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과제현황 목록

과제기본정보

대공간 건축물 건설기술2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 도시건축연구사업 과제번호 07CHUD-B043628-02
국가과학표준분류 1순위 None | None | None 적용분야 -
2순위 None | None | None 실용화대상여부 -
3순위 None | None | None 과제유형 -
과제명 대공간 건축물 건설기술
주관연구기관 (주)CS구조엔지니어링
총괄연구 책임자 성명 김종수
소속 (주)CS구조엔지니어링 직위 대표이사
전화번호 02-3497-7800 FAX 031-735-9948
총 연구기간 2006-09-29 ~ 2011-12-31
당해연도 연구기간 2007-07-29 ~ 2008-06-29

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 1,890,000,000 158,500,000 905,000,000 1,063,500,000 2,953,500,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 본 기획연구에서는 대공간 건축물 건설 시장과 관련 건설기술의 기술 격차를 분석한 후, 2006년 시행 예정인 “대공간 건축물 건설기술” 개발 과제를 통하여 이러한 격차를 해소 또는 역전하기 위한 기술개발 전략을 제시함으로써, 향후 국내외 대공간 건축물 건설시장의 주도권을 국내 건설업계가 장악할 수 있는 토대를 구축하고, 과학적이고 세밀한 연구 기획을 통하여 본 과제에서의 시행착오를 최소화한다.
최종목표 본 기획연구에서는 “대공간 건축물 건설기술” 과제에 대한 과학적 상세기획을 통하여 향후 국내 대공간 건축물 건설기술이 선진국과 대등한 기술을 보유하게 되기까지의 로드맵을 제시하고, 이의 실현을 위한 구체적인 전략을 수립한다.

- 1단계 : 산업 및 인프라 현황 분석
- 2단계 : 요소기술 분석 및 기술격차 해소 방안 제시
- 3단계 : 기술개발 로드맵 작성과 실천 위한 관리방안 제시
연구내용 및 범위 본 연구기획과제는 건설분야 산/학/연 전문가 및 정책/경제분야 전문가를 망라한 연구기획위원회를 구성하여, 2006년 시행 예정인 “대공간 건축물 건설기술” 개발 과제와 관련한 기획연구를 통하여

1) 국내외 관련 건설시장과 대상 과제 수행에 따른 성과를 미리 분석하여 과제 효용성을 검증하고,
2) 대공간 건축물 건설 분야에서 국내 건설기술이 선진국 기술과의 기술 격차를 해소 또는 역전시키기 위해 긴요한 소요기술 도출을 통하여 연구 목표, 내용 및 규모를 설정하며,
3) 과제의 성공적인 수행에 필요한 연구관리시스템 및 개발 기술의 지속적인 유지, 보급, 발전을 위한 사후관리시스템 제안함으로써

본 과제가 성공적으로 수행되고, 그 결과 대공간 건축물 건설기술 분야에서 향후 우리나라 건설업이 기술이 세계시장을 주도할 수 있도록 대상 과제를 기획함에 목표가 있다.
