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과제기본정보

동토지역 자원이송망 설계, 시공 및 유지관리 기술개발5년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 플랜트연구사업 과제번호 17IFIP-B067108-05
국가과학표준분류 1순위 에너지 자원 | 자원탐사 개발 활용 | 자원 활용 적용분야 에너지
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 동토지역 자원이송망 설계, 시공 및 유지관리 기술개발
주관연구기관 한양대학교 에리카산학협력단
총괄연구 책임자 성명 이종세
소속 한양대학교산학협력단 직위 교수
전화번호 02-2220-0114 FAX 02-2220-0548
총 연구기간 2013-10-31 ~ 2019-01-31
당해연도 연구기간 2017-03-01 ~ 2019-01-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
5차년도 4,120,000,000 246,727,000 1,344,451,000 1,591,178,000 5,711,178,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 <비전 및 목표>
● 극한지 자원이송망 건설과 같은 미개척 건설 시장 선점에 필요한 건설 기술 개발에 초점을 맞추고, 범국가적 사업인 미래 에너지 자원 개발을 위한 동토지역 내에 극한환경 건설기술 실용화를 비전으로 제시함.

<연구개발과제 구성>
● 급변하는 국제 자원개발 시장에서 경쟁력 확보를 위해서는 수송인프라 구조물(자원이송망)의 안전성과 건설비용(유지관리비용 포함)의 최소화가 필요함. 국내에서는 극한지를 대상으로 한 자원이송망 건설에 대한 경험이 미미하여 세계 최고 수준의 극한지 자원이송망 설계 시스템 및 핵심운영설비 개발을 통해 국제 자원개발 시장을 선점할 수 있는 발판을 마련하고자 함. 세부과제는 다음과 같음.
● 1세부과제: 극한지 자원이송망-기반구조물 설계 및 평가기술 개발
● 2세부과제: 극한지용 고성능 파이프 및 현장 연결구조 기술 개발
● 3세부과제: 극한지 환경영향을 고려한 최적 파이프라인 시공기법 개발
● 4세부과제: 극한지 자원이송망 유지관리 및 평가기술 개발
최종목표 “동토지역 자원이송망 설계, 시공 및 유지관리 기술개발”을 개발을 최종목표로 구체적으로는 극한지 기후조건을 고려한 40℃~+20℃대응 2,000km급의 자원이송망-기반구조물 최적 설계?평가기술 개발과 광역단위 관망계획 및 최적화 기술을 개발, 극지 환경(영하 40℃ 이하)에 대응 가능한 조관 후 고성능의 인성과 변형능이 확보된 파이프 및 현장 연결구조 기술 개발, 위험인자 극복형 파이프라인 접합부 방식 기술 및 환경영향평가 기법 개발, 극한지 자원이송망 통합안전관리 기술 확보를 세부목표로 함.
연구내용 및 범위 1. 극한지 자원이송망-기반구조물 설계 및 평가기술 개발
가. 자원이송망-기반구조물 설계 및 평가 기술 개발
- 자원이송망 최적 관로 선정을 위한 부지조사 및 평가 기술
- 장거리 이송망 최적 설계/평가 및 핵심설비 개발
- 기반구조물 설계 및 평가 기술
- 극한지 재해대응 안정성 확보 설계 기술
나. 광역단위 관망 계획 및 최적화 기술 개발
- 장거리 배관 경제성 평가 방안 수립
- 관망 핵심설비 용량 및 위치선정 최적화 기술
- 광역단위 관망 중계기 및 기지 위치선정 최적화 기술

2. 극한지용 고성능 파이프 및 현장 연결구조 기술 개발
가. 극한지용 고성능 파이프 개발
- 저온인성/고변형능 파이프 시작품 제작
- 극한환경 고성능 파이프 성능평가
- 파이프 구조설계 적용기술 개발
나. 극한지용 고속 현장 연결구조 기술 개발
- 극한지용 파이프 연결구조 개발
- 현장 조건별 연결 프로세스 정립
- 고속 현장 연결 장치 개발
- 파이프 현장 연결구조 성능평가

3. 극한지 환경영향을 고려한 최적 파이프라인 시공기법 개발
가. 극한지 자원이송망 건설공정 관리기술 개발
- 극한지 파이프라인 시공사례(가설공사 및 사후정리 포함) 분석
- 극한지 파이프라인 시공관리 체계 구축
- 시공관리 체계 시뮬레이션을 통한 기술 검증 및 평가
나. 파이프라인 용접부 부식/방식 및 코팅 기술 개발
- 용접에 따른 이종부식방지를 위한 기술
- 파이프라인 세라믹 코팅 처리 기술
- 지속가능한 부식 모니터링 및 자가방식 기술
다. 극한지 환경영향성 평가 및 검토
- 자원이송망 건설에 따른 극한지 환경영향성 검토 및 환경조사 프로세스 정립
- 극한환경과 기후변화에 따른 건설재료의 환경위해성 평가

