주메뉴 바로가기 본문바로가기
전체메뉴닫기
과제현황 목록

과제기본정보

기상이변 자연재해 극복을 위한 장경간 초경량 철골구조 농촌시설물 개발과 활용기술2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술지역특성화사업 과제번호 09CRTI-B050052-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 시설물 설계 해석기술 | 달리 분류되지 않는 시설물 설계 해석기술 적용분야 기타 공공목적
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 기상이변 자연재해 극복을 위한 장경간 초경량 철골구조 농촌시설물 개발과 활용기술
주관연구기관 전북대학교
총괄연구 책임자 성명 김영문
소속 전북대학교 직위 교수
기관 대표번호 063-270-2289 FAX 063-270-2421
총 연구기간 2008-06-13 ~ 2011-06-12
당해연도 연구기간 2009-04-13 ~ 2010-04-12

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 1,148,000,000 243,000,000 495,000,000 738,000,000 1,886,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 - 구조적으로 안전한 농촌시설물의 기술력 확보의 필요성
“보다 안전하고 넓게”, “보다 생산적이며 환경 친화적으로”, “재해능력을 지닌 최첨단 기술”, 농촌시설물에서는 많은 생산량확보와 자연재해에 안전한 구조물을 요구하고 있다. 이러한 요구들은 특히 농촌인구의 고령화와 농촌시장개방에 따른 새로운 변화에서 기인하고 있다. 새로운 농촌시스템 개발의 요구되고 있는 상황에 따라 장경간 초경량 기술력 확보는 최근 더욱 더 중요한 과제로 대두되고 있다.

-방재+생산 능력을 향상시킨 새로운 형태에 따른 구조시스템의 필요성
현재 농촌시설물의 95%를 자치하고 있는 비닐하우스를 대체하기 위하여 정부에서1990년 중반부터 재해에 안전한 유리온실 보급을 하고 있지만, 경제성과 계절에 따라 논과 밭에 설치하는 시설재배의 특성 때문에 2000년 후반부터는 제한적으로 보급을 하고 있는 실정이다. 기존의 파이프 구조 형태의 비닐하우스를 대체하기 위한 다양한 많은 연구들을 해왔지만, 근본적인 경제성을 해결하기에는 어려움이 많았다 . 이러한 농촌시설물에서 비닐하우스는 파이프구조에서 재해예방을 위한 새로운 형태의 변화에 대한 연구가 필요하게 되었으며, 유리온실과 축사의 경우는 기존의 철골시스템에서 경제적이고 효율적인 PEB시스템을 이용한 조립식 구조의 연구가 대부되게 되었다. 이러한 새로운 시스템의 구축은 농촌분야의 국제경쟁력 약화의 타개책 및 대단지화를 통한 고용창출과 농촌시설물에 대한 지역 건설 분야의 기술개발이 절실히 요구된다.

-새로운 설계 및 시공기법 개발의 필요성
장경간 초경량 농촌시설물이 건설되기 위해서는 재료의 경량화와 그에 맞는 구조시스템의 개발 및 설계/시공 기법이 절실히 필요하다. 비닐하우스와 축사 및 유리온실의 모듈화(폭:4.8m,9.6m,14.4m)을 위한 건설기술개발에 따른 다양한 보급형 농촌시설물을 개발하여 보급하는 방안에 대해서 연구가 필요하다.

- 환경 친화적 건축물의 실용화 필요성
농촌시설물의 재해에 의한 파괴에서 비닐하우스가 가장 많이 발생하고 있다. 재해에 의한 폐자재(비닐, 파이프)의 발생비율이 감소하게 될 것이다. 특히 농촌에서 발생하는 폐비닐에 의한 농지의 산성화의 개선에 따른 생산량 유발효과가 있다.

