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과제기본정보

공사 환경개선을 위한 PCP 개발 및 실용화1년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 09CCTI-C053457-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설 환경설비 기술 | 건축환경 설비기술 적용분야 기타 공공목적
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 공사 환경개선을 위한 PCP 개발 및 실용화
주관연구기관 서울대학교 산학협력단
총괄연구 책임자 성명 김종암
소속 국립대학법인서울대학교 직위 교수
기관 대표번호 02-880-1522 FAX 02-873-2684
총 연구기간 2009-10-26 ~ 2013-10-25
당해연도 연구기간 2009-10-26 ~ 2010-06-25

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
1차년도 60,000,000 2,000,000 18,000,000 20,000,000 80,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 터널 공사 중 발생하는 폐기물 및 자재의 수송수단으로 공압식 캡슐수송 시스템(Pneumatic Capsule Pipeline, 이하 PCP)을 제안한다. 덤프트럭 등으로 대표되는 기존 수송 시스템의 에너지효율을 극복하고 매연, 분진으로 인한 터널 내 공기 질 저하와 시계불량(가시거리 확보의 어려움)으로 공사기간 지연 등의 비용문제와 안전사고에 따른 인명피해, 경제적 손실 등을 획기적으로 개선하기 위해 PCP-환기 하이브리드 시스템의 개념설계안을 제안하고, 시스템 성능분석을 기초로 실용화를 위한 방안을 모색하며 경제성을 분석하는 연구이다.
최종목표 / 실용화가 가능한 시스템의 설계조건 구축
/ PCP-환기 하이브리드 시스템의 개념 설계
/ PCP 시스템의 캡슐수송 시뮬레이션 및 성능분석 S/W 개발
/ 경제성 분석 및 위험도 분석 결과
/ 모형실험 세트 및 데이터 축적
연구내용 및 범위 / PCP-환기 개념설계안 작성
PCP 관련 문헌조사 및 터널 현장조사를 통해 PCP-환기 시스템의 설계요건을 도출하고 이에 기반한 개념설계안을 작성한다.
/ 캡슐의 설계
캡슐의 형상 및 규격에 대한 개념설계를 수행하고, 파이프라인 내에서의 캡슐 주위 유동을 전산유체역학적인 기법을 활용해 수치적으로 해석하며, 캡슐의 요구 동력을 산출한다.
/ 동력 조건 산출 및 동력원 설계
요구 운송량 및 운송효율을 토대로 전체 파이프라인 개념설계안에 소요되는 동력 조건을 산출하고 이에 따라 동력원을 설계한다.
/ 부스터 및 터미널의 설계
요구 운송효율에 부합할 수 있도록 부스터의 규격, 동력, 수량 등을 설계하고, 파이프라인의 동력 손실 방지와 효과적인 화물 loading/unloading이 가능한 형태로 터미널을 설계한다.
/ 성능해석 S/W의 개발
캡슐의 동역학적 거동과 파이프라인 내 유체 특성을 반영하는 동역학-유체역학 지배방정식을 도출하고, 이를 토대로 1차원 시뮬레이션 및 성능해석 소프트웨어를 개발한다.
/ 성능평가 수행
개발된 성능해석 S/W를 활용해 파이프라인 내 캡슐의 거동 및 파이프라인의 공력 특성을 해석하고 개념설계안의 운송효율 등의 성능을 평가한다.
/ 설계안의 보완
성능평가 결과를 토대로 PCP-환기 시스템의 설계를 수정?보완하고 최종 설계안을 확정한다. 또한 최적의 운송효율을 구현하기 위한 운용조건을 산출한다.
/ PCP-환기 시스템의 안전성 분석
위험도 분석(Risk Assessment)을 수행하여 PCP 시스템의 안전성을 평가한다.
/ PCP-환기 시스템의 경제성 분석
수명주기비용 분석(Life Cycle Cost Analysis)을 수행하고, 기존 시스템 대비 PCP 시스템의 경제성을 비교?평가한다.
/ 실용화 방안 마련
PCP-환기 시스템 전반의 성능평가 결과 및 경제성, 안전성 분석 결과를 토대로 터널 현장에 적용하기 위한 실용화 방안을 제시한다.
/ 실험적 연구 수행
PCP 실험 모델을 제작하고, 이를 활용한 실험적 연구를 수행하여 설계 및 운용에 필요한 실험 데이터를 축적한다.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 / 설계 조건 구축
/ 캡슐 설계
/ 파이프라인 설계 		/ PCP 수송 용량 산출
/ 캡슐 용량, 캡슐 수송 속도 산출
/ 동력원 용량 산출
/ 캡슐 주위 유동 특성 분석
/ 캡슐-파이프 단면적 비 결정
/ 캡슐 형상 설계
/ 기존 PCP 시스템 분석
/ 파이프라인 설계 및 환기 겸용 개량
/ 주요 동력부 설계
/ 보조 동력부 설계
/ 터미널부 설계
연구성과 기술적 기대성과 PCP-환기 하이브리드 시스템의 독창적인 설계안, 시스템의 성능분석 기술, 경제성분석 및 위험도분석 기술, 그리고 풍동 및 실험적 연구 성과는 여러 파이프라인 운송 시스템 설계에 활용 가능한 원천적 기술을 확보하는 의미가 있으며, 이는 향후 여객 수송, 환경 폐기물 처리 등 여러 분야에서 응용이 가능하다.
사회 경제적 파급효과 터널 현장과 같이 작업자의 안전과 건강이 위협받을 수 있는 작업 환경에 PCP-환기 시스템을 적용하는 것은 토목?건설 현장을 보다 안전하고 쾌적한 환경으로 바꿀 수 있는 기술로, 환경과 안전을 추구하는 현재의 기술 개발 추세를 감안할 때 지향해야 하는 기술 분야이며 시공 현장에 대한 3D(dirty, dangerous, difficult) 이미지를 개선하는 효과가 기대된다. 또한 높은 안전성과 운송 효율의 구현을 통해 기존 운송 시스템보다 높은 경제성을 추구할 수 있으며, 위해환경으로 인한 작업중단 시간, 안전사고로 인한 처리비용 등을 감축하게 됨으로써 공기 및 공사비의 절감을 도모할 수 있다.
활용방안 / PCP설계안 및 경제성분석 결과 등 관련 기술을 참여업체에 이전
/ 상업용 PCP개발 업체에 연구개발비 및 시설자금 지원하면 PCP 시제품 제작 및 신뢰성 인증이 가능
/ 분해조립식 구조로 개량하면 재사용과 유지보수가 용이함
/ 국토해양부 터널 설계 및 시공 관련 지침서에 PCP시스템 도입 권장
/ 터널 등 SOC턴키사업 경쟁설계 시 공사 중 환경개선을 위한 설비 도입 시 가점 부여하면 PCP 설비도입이 촉진 될 것임
/ 공기단축으로 인한 비용절감과 공사 중 환경개선으로 사고 위험이 감소함이 현장에서 증명되면 해당사업의 발주처에서 PCP시스템을 적극 도입할 것임
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 공압식 캡슐 파이프라인 캡슐 수송 환기 경제성 분석 위험도 분석
영문 PCP Capsule transport Ventilation Cost analysis Risk assessment
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서 20111117_공사환경개선을위한PCP개발및실용화_20111117_20110625_최종.pdf   다운로드

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