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과제기본정보

해저시설물 차폐기술 개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 도시건축연구사업 과제번호 07CHUD-B043219-03
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 해저시설물 차폐기술 개발
주관연구기관 한국지질자원연구원
총괄연구 책임자 성명 신희순
소속 사단법인 한국지하안전협회 직위 센터장
전화번호 02-2144-5644 FAX -
총 연구기간 2005-06-29 ~ 2010-06-29
당해연도 연구기간 2007-08-30 ~ 2008-06-29

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
3차년도 1,217,000,000 40,200,000 173,800,000 214,000,000 1,431,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 -협소한 가용면적과 폭발적인 인구밀집으로 인해 새로운 공간 개발의 창출욕구가 극대화되면서 도서/연안지역을 위한 교통편의시설, 국지적 교통량 분산을 위한 교통우회시설, 도심지 공사에 따른 교통 혼잡 및 민원발생 억제 등이 대안으로 제시됨
-교통 인프라 외에 유류/가스 지하저장시설로서의 공간창출도 시급히 요구되고 있는 중요한 사안임
-이러한 국민적 욕구를 충족시키기 위해서는, 삼면이 바다로 둘러싸여 있으며 동북아 허브의 중심국가로 부상하고 있는 우리나라의 지형조건상 해양을 대상으로 하는 지하시설물의 개발이 가장 적합한 대안이며 이를 위해서는 기존의 지하시설물 건설과 관련한 요소기술과는 차별화된 해저조건을 고려한 건설기술의 개발이 요구됨
최종목표 -이를 위하여 산학연 전문기관으로 구성된 연구단을 조직하여 해저시설물 건설을 위한 조사/계측/방?배수 및 방재기술과 해저시설물 건설을 위한 차폐핵심기술을 개발코자 함

-세부과제별 최종목표는 다음과 같다.

o 해저지반 조사 및 계측기술 수준 향상

o 수리-역학적 설계기술 개발

o 해저터널 방배수 설계기술 및 신재료 개발

o 해저 에너지 저장시설 차폐 및 시공 시뮬레이션 기술 개발

-본 연구개발을 통해 얻어지게 될 핵심요소기술은 다수의 국내건설회사의 현장적용과 설계회사 및 대학의 feedback 작업을 통해 검증/보완/패키지화될 예정이며, 이는 향후 기하급수적으로 증대될 것으로 예상되는 국제건설시장에서 기술적 우위를 점하는데 직접 적용될 것임
연구내용 및 범위 -제1세부과제에서는 고효율 사전지반조사기술, 정밀지반조사기술, 초기응력측정기술 개선 및 정밀도 향상, 계측 신기술, 계측장비, 계측관리 및 계측자료 해석기술, 시설물 주변의 수리유동특성해석 및 수리-역학적 상호작용해석기술, 극저온 암반물성 평가기술, 그리고 방재시스템 개발을 연구범위로 설정

-제2세부과제에서는 터널주변의 손상영역 평가기술, 차수-지수를 위한 그라우팅 설계기술, 해저터널의 안정성해석기술 개발, 수직갱/내진 설계기술 개발을 연구범위로 설정

-제3세부과제에서는 해저터널 방배수 신개념 및 설계기준 정립, 대용량 배수재료 개발, 고수압조건의 Active 라이닝 수밀장치 및 시공법 개발을 연구범위로 설정

-제4세부과제에서는 해저 대단면 에너지 저장시설을 위한 Water-curtain 등 차폐구조 설계기술, 시공 시뮬레이션 프로그램 개발을 연구범위로 설정

-상기 각 세부과제의 수행을 통해 해저시설물 건설을 위한 조사/계측/방-배수 및 방재기술과 해저시설물 건설을 위한 차폐핵심기술을 개발코자 하며, 이러한 목표를 효과적으로 달성하기 위하여 육상에서의 지하시설물 건설과 관련되어 축적되어온 노하우를 바탕으로 해저환경에서 고려될 수 있는 제반 기술적 문제를 검토하고 이를 이론적으로 또는 실험적으로 규명, 정립할 필요가 있음.

-따라서 다음과 같이 세부적인 연구내용 및 범위는 다음과 같으며, 각각은 상호 연계성을 뚜렷이 가짐.