최종적으로는 이러한 기술들을 성공적으로 개발하여 농촌시설물의에 대한 방재능력과 생산능력의 향상과 보급화가 될 수 있는 초경량 장경간 농촌시설물 건설이 가능한 기술 개발을 하고자 한다.
“초경량 장경간 철골구조 농촌시설물의 건설 및 실용화 방안에 관한 연구”를 목표로 하고 있는 본 연구과제에서는

1. 장경간 초경량 철골구조 설계 기술개발
2. 장경간 초경량 철골부재의 성능 요소평가 기술개발
3. 장경간 초경량 철골부재의 모듈화를 위한 첨단 시공기술 개발 및 보급화 기술

핵심 기술 개발 범위는
1) 농촌시설물의 맞춤형 최적화 기법 개발,
2) 형태와 배치별 하중평가 시스템 개발,
3) 접합부 해석 및 설계,
4) 표준도면 개발
5) 부재요소별 구조성능실험 개발
6) 시설물의 모듈화된 구조시스템 구축
7) 현장실측기법 개발
8) 전체구조물에 대한 계측 기법 개발
9) 부재별 모듈화와 부품화 기술 개발
10) 시공 치침서와 유지관리 시스템구축
11) 안전하고 효율적인 시공방법 개발
12) 보급과 활용화를 위한 기법
13) 통합프로그램 시스템 개발
14) 새만금 적용을 위한 다양한 활용방안 연구
15) 시범시설물 구축을 통한 안전성 검토
최종목표 본 연구단의 최종목표는 호남지역과 기타지역에서 발생하는 기상이변 자연재해 극복을 위한 “장경간 초경량 철골굽조 농촌시설물 개발과 활용기술”이며, 호남지역의“ 전문가 그룹과 중소기업을 주축으로 하는 관련기업들의 협력을 바탕으로 기반/핵심기술 개발”이라는 슬로건 아래 농촌방재기술의 국내기술의 자립을 통하여 , 재해복구비용의 약 20%의 절감과 재해예방에 의한 생산 및 수출증가율 5%을 향상,국내시설재배면적에서 19%을 차지하는 호남지역의 건설생산유발로 이어지는 파급효과를 기대하고자 한다.
연구내용 및 범위 최종목표를 달성하기 위해 본 연구과제는 아래와 같이 3개의 관련 분야로 세분화되며, 상호 유기적인 협력관계를 이루어 최종목표를 이루어 낼 것이다.

1. 장경간 초경량 철골구조설계 기술개발은 3종류의 농촌시설물에 대해서 방재성능이 보완된 철골부재의 표준도면을 완성하는데 있다

- 비닐하우스의 장경간 초경량 철골구조시스템 개발
(1) 기존 비닐하우스모델에 대한 구조 현황 및 문제점 분석
(2) 농가맞춤형 내재해 비닐하우스 최적설계시스템 개발
(3) 안전성 향상 및 자재절감을 위한 단동 비닐하우스 표준모델 개발
(4) 대량보급을 위한 농촌시설물별 철골구조에 대한 표준 설계도서 D/B구축

- 축사및창고의 장경간 초경간 철골구조시스템 개발
(1) PEB 구조시스템 관련 설계기준에 대한 분석
(2) 재해방지 PEB 축사/창고 기본 모델 개발
(3) 재해방지 PEB 축사/창고 표준 모델 개발
(4) PEB 축사/창고 표준 모델의 보급화를 위한 표준 설계 D/B 구축

- 유리온실의 장경간 초경간 철골구조시스템 개발
(1) 작업하중등을 고려한 지역별 설계 재해하중(폭설, 태풍, 돌풍 등) 평가
(2) 장경간 초경량 변단면 철골구조시스템 설계를 위한 최적화 프로그램 개 발 및 구조설계 지침서 작성
(3) 대량보급을 위한 농촌시설물별 철골구조에 대한 표준설계도서 D/B 구축
(4) 기술 개발 내용에 대한 실용화 특허 출원 및 후속 연구