- 국내외 대공간 건축물 건설기술 인프라에 대한 과학적 분석
- 국가별 대공간 건축물 시장 규모 및 건설 실적 현황
- 대공간 건축물 주요 요소기술의 국내외 현황
- 국내외 전문인력 인프라 분석
- 국가별/업체별 대공간 건축물 건설기술 연구개발 현황
- 향후 대공간 건축물 시장 규모 예측
- 대공간 건축물 건설시장의 경제적, 사회적 파급효과 분석
- 분야별 전문가들로 구성된 다수의 기술위원회 구성
- 기술위원회를 중심으로 Delphi 기법에 의한 과학적 분석
- 대공간 건축물 기술 수준 및 요소기술 분류
- 수준별 기술 분류 (요소기술, 응용기술, 현장활용기술)
- 분야별 기술 분류 (구조시스템, 구조해석, 내진/내풍/진동, 대공간 강구조, 대공간 RC구조, 환경/설비/내화, 재료)
- 유형별 기술 분류 (막구조, 스페이스프레임, 쉘구조, 케이블구조, 슈퍼프레임)
- 상기 각 기술 분류 축으로 구성되는 기술 매트릭스 구성
- 성과 목표 및 지표 설정
- 국내외 기술 인프라 비교/평가에 의한 기술격차 분석
- 상기 기술격차 분석 결과를 바탕으로 각 요소기술의 중복성, 차별성, 경제성, 사회성, 국제성 분석에 의한 개발 대상 기술 선정
- 연구결과의 파급효과와 실현 가능성 고려한 성과 목표 구체화
- 각 목표의 달성도를 평가할 수 있는 지표 설정
- 선택과 집중에 의한 국내외 기술격차 해소 또는 역전 방안 제시
- 기술격차 해소 방안에 따라 요소기술 분류 (자체 개발, 도입, 국제협력 등)
- 자체 개발 요소기술 선택 기준 설정 (중복성, 차별성, 경제성, 사회성 등)
- 국제적으로 비교우위 가능한 분야에 선택과 집중
- 기술개발 로드맵 제시
- 건설 선진국과 대등한 기술 보유 목표
- 기존 대공간 건축물 로드맵의 수정 보완 제시 (그림 5. 참조)
- 경제, 기술 인프라 분석 결과와 연계한 실현 가능성 근거 제시
- 연구추진 전략 및 추진체제 제시
- 기술개발 로드맵에 따른 연구 추진조직 제시
- 세부 기술 별 적정 연구비 규모 산정
- 효율적 연구지핸 관리 및 엄정 평가 시스템 구축
- 연구 결과 활용 방안 제시
- 연구 종료 후 관련기술 유지, 보급, 발전 방안 제시
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 1단계(2년차) - 요소기술개발 및 기반구축 1) 구조시스템의 개발 및 경제성 분석 o 대공간 구조시스템 모델링 기법 개발 - 개폐식구조 포함 o 용접접합부의 구조거동 특성 및 강성 평가 연구 o 스팬, 용도별 표준모델 분석연구 2) 비선형해석 및 구조설계 기법 개발 o 강성 구조물의 기하학적 비선형거동 특성 연구 o 쉘형 구조물의 정적 불안정 특성 연구 o 대공간 구조의 지진해석용 모델링 기법 개발 3) 시공 및 친환경설계 기법 개발 o 최신 막재 및 케이블재의 조사 및 전망 연구 o 연성 구조물의 장력 측정 기법 개발 o 대공간의 친환경 설계기술 개발 o 대공간 구조물의 풍동 모형제작 및 실험 기법 개발 o 대공간의 실내음향 성능측정기술 개발 4) 실용화 방안 연구 o 케이블 구조물의 설계 지침 작성 o 유지관리 지침 작성 o Pilot Project 1단계(2년차) - 요소기술개발 및 기반구축 1) 구조시스템의 개발 및 경제성 분석 - 대공간 구조시스템 모델링 기법 개발 - 강관분기 이음 디테일에 대한 비선형 유한요소해석을 통한 국부거동 예측 - 강관분기 이음 디테일에 대한 비선형 유한요소해석을 통한 영향인자 도출 - 역학적 특성에 영향을 미치는 변수해석을 통한 최적형상 개발 - 축소모형 구조성능 실험을 통한 접합부의 구조적 거동 규명 - 스팬, 용도별 표준 모델 제시 2) 비선형해석 및 구조설계 기법 개발 - 개부재의 탄성 및 탄소성 좌굴에 대한 수치모델 제안 - 개부재에 대한 축합 좌굴모델의 제안 - 쉘형 구조물의 정적불안정 검토용 비선형 해석프로그램 