 공정을 상·하 왕복 교반의 순서로 시공한다. 교반 시간은 시공심도에 따라 변경되나 시공 심도 10m 기준으로 약 15분 이하가 소요되며, 교반 정규화를 위한 상하왕복 교반 시간이 가장 높은 범위를 갖는다.일반적으로 시공법은 시공장비 및 사용재료 그리고 시공환경을 고려하여 시공 효율성이 극대화 되도록 최적화한다. 즉, 국내의 시공장비, 사용재료, 환경요건에 최적화된 시공 시간 및 순서 등을 동남아시아 환경을 고려하여 개량할 필요가 있다.
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