2. 장경간 초경량 철골부재의 성능요소평가 기술에서는 농촌시설물에 대한 안전성 확보를 위한 성능실험을 실시하여 재해성능이 보완된 시설물을 설 계하는데 자료를 제공하여 성능평가 가이드라인 제안
- 장경간 철골 농촌시설물의 재해하중 평가기술
(1) 다양한 농촌시설물의 하중평가를 위한 평가모델제작기법 개발
(2) 농촌시설물에 대한 규모 와 형태 풍동실험 실시
(3) 농촌시설물의 종류별 배치에 따른 풍동실험 실시
(4) 방재철골 구조시스템의 형태별 풍하중과 설하중 평가모델 개발

- 장경간 초경량 철골부재의 요소성능평가 기술개발
(1) 적용 소재의 적정 강도등급 선정 및 평가
(2) 최적 부재단면의 선정 및 평가
(3) 구조부위별 단위부재의 구조성능 평가
(4) 지붕골조 및 벽체골조 수직방향 안정성 평가

- 실측에 의한 농촌시설 구조물의 전체성능평가 기술개발
(1) 비닐하우스 및 관련 구조물의 구조피해 사례 분석
(2) 진동계측에 근거한 비파괴형식의 구조물 안정성 평가방법 조사 및 분석
(3) 다양한 아치구조의 적설하중 지지능력을 평가하기 위한 실험방법 개발
(4) 시스템판별 및 후처리 해석으로부터 구조 특성치 추출

3. 장경간 초경량 철골부재의 모듈화를 위한 첨단 시공기술개발에서는 철 골부재의 시공요소별 연구와 경제성 확보를 위한 모듈화 및 부품화 기법 에 대한 연구와 사용자(농민)가 쉽게 접근하여 사용할 수 있는 통합된 설 계시스템을 구축하기 위한 원스텝서비스가 가능한 통합시스템 구축

- 초경량 철골자재 부품화 및 시공요소기술 개발
(1) 기존 농촌시설물에 대한 다양한 현장의견 분석 및 조사
(2) 기존 농촌시설물에 대한 도면 조사
(3) 기존 농촌시설물별 재료 부재의 내구연한 측정
(4) 농촌시설물에 대한 구조, 시공, 재료 등의 통합검토 시스템 개발

- 장경간 초경량 농촌 시설물 구축을 위한 Web-based P-C-M
(1) 기초연구 및 관련 자료조사
(2) 국내외 농촌시설물 현황조사 및 분석
(3) 전체 시스템의 Menu Tree 및 GUI(초안) 설계
(4) 농촌 시설물별 유지관리 지침서 작성 및 웹 DB화

-실용화 및 보급화 방안연구
(1) 장경간 초경량 농촌시설물의 타당성 분석
(2) 장경간 초경량 시스템의 표준화 모델 개발
(3) One-Stop Service가 가능한 통합화된 프로그램 개발 및 통합시스템 개발
(4) 시범시설물을 이용한 장경간 농촌 시스템 구축을 위한 평가모델 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 요소기술통합
11.장경간 초경량 철골구조설계 기술
12.장경간 초경량 철골부재의 성능 요소평가 기술 개발
13.장경간 초경량 철골부재의 모듈화를 위한 첨단 시공기술 개발 및 보급화 기술
1) 장경간 초경량 철골구조설계 기술
비닐하우스의 표준모델 개발
PEB 축사/창고 표준모델 개발
유리온실의 표준모델 개발
2) 장경간 초경량 철골부재의 성능 요소평가 기술 개발
P.E.B.S. 방재 철골구조시스템에 대한 재해하중 평가 및 구조안전성능기술개발
부재 접합부 및 주각부 최적화 및 성능평가
농촌시설 구조물에 대한 진동계측 실험수행 및
구조성능평가
3) 장경간 초경량 철골부재의 모듈화를 위한 첨단 시공기술 개발 및 보급화 기술
철골자재 요소기술 개발에 의한 첨단 시공기술 개발(부품화, 표준화)
PCM Support 시스템의 각 모듈별 정보 구축 및 시스템 설계
장경간 초경량 철골 시스템 적용을 위한 정책 및 보급화 방안 개발
연구성과 기술적 기대성과 1) 농촌시설물에 대한 구조형식과 재료 변화
- 장경간 초경량 철골구조시스템ㆍPEBS 설계기술ㆍ형태생성기법 개발로 인한 기존 농촌시설물에 비해 시공성 및 안정성의 확보.
- 재료의 물리적 특성을 적용한 부재별 성능개선 및 보급화로 기상이변 재해하중(폭설, 태풍, 폭우)으로부터의 피해 감소

