| 3차년도 |
* 통합프로그램에의 친환경도로노선설계프로그램 알고리즘의 적용* 불가피 환경훼손구간에 대한 저감방안 및 복원 방안에 대한 지침 개발* 친환경도로의 Control point 설정기준 및 절차* 친환경 도로의 기본조사 및 기본설계 활용방안 연구* 표토층 토양환경-생태수치지도의 도로설계 응용 및 실용화 방안연구* 강우-유출모형 개발* 수로 및 암거 설계 프로그램 적용 및 보완* 노면배수 설계기준 도출* 도로배수시설 설계지침서 작성* 도로 배수설계 프로그램 개발을 위한 DB구축* 노면 수리이론을 적용한 배수설계 해석방법개발 및 현장적용* GIS기반의 집수면적별 배수계획 최적화설계 방향정립* 자연유하배수, 노면배수, 횡단배수, 지하배수 특성조사 분석기법* 강수초기 비점오염원 희석 유하시설 설계방안(집수구, 낙차공)* 3차원 도로주행 물리엔진 개발* 전문가 시스템의 지식베이스 구축* 최적선형 탐색 모듈 개발* GIS 및 항공측량 자료 기반설계 서브 프로그램 개발* 배수능력이 향상된 배수시설 설계기술 모듈 개발* 환경을 고려한 노선설계 서브프로그램 개발* 연약지반 구간 허용 잔류침하량 산정 기술 개발* 공사비산정 및 경제성 분석 서브 프로그램 개발* 도로기하구조의 안전성 평가 모듈 개발* 친환경, 지능형 도로설계 프로그램 지원* 압축지수, 2차압축지수의 경험식 개발 * 개략적연약지반특성도작성* 총침하량 산정기법 개발* 공사비에 대한 잔류침하 관계 분석* 잔류침하량 산정기법 개발 및 적용성 평가* 잔류침하량 산정 알고리즘 기본계획 작성* 불교란시료 채취* 실내시험 실시 및 결과분석* 계측자료 및 실내시험결과 역해석* VE/LCC분석 기술개발* 재무성분석 알고리즘 정립* 첨단기술을 고려한 도로설계 기준 개발* 도로선형평가 항목 정량화 기술개발* 터널 및 교량평가 알고리즘 개발* 산지부 도로선형 설계 기준 정립* 미래형 휴게소 모델 개발* 신기술개발 및 설계지침설정-도로 안전 및 기능향상 설계기술 개발(3)
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* 2차년도에 개발된 친환경도로노선 설계 프로그램 알고리즘 적용* 통합프로그램에의 적용 평가* 도로노선 선정시 불가피하게 훼손되는 구간에 대한 저감 방안 제시 * 훼손구간에 대한 복원 방안 제시* 제시된 방안을 토대로 지침 개발* Control point 결정인자 검토* Control point 결정 절차 작성* 기본조사 실시 표준시방서(안) 작성* 기본설계 시행규칙(안) 작성* 표토층 환경-생태 기능다양성 수치지도 제작기법개발* Control point 선정 및 절성토 위치결정 응용방안 연구* 절성토시 표토층 관리지침 제안* 도로 배수 시험유역 모니터링(계속)* 강우-유출 모형 개발 * 모니터링 자료를 이용한 강우-유출 모형의 검증 * 노면배수 해석 모형을 이용한 각종 분석* 수로 및 암거 설계 프로그램 적용성 테스트 및 보완* 도로배수시설 설계 지침서 작성* 도로배수시설 DB구축을 위한 현황 분석* 도로배수설계 프로그램 개발* 시험유역에의 실험* 노면 수리이론을 적용한 배수설계 해석방법개발* 배수계획 최적화 설계 범위 설정* 실험결과 분석 및 모니터링* 강수초기 비점오염원의 희석가능 시설물 개발 방향 설정* 물리기반 렌더링 모듈 개발* 3차원 주행 상황 설정 모듈 개발* 전문가 지식 DB 구축 모듈 개발* 선형설계점수 평가 모듈 개발* 선형비용점수 평가 모듈 개발* IC/JC를 고려한 선형 탐색 모듈 개발* 평면선형 탐색시 종/횡단을 동시 고려한 속도개선 모듈개발* 항공레이저 측량을 이용한 응용지형자료의 3차원 구축 데이터 적용 모듈 개발* 강우-유출모형 및 노면배수해석 모듈 개발* 자연생태관련 수치등급화 모듈 개발* 도로노선의 절/성토 Control point 