개발 - 입력지진동-지반-공간구조에 대한 모델링 - 지진응답의 상호작용에 대한 모델링 - 공간구조에 적용가능한 등가정적해석의 모델링 3) 시공 및 친환경설계 기법 개발 - 연성구조물의 장력측정 기법 개발 - 대공간의 친환경설계기법 개발 - 대공간 구조물의 진동특성 분석을 위한 장치개발 - 진동모형에 대한 진동특성 실험기법 개발 - 마이크 입력부 및 송신기의 선정 및 조합 - 4개의 송신기의 데이터를 입력 받는 수신기 제작 - 후처리 및 분석용 소프트웨어 제작 4) 실용화 방안 연구 - 합리적이고 기술적 문제점이 없는 최종 지침서 제출 - 쾌적하고 위생적인 환경의 유지 - 건물의 효용의 유지 - 총자원, 총에너지 및 보전비의 절감
연구성과 기술적 기대성과 본 연구개발 사업을 국내의 산학연 공동연구진에 의해 유기적으로 수행함에 있어서 직접적인 성과는 첨단 건설기술중 하나인 대공간 건축물의 설계기술 능력을 향상시켜 선진국에 의존하고 있는 대공간 구조물의 고급핵심기술을 확보하고, 나아가 대외적 기술 경쟁력을 높일 수 있다. 뿐만 아니라 연구 성과를 통한 기술적 측면의 기대성과를 요약하면 다음과 같다. 1) 대공간 건축물 해석 및 설계기술 자립 o 선진국 대비 20-40퍼센트 수준의 국내 대공간 건축물 설계 및 시공 기술 국산화 비율 제고 o 대공간 건축물 해석 분야에서 비선형해석, 구조안전성해석, 최적화설계, 내진 및 내풍 동적거동해석 관련 이론, 기술, 해석 프로그램 자체 보유 o 강성 및 연성구조시스템, 하이브리드 시스템, RC 대공간 구조 등 대공간 건축 관련 특수 구조시스템 설계 능력 보유 o 미래지향적인 개폐식 시스템 설계 기술 자립 o 대공간 건축물 건설에 소요되는 접합부 DB 구축 및 특수접합부 기술자립 o 환경친화적 대공간 건축물 열, 풍 및 음환경 관련 기술 보유 2) 대공간 건축물 시공기술 자립 o 대공간 구조 Erection 기술 개발 o 연성구조물 안정화 기술 및 시공 Sequence 계획 및 관리기술 자립 3) 복합 및 강재 신재료 개발 o 대공간 건축물에 소요되는 신소재 해석 및 분석 기술 보유 o 신재료 및 신소재 활용 기술 보유 4) 관련 재료와 설계 기술 표준화 및 실무 능력 축적 o 재료 품질 및 시험 기준 마련으로 대공간 건축물의 품질 및 안전성 향상 o 각종 특수 구조물에 대한 설계지침서 및 설계기준 수립 o 유지관리 지침 및 기법 개발로 사용 단계 안전성 및 유지관리 비용 절감 o 파일럿 프로젝트 수행으로 대공간 건축물 설계 및 시공실무 경험 및 능력 축적 5) 국내 건설산업의 기술 집약도 향상 및 국제경쟁력 제고 o 최첨단 기술을 요하는 대공간 건축 관련 기술 보유로 국내 건설산업의 기술 집약도 향상 o 노동집약적 건설산업에서 기술집약적 건설산업으로 패러다임 전환 선도 o 국제건설시장에서 첨단 기술 및 시공 능력 보유한 선도 그룹 진입 o 관련 프로젝트에서 해외 기술 의존 탈피 6) 안전성 향상 및 체계적 유지관리 o 설계 및 시공 기술 향상으로 대공간 건축물 안전성 향상 o 관련 기술 국내 보유로 일관된 설계-시공-유지관리 시스템 구축 가능 o 사용 단계 유지관리 기술 보유로 안전성 향상과 건축물 수명 연장 o 관련 정보 DB화로 체계적 유지관리 및 유지관리 비용 절감 7) 법/제도 개선 및 기준/지침에 의한 기술 표준화 o 각종 소재 및 재료 표준화(KS 등) 및 시험 방법 제정으로 대공간 건축물의 품질 유지 o 막, 케이블, 쉘, 스페이스 프레임 등의 특수 구조물과 이에 소요되는 접합부 관련 설계기준 마련으로 대공간 건축물 품질 유지 o 각종 시방서 제정으로 공사 품질 향상 o 유지관리 지침 마련으로 유지관리업무의 전반적 품질 유지