2) 장경간 초경량 철골구조시스템의 개발
- 지역적 특성에 맞는 효율적인 대형 농촌시설물의 건립 가능
- 대형 농촌시설물에 대한 건축 기술수준 향상과 더불어 농촌 시설물의 질적 수준 향상
- 장경간 초경량 강재의 부재적 특성을 고려한 프로그램 개발에 의한 방재 철골 구조시스템의 효율적인 관리 시스템 확보

3) 생산시설과 연계한 대량생산에 대한 기회 제공
- 개발된 최적 시스템의 실용화로 재해하중으로 인한 농촌의 경제적 손실을 줄이고 보다 안정적인 수익과 더불어 질적 수준 향상
- 향후 장경간ㆍ초경량화를 통한 방재철골시스템의 효용성 극대화로 국내 농촌 시설물의 구축기술이 향상되고 국제 표준화면에서 해외관련 산업의 확산 뿐 아니라 생산시설과 연계한 대량생산에 대한 기회 제공

4) 철골시스템 개발을 통한 농촌시설물에 대한 설계기준 마련
- 농촌 시설물에 대한 신개념의 경량철골개발 및 시공업자들의 시스템에서 실질적인 개발과 설계기준 마련
- 장견간 초경량 구조해석 프로그램의 개발과 최적 철골 단면 및 철골구조시스템이 선정됨으로서 새로운 농촌시설물의 기반을 다질 수 있는 기회 확보

5) 농촌시설물의 부품화 및 모듈화 그리고 유지보수
- 농촌시설물 모델별로 필요로 하는 제품의 부품화와 모듈화로 전문가의 도움 없이도 농촌 주민의 직접 설치용이
- 재활용이 가능한 강재 사용과 유지관리 및 교체가 용이한 부품화된 내외장재 적용을 통한 농촌지역의 건설폐기물의 최소화 및 모형조립? 시공 활성화

6) 새만금 단지 내의 원예단지 등에도 바로 적용할 수 있는 기술력 확보
- 호남지역의 새만금 사업에 계획 중인 대단위 원예시설의 시설물에 대한 자연 재해하중으로 부터의 안정성에 대한 연구 추진
- 농촌시설물을 구성하고 있는 다양한 재료에 대한 성능과 환경에 따른 강재의 영향성 및 내구성 분석을 통한 농업부야에서의 기반 조성을 위한 기술력 확보
사회 경제적 파급효과 1) 농촌 경제ㆍ문화적 수요에 대응
- 농업경제ㆍ문화적 수준 향상에 대응하는 비닐하우스 수요 증가 예상
- 농업경제 활성화에 따른 수요 증가에 대응

2) 기술개발에 따른 경제적 효과
- 재해하중 방재 철골구조 시스템에 대한 내구성 향상 및 유지관리 기법을 개발하고 적용함으로써 낙후된 농촌시설물에 대한 재해 예방 및 재해 복구비용 절감
- 화훼류 가격경쟁력 향상으로 수출 금액 증가 가능
- 장경간 초경량 철골구조시스템 생산 관련한 지역산업 활성화 유도로 지역 경기 회복에 기여