선정 모듈 개발* 허용 잔류침하량 상정 모듈 개발* 도로노선의 가치분석 모듈 개발* 도로노선의 LCC분석 모듈 개발* 경제성분석 모듈 개발* 교차로 형식선정 모듈 개발* 선형 평가 모듈 개발* 터널 형식선정 및 평가 모듈 개발* 교량 형식선정 평가 모듈 개발* 설계일관성 평가 모듈 개발* 취득 및 후처리 데이터의 3차원 시각화* 도로설계에 적합한 설계용 DB제작* 물리적 특성과 압축지수, 2차압축지수의 상관관계를 정립* 국내 개략적 연약지반 특성도를 작성(공학적 특성, 공간적 규모 등)* 잔류침하량 산정기법 개발 (경험식, 개략적 연약지반 특성도, 압밀침하량공식 등)* 총공사비(=초기건설비+유지보수비)에 대한 잔류침하의 관계에 의해 합리적 잔류침하량 결정* 경제성과 기능성이 고려된 허용잔류침하량 산정기법 개발* 현장자료와 시공사례 등을 종합 분석하여 산정기법의 적용성 검토* 알고리즘 흐름도 검토(Input Data, 총침하량과 잔류침하량 연산과정, 산출물 등)* 침하가 완료된 도로 인근 지반의 불교란시료 채취* 성토하중 및 교통하중에 의한 잔류침하 특성 분석* 실측 침하자료와 시험결과 역해석을 통한 압밀특성 및 토질매개변수 파악* LCC/가치분석 알고리즘 개발* 재무성분석 알고리즘 확립* 사용자 환경에 맞는 재무분석을 위한 최적의 알고리즘 개발* 초고속도로 설계기준 개발(기하구조, 횡단구성 등)* 평면 및 종단선형 설계자료의 DB화 (계속)* 터널 형식에 대한 통계분석을 통한 가중치 산정* 교량형식 선정 평가 모듈 개발* 산지부 특성을 고려한 선형설계 기준 정립* 미래형 휴게소 모델 정립* 개발된 신기술에 대한 특허 등 산업재산권 추진 및 실용화*사고 예측모형 개발을 위한 기초연구 *도로시설(인터체인지, 터널, 휴게소)간의 적정 간격 지침 정립*4차로 일반도로 교차부와 축 용량 증대방안 도출 및 2차로도로 용량 제약요인 분석*비상주차대 설계 지침(안) 작성
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
- 21세기에 요구되는 고품격의 지능형 최적 도로설계시스템 구축- 환경 분야 프로그램의 친환경적 요소 설정, DB 구축- 환경친화적인 도로노선 선정 Algorithm 구축- 환경친화적인 도로노선 선정 및 환경평가 프로그램’을 개발- 개발한 프로그램의 실용화 위한 검증 및 보완- 작성된 토양생태 수치지도의 정확도, 신뢰도 검증으로 동식물생태 수치지도에의 접목- 토양생태 부분이 환경영향평가나 국토개발사업의 사전계획, 설계 및 평가 과정에서 활용- 농업 및 임업 분야에서 토양생태수치지도는 다양하게 활용- 개발될 도로배수 설계 지침은 설계강우강도 및 설계홍수량의 결정 및 우수유동 해석 등에 관한 설계 실무자들의 수리-수문학적 이해를 향상, 도로 설계 현업에서 널리 활용- 개발된 전산 프로그램들은 손쉽고 체계적으로 범용하여 사용 가능- 객관성 있는 설계 적합성검사 및 검증과 도로교통, 사람, 자동차 기능을 고려한 운전안전성 및 편리성 그리고 자연환경 훼손 최소화 사전검증 등에 대한 최적화 시스템 구축- 고급 기술자들이 가지고 있는 경험과 노하우를 쉽게 활용할 수 있으므로 전반적인 업계의 도로설계 결과물의 품질향상을 가져오게 됨- 지형에 대한 경사, 기복, 표고 등의 연속된 시각 자료를 쉽고 정확히 파악할 수 있게 되어 정확한 공사 설계가 가능- 하중형태 및 크기에 따른 침하평가로 합리적 연약지반 설계/시공 가능- 교통하중의 정적 성토하중으로의 정식화로 윤하중의 합리적 결정 가능- 미래 지향적인 도로가 요구되는 고품격 도로설계 알고리즘 구축으로 비용-효과적 설계, 시공, 유지관리를 위한 관련 기술개발 노력을 촉진- 도로노선 가치분석 및 LCC분석 절차 및 방법의 표준화로 기술 분야의 국가경쟁력 확보- 타당성 분석에 실제로 