사회 경제적 파급효과 본 연구개발 사업을 국내의 산학연 공동연구진에 의해 유기적으로 수행함에 있어서 선진국에 의존하고 있는 대공간 구조물의 고급핵심기술을 확보하고, 나아가 대외적 기술 경쟁력을 높일 수 있다. 뿐만 아니라 연구 성과를 통한 사회, 경제적 측면의 파급효과를 요약하면 다음과 같다. 1) 국민 경제/문화적 수요에 대응 - 경제 문화적 수준 향상에 대응하는 대공간 건축물 수요 증가 예상 - 프로 스포츠 및 지방자치제 활성화에 따른 수요 증가에 대응 - 대공간 건축물 건설기술 자립으로 향후 대공간 건축물 건설 활성화 및 촉진 - 2010년 대공간 건축물 시장 3조 5천억원 예상 2) 기술 수입 대체 효과 - 총 건설사업비 중 설계 및 감리 등 기술 비용 10퍼센트 - 기술 비용 중 30-40퍼센트 해외 기술 의존에 대한 효과 - 국내 보유로 관련 기술 비용 대체 효과 기대 3) 건설 사업비 최적화 및 절감 - 우수한 설계 및 시공 능력 확보로 품질 및 생산성 향상 - 최적구조시스템 선정과 설계로 건설 사업비 절감 - Erection 공법 및 공정 계획으로 공사비 절감 - 최적화된 설계와 시공계획으로 5~15퍼센트의 사업비 절감 가능 - 절감 예상액 10년 기준 1,750억~5,250억 절감 4) 건설경기 회복에 기여 - 대공간 건축물 건설기술 국산화로 사업 추진 수월성 제고 - 경기장 건설, 지역 전시/공연시설 확충 등 대공간 건축물 건설 촉진 - 건설 시장 확대로 건설경기 회복에 기여 5) 국제건설시장 진출 - 중국, 동남아, 인도 등 향후 대규모 대공간 건축물 시장 형성 예상 - 선진국 대비 우리나라 20년, 상기 국가의 경우 30년의 시간지연으로 지속 성장 기대 - 대공간 건축물 건설기술 확보로 향후 대공간 시장 진출 6) 고용 창출 효과 - 설계 및 시공 분야 전문 엔지니어의 고용 창출 - 재료 및 소재 산업 확대로 해당 분야 전문업체 등장 - 각종 이벤트 활성화와 이에 따른 고용 창출 - 관련 기술 자립으로 국내 대공간 건축물 시장 확대 - 경제 성장에 따른 문화적 수요 상승에 국내 기술로 대응 - 프로 스포츠 경기장, 공연장 등 대공간 건축물 시장 활성화 선도 - 중국, 동남아시아 등 해외 대공간 건설시장에 자체 기술로 진출 7) 건설회사 매출액 증대 - 대공간 건축물 건설시장 확대로 건설회사 매출액 증대 - 기술집약적 설계 및 시공 기술 수요로 고부가가치 창출 - 고급 기술력을 이용한 해외시장 고부가가치 영역 점유율 향상 - 관련 소재 산업 활성화와 매출 증대 8) 전문인력 양성 - 100명 안팎의 연구인력 투입으로 대공간 건축물 전문인력 양성 - 파일럿 프로젝트 수행으로 경험 및 실적 축적 9) 기술센터 설립으로 기술 축적 및 보급 - 연구를 통해 축적된 기술 및 인력 기반으로 기술센터 설립 - 대공간 건축물 설계 및 시공 시 기술 제공 및 컨설팅 수행 10) 건설산업 패러다임 전환 - 노동집약적 저부가가치 산업에서 기술집약적 고부가가치 산업으로 패러다임 전환 - 기술집약 산업으로 인식 전환에 의한 우수 건설 인력 유입 - 대공간 건축물의 하이테크 특성으로 인한 건설분야 연구 기능 활성화 11) 건설기술 선진국 진입으로 국가 이미지 제고 - 하이테크 기반 대공간 건축물 건설기술 보유로 기술 선진국 이미지 확보 - 건설기술 해외 진출로 국제 경제 교류 활성화 - 기술 교류 및 지원으로 국가 이미지 제고 12) 대공간 건축물 건설기술 집적도 제고 - 국내 대공간 건축물 관련 설계 및 시공기술 분산 - 단위기술 결합을 통한 기술 가치 제고 가능성 높음 - 대공간 건축물 건설 관련 단위기술 집적화를 통한 기술력 제고