o 해저지반 사전조사 및 정밀조사를 위한 탐사기법 정립

o 시추공을 이용한 초기응력 측정기술 개선 및 정밀도 향상

o IT 기반형 해저 터널 자동화 계측 시스템 개발 및 계측자료의 관리-해석-평가 기술 개발

o 해저터널 주변의 손상영역 평가기술 개발 및 차수-지수를 위한 그라우팅 설계기술 개발

o 해저시설물 설계에 직접 적용할 수 있는 수준의 결과 도출 및 설계기술의 매뉴얼 구축

o 해저터널 방-배수시스템 구축을 위한 개념 및 설계기준 정립과 설계 매뉴얼 구축

o 대용량 배수재료 및 고수압하의 라이닝 수밀장치 개발

o 개발된 신개념/신기준/신재료을 활용한 해저터널 방배수 통합 매뉴얼 작성

o 해저시설물 시공시 지질학적 불확실성, 해저 환경하 적용 보강공법, 굴착공법, 위험요인을 통합한 risk 분석 및 공기/공사비 예측 프로그램 개발을 통한 최적 시공법의 도출
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 -해저지반 조사기법 개발 및 시스템 개선 -해저시설물 계측/관리시스템 구축 -해저시설물 차폐 설계/시공 기반기술 개발(2) -불균질지반의 지반굴착 및 공동형성에 따른 손상영역 발생 평가 -3차원 연속체 및 2차원 불연속체의 연계해석을 위한 해저 시설물의 안전율 산정 루틴 개발 -주입재료별 사용조건 평가 -암반지반 수치해석을 통한 불연속면의 영향을 분석 -해저터널 방배수 제기준 구축(II) -해저터널 hybrid 방배수 설계기술 구축(I) -재료 및 형상 최적화를 통한 대용량 배수재 개발(III) -라이닝 active 수밀장치 및 시공법 개발(II) -시공관리모델 개발 -Water-curtain 설계법의 신뢰성 검증 -Ice Ring 차폐설계안 완성 -해저지반 3D 추정 및 가시화 기법 개발 -현장 자료 탄성파반사법 정밀처리 연구 -수압파쇄시스템 성능개선을 위한 시스템 통합화 -해저터널 계측/관리 표준화 공정 개발 -해저터널용 계측 모듈 개발 -방재시스템을 위한 지반조건별 시나리오 산정 -해저지반 수리-역학적 전단시험 수행 -해저지반 수리해석을 위한 DFN 모델링 -해저지반 수리상수 결정을 위한 해석기법 개발 -극저온하 지반거동 평가 기법 개발 -손상영역평가를 위한 축소모형 실험 -주요 수리ㆍ역학적 파라미터의 3차원 연속체 연계해석 민감도 분석을 통한 안전율 산정 루틴 검증 및 보완 -손상영역 및 수직구 모형실험 결과와의 비교를 통한 이완하중 산정 기법 개발 및 검증 -시험용 그라우팅 전산화 시스템 구축 -주입재료별 p~q~t chart 검출 및 유형평가 -고수압조건의 실내 모형실험 -현장실험(해저지반조건). -현장계측 조건에 대한 수치해석 수행 -암반지반 수치해석을 통한 불연속면 분포에 따른 편하중 고려방안 연구 -복합 수리경계조건에 대한 기초실험 및 기준 정립 -hybrid 방배수 시스템에 대한 모형실험 및 수치해석 -최적화된 보완모델 제작 및 현장 적용성 평가 -시공중 관리기법 모듈개발 -현장 적용시 water-curtain 설계의 적합성 검증 (자료수집 및 공정개발) -Ice Ring 차폐설계기술 관련 요인 민감도 분석을 통한 다양한 설계안의 평가 및 최적방안 도출
연구성과 기술적 기대성과 -시설물 주변의 수리유동 해석기술을 개발함으로써 국내 해저지질에 적합한 해석 패키지 제공. -수리-역학적 상호작용 해석기술은 해저시설물의 굴착뿐만 아니라 다양한 지하공간 개발시 공동 주변의 암반과 지하수간의 상호작용을 분석하는데 적용 가능. -신개념 해저터널의 방배수 시스템에 대한 설계기법 개발과 신개념 방배수 형식 개발 그리고 신기술 방배수 방법을 개발함에 따라 앞으로 건설될 해저터널의 신개념의 방배수시스템의 설계 가이드라인을 제시하고, 기술 후발국에 대하여 기술적 우위를 확보하고 선진국 시장에 진입할 수 있는 신재료를 개발함. -해저시설물 시공법의 체계화 및 해저시설물의 시공 위험도 평가를 통한 합리적 대안 선택 가능. -국내 해저시설물 water-curtain 설계기술의 확립 및 기술적 독립. -세계 최초 LNG 저장시설 설rh계기술의 보유.
사회 경제적 파급효과 -해저 시설물의 시공중 안정성 향상 및 방배수 구조물의 능력 향상 등에 이바지함으로써 공사 및 운영비용의 절감효과 기대. -해석기술의 개발에 따라 해저시설물의 설계 및 운영시 예상되는 문제점을 사전에 평가함으로써 비용 절감 효과 기대. -방배수 시스템의 가이드라인을 제시함으로써 기존의 터널 운영방식의 미흡한 점을 보완 및 보충하여 운영비와 시공비 등을 절감시키며 나아가 쾌적한 터널 내부를 조성하여 사용자의 신뢰를 얻을 수 있음. -해저터널, 시설물 프로젝트 개발 및 발주 유도. -유사 지하구조물에 적용하여 최적 시공법 선택에 기여하여 공사비 절감 -Cavern 차폐 설계기술 자립화로 비용절감 및 기술 역수출 가능. -세계최초 LNG 저장시설 설계법 확립으로 해외 건설 수주에 기여.
활용방안 -본 해석기술은 해저 시설물 이외에 균열 지반내 지하수 유동체계 및 오염 확산 문제, 그리고 지반 굴착시 유발되는 지하수 침투에 의한 구조물의 안정성 평가에 활용 -핵폐기물 지하 처분장 건설 및 이산화탄소 등과 같은 물질의 지하 저장시 주변 지반의 지하수 유동체계 파악에 활용 -향후 해저 터널 뿐만 아니라 도심지에 설계되어 높은 수압을 견뎌야 하는 방수터널의 설계 시 최적의 방배수 효과를 발휘할 수 있는 가이드라인을 제시하고, 또한 이와 비슷한 높은 수압에서의 지하구조물 설계에 활용 -국내,외 대규모 에너지 저장공동 및 LNG 저장시설의 설계시 활용 -공종이 복잡한 장대터널 및 일반 터널 시공시 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 해저시설물 차폐기술 방/배수 시스템 수리-역학적 상호작용 누수방지
영문 Sub-sea facility Shielding techniques Water-proof & drainage system Hydro-mechanical coupling Protection of water leakage
최종보고서
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