사용될 수 있는 전문가시스템을 개발하여 도로시설관련 분석기술 향상- 초고속 설계속도의 설계기준 정립은 도로건설부문의 기술향상은 물론 장기적인 측면에서 해외진출을 활성화- 고품격의 지능형 최적 도로설계시스템 구축에 필요한 최적설계기준 제시- DB의 지속적 갱신으로 지능형 /지식기반 DB 구축- 기술적으로는 본 연구를 통해 객관적이면서 명확한 설계가 가능하며 이를 통해 보다 환경친화적인 도로를 건설하는데 많은 발전 가능성- 휴게소의 내부동선체계의 재정립을 통한 효율의 극대화와 함께 교통약자를 고려한 시설확충 및 질적 개선으로 신규시장 유발효과 및 생산성 증대 효과 기대- 고품격 지능형 최적도로 설계시스템 구축의 일환으로 도로 환경성과 안전성 증진을 위하여 모든 환경인자를 고려한 시스템 개발을 이루고 기술적인 방안들의 결정으로 안전한 교통시설의 보장과 도로 부대시설 설계 결과물의 품질 향상- 공공 인프라를 대상으로 한 연구의 수행 효과는 기술 개발 주체에게 직접 돌아가기보다는 대부분 국가 예산 절감이나 사회적 비용 저감이라는 형태로 나타남- 도로 기술 발전뿐 아니라 전반적인 도로의 서비스 및 안전성과 기능성 향상이 예상- 전통적인 도로확충(신설, 확장) 사업 뿐 아니라 운용/유지관리 측면의 효율화 달성으로 사회적 비용(지체, 혼잡, 교통사고, 서비스 불만족 등) 저감이 예상
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| 사회 경제적 파급효과 |
- 설계 과정에서 도로의 경제성 분석을 통해 도로건설 사업의 경제성 분석을 좀 더 명확히 하게 되어 국가예산 절감효과가 있음.- 전반적인 도로설계 기술력 향상을 가져오게 됨으로서 해외시장 개척에 경쟁 우위를 확보함.- 환경오염 및 훼손을 최소로 하는 친환경적인 도로건설을 유도함.- 다양한 측정센서를 조합하여 광범위한 지역의 3차원 지형정보구축을 통해 다양한 건설설계응용분야 요구에 맞는 정보를 구축하도록 유도함.- 3차원 공간정보의 구축을 통하여 현재까지의 GIS 사업으로 구축된 데이터를 더욱더 효과적으로 이용할 수 있게 된다. 고부가가치 산업 창출을 꾀하며 민간기업의 적극적인 활용을 유도함.- 저성토구간의 도로주행성 및 쾌적성 확보- 연약지반 개량 및 대책공법의 합리적 산정으로 경제적 손실 최소화- 도로 이외 건설 분야의 적용으로 전체적인 공사비 절감- 설계, 시공 및 유지관리 측면의 경제적 효과- 연약지반 처리규모 파악으로 인한 체계적 시공 및 유지관리 가능- 설계과정에서 VE, LCC를 통한 도로의 경제성 분석모듈 개발로 도로 건설 사업의 경제성 분석을 좀더 명확히 하게 되어 국가예산의 절감효과- 노선선정에 따른 각종 민원들에 대한 객관적인 자료제시를 통해 민원 해 결의 중요한 역할 및 대민 서비스의 질을 향상시킴.- 도로의 고객인 자동차의 발전추세에 따라 도로의 성능개선으로 대응하므로서 새로운 자동차(미래형 자동차 혹은 지능형자동차)기술 발전을 자극하여 시너지 효과를 유도- 도로계획단계에서 빠르고 다양한 검토를 통한 시간적, 물질적 비용절감- 보다 현실적인 사업비용(부지매입비와 공사비)절감과 함께 도로 개통 후 예상되는 사용자비용(=차량운행비용+지체비용+환경비용 등)에 대해서도 절감이 예상됨. 또한 휴게소를 단순 휴식공간이 아닌 관광, 여가 공간 및 교육, 문화의 장으로서 특성화시킨다면 휴게, 관광, 기념, 교육 등의 전반적인 부분에서 부가이익을 창출할 수 있을 것으로 기대됨.- 체계적이고 안전한 설계기술의 개발로 최적의 시설물이 가능하게 됨으로써 국가물류비용 및 교통사고에 대한 비용절감과 국가 대외신인도 상승에 의한 경제 산업적 효과 발생- 세부적인 도로용량 증대 기술 등에 IT 기술이 접목될 경우, 관련 산업의 확대 및 새로운 분야의 창출이 가능할 것으로 보임.