활용방안 대공간 건축물 건설기술 개발 연구 과제를 통한 연구성과의 활용방안은 다음과 같다. 1) 구조시스템 개발의 활용방안 - 대공간 구조의 시스템의 효과적 선택, 적용을 위한 체계를 수립. - 모델링 기법을 통하여 독자적인 대형건축물의 형태미과 기술 확보. - 새로운 가능성을 제시하기 위한 노하우 축적 - 축소 모델의 실험을 통하여 모든 기술적인 면을 고려하여 실용화. - 구조시스템의 개발과 새로운 디테일 개발 등에 축소 모델 실험을 적용 2) 접합부 특성 연구를 통한 활용방안 - 새로운 막 접합부의 개발에 따른 접합부 설계 기술 이전 - 케이블 접합부 개발에 의한 케이블 구조물의 국제 경쟁력 제고 - 접합부 시험법 및 장치의 개발에 의한 신뢰성 있는 접합부 설계 반영 3) 구조시스템별 경제성 연구에 따른 활용방안 - 경제성 평가 지표에 따른 대공간 구조물의 적용성 증가에 활용 - 경제적인 대공간 구조물의 설계 반영 - 표준 모델의 제시에 따른 대공간 구조물의 설계에 활용 4) 복합/신소재 특성연구를 통한 활용방안 - 복합재료 구조부재 기술 연구/개발 - 미래원천기술 확보 복합재료 접합기술 - 국내적용 가능한 기술 습득/개발하여 실무 적용 5) 비선형해석 분야의 활용방안 - 실용화와 후속연구에 실용화 기반기술제공 - 대공간 구조 관련 구조설계 사무소 및 재료 생산업체에 기술 이전 - 정확한 설계를 가능, 시간 및 노동력 감소 효과를 유도. 6) 동적 해석기법을 통한 활용방안 - 대공간 구조에 대한 합리적 내진 설계를 가능 - 내진 설계기법의 고성능화 구축 및 성능에 기초한 내진설계 전환 - 대공간 구조용 면진, 내진 장치를 개발 - 내진 설계 지침서 작성 7) 시공법 개발의 활용방안 - 효율적인 Erection 공법을 시공현장에 적용 - 개발 Erection 공법은 국내시공 기술력 강화계기 - 국내 대공간 구조물 내수 시장 현장 적용 8) 음환경 설계 - 현장적용 및 합리적 음향설계를 가능 - 활용 가능한 무선계측시스템의 도입 통해 정확성 - 시공이전에 정확한 음향성능예측 - 대공간내 소음제어기술의 도입 및 설계에 활용 - 대공간의 음향설계 설계지침과 각 단계별 도구의 활용 9) 열환경 관련 기술의 활용 - 대공간의 냉난방 및 환기설계 기술에 대한 가이드라인을 제시 - 대공간의 친환경 설계기법을 개발 - 대공간 화재시의 공기유동해석 및 피난경로 시뮬레이션 - 대공간 열환경 최적설계에 필요한 기반을 확립 10) 풍환경 설계기술의 활용 - 기본설계 단계에서 구조시스템 결정에 필요한 데이터를 제공 - 대공간 구조물의 풍동모형제작 및 기법과 평가 기술력 확보 - 독자적인 설계 기술력 확보로 인한 설계및 시공기술 향상 - 실제 대공간 구조물을 상사할 수 있는 풍동 모형제작 - 설계 및 현장에 보다 합리적인 대공간 구조물의 풍하중 영향평가 11) 설계지침서 작성을 통한 활용방안 - 막구조물 설계시 요구되는 설계지침 - 케이블 구조물 설계시 요구되는 설계지침 - 스페이스프레임 구조물 설계시 요구되는 설계지침 - 합리적 스페이스 프레임 구조물 설계를 가능 - 개폐식 돔 구조물 설계시 요구되는 설계지침 12) 제어계측/유지보수 기술의 활용 - 환경조건별 실 구조물에 적용 및 장기적 모니터링 실시 - 장기모니터링에 의한 유지보수 기반 기술 - 환경조건 및 부재특성별 최적 누수？보수 방안 제안 - 현장적용에 따른 방수 및 유지관리 시스템 기반 기술 - 계측제어 시스템개발 - 개발기술의 현장적용에 따른 구조물 특성에 맞는 계측기법 - 유지관리 분야의 체계화 및 고 효율화 13) 재료측정 기법의 활용 - 막/케이블 구조물의 효율적인 장력측정기법으로 활용 - 최신 막재 및 케이블재의 특성을 파악 - 시공현장의 올바른 검증자료로서 제공
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 대공간구조 구조시스템 구조안정 친환경 건축 실용화
영문 Large Spatial Structures Structural System Structural stability Sustainable Architecture Practical Use
최종보고서
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