| 연구개발개요 |
본 연구의 목적은 최근 기하급수적으로 증가하고 있는 건설폐기물의 발생에 의한 환경처리문제와 막대한 건설재료 수급으로 인한 천연자원의 고갈에 대처함과 동시에 기존의 연약지반개량 기술 중 다짐말뚝공법의 치명적인 공학적 및 기능적 단점을 보완하기 위한 새로운 친환경 연약지반개량 기술을 개발함에 있다.
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| 최종목표 |
본 연구개발의 최종목표는 천연자원의 고갈에 대처함과 동시에 기존의 지반개량공법의 치명적인 공학적 및 기능적 단점을 보완하기 위하여 순환골재를 재활용한 친환경 지반개량공법을 개발하는 것이다. 본 공법을 개발하기 위해서는 국내외 지반개량을 위한 공법들의 문제점 및 한계성 등의 현황을 엄밀히 분석하여 대안을 도출하고 이론적인 해석, 실내모형실험, 수치해석, 현장 시험시공 및 계측을 체계적으로 수행하여 총괄적인 시공성, 경제정 및 안정성을 평가 검증하여야 한다. 현황분석과 이론적 해석, 성공적인 모형실험을 위한 예비실험단계를 수행하기 위해 1년간의 연구기간이 필요하고, 개발된 공법의 적용성과 안정성을 검증하기 위한 실내모형실험과 그에 대한 수치해석, 결과 분석 및 설계법 제시 등의 과제를 수행하기 위해 1년간의 연구기간이 필요하게 된다. 최종적으로 현장의 적용성 평가를 위한 시험시공 및 계측, 최적 시공법과 안정관리 지침 제시 등의 과제를 수행하기 위해 1년간의 연구기간이 소요되게 되므로 본 연구개발과제는 총 3년의 수행기간이 필요할 것으로 예상된다. 본 연구개발팀의 연구책임자들은 연약지반개량 설계 및 시공, 건설재료 분야에서 국내 최고의 전문가들로서 경제적 측면, 시공기술 측면, 설계기법 측면, 안정관리 측면 등의 타당성을 엄밀히 증명할 수 있으며 순환골재를 재활용한 친환경 지반개량공법을 개발하여 국내외 연약지반개량 및 설계, 시공기술의 선진화에 이바지 하고자 한다.
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| 연구내용 및 범위 |
최근 우리나라에서는 건축 구조물의 노후화로 인한 재건축 등으로 기존의 콘크리트 구조물의 해체 폐기가 활발하게 진행되고 있다. 이러한 현장에서 매년 기하급수적으로 다량 발생되고 있는 폐콘크리트 등의 건설폐기물 처리가 새로운 사회적 문제로 부각되고 있는 실정이다. 환경부에서 발표하는 환경통계연감에 따르면, 우리나라의 건설폐기물 일평균 발생량은 1996년 28,425톤에서 2001년에는 약 4배인 108,520톤으로 급격하게 증가되고 있다. 그림 1에 나타낸 바와 같이 건설폐기물의 발생량은 IMF에 의한 경제 침체기였던 1998년도를 제외하면 해마다 증가하여 왔음을 알 수 있다. 그림 2는 건설폐재류의 성상별 발생 추이를 나타낸 것으로 콘크리트용 재생골재로 재활용이 가능한 콘크리트류는 약 67%를 차지한다. 이와 같은 증가추세를 선형적 증가로 가정하면 2020년에는 폐콘크리트의 연간 발생량이 9천만톤이 될 것으로 추정된다. 건설기술연구원의 연구보고서에서도 2020년도의 폐콘크리트 발생량이 1억톤을 넘어설 것으로 예측한 바 있으므로, 국내의 폐콘크리트 발생량 저감 및 재활용은 환경적 측면 및 자원재활용의 측면에서 매우 시급히 해결해야 할 사안임에 틀림없다. 따라서, 천연자원의 고갈에 대비하고 지구의 환경파괴를 극소화시키며 건설폐기물을 재활용할 수 있는 재료로써 폐콘크리트로부터 얻을 수 있는 순환골재를 이용할 필요가 있다. 건설폐기물로부터 얻은 순환골재를 연약지반개량의 재료로 적용하는 기술을 개발하고 실현화하는 단계를 본 연구개발의 범위로 하고 있으며, 세부적인 내용으로 지반개량재료로서의 순환골재의 적용성 평가, 순환골재를 이용한 친환경 지반개량공법의 개발, 실내모형시험 및 수치해석을 통한 개량된 지반의 거동 및 안정성 평가 및 합리적 설계기법 제시, 현장시험시공을 통한 개발된 공법의 실용화로 구성된다. 본 연구개발의 범위는 건설폐기물로부터 얻은 순환골재를 연약지반개량공법의 재료로 적용하는 시스템을 개발하는 것이다. 이를 위해 순환골재를 투수시멘트와 적절히 배합하여 제작한 투수콘크리트의 역학적 특성을 분석함과 동시에 이를 이용하여 제작한 투수콘크리트말뚝의 지지력 및 역학적 특성을 조사한다. 또한 연약지반 중에 존재하는 간극수의 배출을 위한 투수콘크리트 말뚝의 투수성능을 실험을 통해 정량적으로 평가하여 본 공법의 설계 지침서를 제시한다. 한편, 개발된 투수콘크리트말뚝공법을 연약지반에 적용하였을 경우 발생하는 연약지반의 압밀촉진거동, 하중재하로 인한 말뚝의 팽창파괴에 대한 보강효과, 연약지반의 측방유동과 활동파괴에 대한 전단보강효과를 규명하기 위하여 실내모형압밀시험 및 실내토조실험, 그에 대한 수치해석을 실시한다. 또한, 본 공법의 국내 현장 시험시공 및 계측을 실시하여 시공성 및 현장 적용성을 평가한다. 최종적으로 이러한 일련의 결과들을 분석하여 순환골재를 재활용한 친환경 지반개량공법의 최적설계기법과 시공 프로그램을 개발한다.
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