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| 활용방안 |
1) 친환경 도로건설 실현을 위해 기존의 도로설계 프로그램에 친환경 요소(1과제), 안전성 요소(2과제), 경제성 요소(3과제)를 접목시켜 친환경 도로설계 프로그램 개발과 각 세부연구과제의 모듈을 개발하는데 그 목적을 두고 있으며, 향후 우리나라 도로건설엔지니어링의 선진화의 지표를 나타낼 수 있는 중요한 척도로 홍보, 활용함으로서 해외진출의 주요한 전략기술로 활용할 수 있을 것이다총체적인 환경생태수치지도가 작성이 되면 토양생태 부분이 환경영향평가나 국토개발사업의 사전계획, 설계 및 평가 과정에서 활용될 수 있을 것이다. 또한 농업 및 임업 분야들에서도 토양생태수치지도는 다양하게 활용될 수 있을 것으로 생각한다도로배수 설계에 대한 연구결과로 작성되는 도로배수 설계 지침은 구체화, 실용화된 설계 실무지침으로서 도로 설계 현업에서 널리 활용될 수 있을 것이다. 또한 개발된 전산 프로그램들은 손쉽고 체계적인 설계 과정을 가능하게 하여 널리 사용될 수 있을 것으로 판단된다교통하중의 정적 성토하중으로의 정식화와 지중응력 영향깊이 및 형태에 대한 도식화와 토질매개변수의 변화특성 분석을 통해 교통하중의 영향을 고려한 침하량 산정기법이 개발된다면, 연약지반구간 도로의 설계수준을 보다 경제적이고 효율적인 단계로 향상시킬 수 있을 것이다경제성 분석 기술개발 및 첨단기술을 고려한 도로설계 기술개발 분야에서는 데이터베이스 시스템구축으로 축적된 가치분석 및 LCC분석을 위한 데이터베이스를 공개하여 실무의 LCC분석에 대한 신뢰성 향상에 기여하며, 관련 DB와의 연계를 통해 지속적인 데이터의 자동적 갱신을 유도, 사용자 설정이 가능한 기능을 활용하거나 일부 수정-보완을 통해 타당성평가와 유사한 분석방법을 수행하는 예비타당성 평가의 수행에도 활용, 첨단시설을 고려한 설계기준 정립 및 산지부 도로선형 설계기법을 개발하여 미래 환경변화에 능동적으로 대처할 수 있다.도로설계 알고리즘 개발 부분에서는 도로설계시에 다양한 분야의 주관적 평가를 객관적 기준화로 인해서 발전된 도로설계기준 및 설계자동화에 활용할 수 있으며, 다양한 유형의 휴게소 개발을 를 통해 관광, 문화공간으로서의 역할로 지역발전과 이용효율의 극대화와 함께 교통약자 입장에서 질 높은 서비스공간으로 정착될 것임.도로정보시설물의 설계기술 향상을 달성하고 경제성분석 및 부대시설물 성능향상을 위한 설계기법 개발의 연구과정에 포함하여 성공적인 도로 건설사업의 중요한 도구로 활용하며, 여러 환경인자를 고려한 도로안전 시스템 설계기술을 개발하며, 도로설계 업무의 체계화에 따른 효율성 증진 및 전문가의 다양한 정보와 지식을 활용하여 고품질의 성과품을 생산할 수 있도록 한다.연구개발결과 도출되는 기술대안 및 지침은 도로 설계시, 운용 중인 도로개선 사업에 직접 적용할 수 있으며, 연구 결과의 국가 기준이나 지침화를 위한 법제도 절차를 추가로 거쳐야 하며, 연구 결과의 직접적인 활용 주체는 도로관리청(국가 및 지자체) 및 개발 기술을 현장에 적용하려는 민간업체가 될 것임.2) 본 연구과제는 다음과 같은 방법으로 활용할 수 있는데, 통합프로그램 및 단위 프로그램은 예비타당성 조사, 기본조사 검사, 평가 시스템, 기본설계 중심선 결정, 설계검사 및 모니터링, 기본설계 및 실시설계(장래), 설계자료 데이터베이스 확충, 해외 도로설계용역 참여, 분야별 설계 Tool 활용, 설계기술의 응용 및 자체 연구개발, Smart Highway 설계, 시공에 참여 기회 확대, 도로교통, 안전, 편의 등 ITS사업 지원 확대분야로, 설계기준/기법, 설계지침, 특허/신기술 등은 설계, 시공시 반영 및 활용 권장, 자연 환경수치지도 제작 활용(환경부), 각종 설계지침 공동 운용, 설계, 시공시 적용, 상용화 제품 판매(신기술, 특허), 도로설계, 시공기술 및 기법 개선 참여 기회
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