3) 기술 수입 대체 효과
- 국내 보유로 관련 기술 비용 대체 효과 기대

4) 생산성 향상에 따른 비용절감
- 농촌시설물의 규모의 확대로 인한 생산성 확대
- 매년 발생하는 자연재해에 의한 농촌시설물의 피해예방에 따른 사회간접비용의 감소효과

5) 고용 창출 효과
- 설계 및 시공 분야 전문 엔지니어 일자리 창출
- 재료 및 소재 산업 확대로 해당 분야 전문업체 등장
- 관련 기술 자립으로 국내 농촌시설물 및 철골시스템 시장 확대
- 경제 성장에 따른 문화적 수요 상승에 국내 기술로 대응
- 중국, 동남아시아, 인도 등 해외 농촌시설물 및 철골시스템 시장에 자체 기술로 해외 진출 가능

6) 건설회사 매출액 증대
- 농촌시설물 및 철골시스템시장 확대로 건설회사 매출액 증대
- 기술집약적 설계 및 시공 기술 수요로 고부가가치 창출 및 이익 실현
- 관련 고급 기술력을 이용한 설계 및 엔지니어링 등 해외시장 고부가가치영역점유율 향상
- 관련 소재 산업 활성화와 매출 증대

7) 시설원예의 국제경쟁력을 확보
- 정부에서 추진중인 효율적인 경영을 위한 집단화사업과 농림정보화 사업이 정책적으로 추진중(2008년 이후부터 규모확대)
- 시설원예의 기술적 기반을 강화하는 동시에 장래 시설원예산업의 전산정보화를 통한 인프라구축
- 온실설계에 관한 종합적이고 체계적인 연구의 추진이나 시설농가의 지도에 필요한 기술개발이 정립
활용방안 본 연구의 효율적인 진행과 연구개발 후 효율적인 운영을 위해 다음과 같이 사업화 ? 실용화 연계 방안을 구상하고 있다.

(1) 전북대학교 공학연구원 내에 장경간 초경량 철골구조 농촌시설물 센터 설립
- 전문 연구진을 중심으로 개발, 축적된 기술의 보급 활용을 위한 기술센터 설립
- 농촌시설물의 기술센터 보유 기술 이전
- 각종 요소 기술에 대한 유지관리 업무 수행
- 농촌시설물의 건설기술에 대한 전문가 집단으로서 기술지원 수행

(2) 기술 데이터베이스 구축
- 지역별 농촌방재철골시스템 구축(구조설계, 성능평가, 시공 등)을 위한 데이터베이스 구축
- 기술 수요자(건설회사, 설계 및 엔지니어링)에 소요 기술 제공

(3) 기술/소재/기준의 제정, 개정, 인증 사업 추진
- 방재 철골시스템에 대한 다양한 특허출원
- 농촌시설물의 철골부재 부품화 및 모듈화
- 철골시스템을 농촌에 적용하기 위한 시방서 제작
- 개발된 기술/소재/기준에 대한 지속적 개선, 개정 작업

(4) 개발된 연구의 현장적용
- 개발된 기술은 참여 및 협동 업체들을 중심으로 실제 현장에 이용할 수 있도록 기술이전과 기술지도
- 현장 적용에 의한 기술 검증 및 제품화
- 농촌시설물의 시범시설물 건축

(5) 미래원천 기술 확보 및 후속연구 제안
- 새만금 방조제 시설원예 단지 조성에 폭설을 위한 방재철골시스템의 타당성을 적극적으로 검토
- 대형화 규격화될 미래의 농촌시설물에 대한 건설 기술의 밑바탕 마련
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 농촌시설물 장경간초경량 PEB시스템 통합시스템 실용화
영문 agricultural facilities long-span superlight-weight PEB (Pre-Egineered Metal Building) System Integration System Practical Use
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 [최종]20110612_기상이변 자연재해 극복.pdf   다운로드
  • 담당부서해당 사업실
  • 담당자과제 담당자
  • 연락처 사업별 담당부서 보기