4. 극한지 자원이송망 유지관리 및 평가기술 개발
가. 신뢰성 기반 극한지 자원이송망 안전성능 변형진단 및 관리기술 개발
- 극한환경 설비 배치에 따른 피해영향 및 안전설비의 grid 분석
- 핵심설비계통의 안전성능 유지관리기술 적합성 평가
- 배관 변형이 측정되는 슬리퍼 및 건전성 평가 기술
- 장거리 이송망 기반구조물 변형감시 및 평가 기술
나. 극한지 자원이송망 데이터의 효율적 관리체계 개발
- 유지관리(operation and maintenance)용 준공DB 활용기술
- 설계-시공 및 계측 데이터 연계관리기술
- 설계-시공 및 계측 데이터 연계관리기술
- 설계-시공 및 계측 데이터 연계관리기술
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
5차년도 ● 극한지 기반구조물 설계/평가 기준 및 현장 Pilot test 평가 및 검증
● 극한지 관망내부 성능기반 DB구축 및 극한지 관망용 밸브(설비) Pilot 평가
● 극한지 장거리 자원이송망 통합 설계프로그램 및 설계보고서 작성
● 고변형능 파이프 시제품 및 현장연결 매뉴얼 개발
● 시공관리 체계 시뮬레이션을 통한 기술 검증 및 평가
● 극한지 파이프라인 용접부 부식/방식 및 코팅 기술 개발
● 환경영향평가 매뉴얼화
● 재대방지 대응시스템 제시
● 통합안전성능 관리시스템 구축 및 기반구조물 안전성능 평가 기법 도출, 주요 기자재 운전/유지관리 매뉴얼 제작, 데이터관리체계 구축
● 극한지 지반조사 매뉴얼(안) 수립
● 극한지 자원이송망 기반구조물 설계기준 개발
● 극한지 관망내부 성능기반 DB 및 설계도서 작성
● 극한지 관망용 밸브(설비) Pilot 평가 및 설계 매뉴얼 작성
● 극한지 자원이송망 단열재료 개발 및 설계기준 개발
● 극한지 장거리 자원이송망 통합 설계프로그램 개발
● 극한지 장거리 자원이송망 설계보고서 작성
● 개발기술 실용화를 위한 극한지 현장 Pilot test 평가 및 검증
● 고변형능 X80급 시제품 개발 및 테스트베드 공급
● 개발 고성능 파이프 성능평가보고서 개발
● 동토지용 파이프 연결부의 설계적용 지침
● 40동토지용 파이프 연결부의 현장연결 매뉴얼
● 개발 연결부 성능평가 보고서
● 고정밀 파이프 연결 컨셉 및 연결구조 사양
● 극한지 파이프라인 공사에 필요한 장비 시뮬레이션
● 파이프라인 공사 단계별 시공기술 시뮬레이션
● 극한지 시공기술 시뮬레이션을 통한 검증 및 평가
● 극한지 환경영향평가 지침 기준 메뉴얼
● 극한지 사고발생 대응시스템 제시
● 자원이송망 통합안전기준 제작 및 검증 및 표준 Grid 분석 및 검증
● 기반구조물 안전성능 유지관리기술 가이드라인 작성
● Mobile Device를 이용한 in-situ 자원이송망 유지관리 시스템 구현
● 주요 기자재별 운전 및 유지관리 매뉴얼 제작
● 시공계측 정보의 연계를 통한 설계기준 및 시공성능 모니터링 체계 구축 및 데이터 관리 모듈/사용자 매뉴얼 작성
연구성과 기술적 기대성과 ● 극한지용 자원이송망-기반구조물 설계기술 개발을 통해 일차적으로는 해외 자원이송망 프로젝트에 참여할 수 있는 기술적 기반 마련
● 파이프라인 운용설비 국산화로 수입대체 효과 기대
● 극한지용 고변형능 파이프의 제작, 현장 접합, 설계, 평가 기술 확보
● 해외 극한지 파이프라인 프로젝트에 소재 공급 또는 건설에 참여
● 고변형능 파이프 및 현장 접합 기술 확보를 통한 기술 경쟁력 향상
● 극한지용 파이프라인 해석/설계/평가 기술 자립으로 인한 기술경쟁력 향상
● 공기단축, 공사비 절감 등 경제성 측면에서 경쟁력 확보
사회 경제적 파급효과 ● 동토를 대상으로 국가적 차원의 자원개발 사업에서 극한지 자원이송망 설계비용은 약 10%가 소요되어 소재-설계-가설의 일괄 프로젝트 수주 시 수십에서 수백억 달러의 매출액 확보 가능(시베리아 에너지 라인 건설: 2조 4천억원, 캐나다 BlackGold 광구 사업: 1,000억 달러)
● 극한지 자원이송망 최적화 설계 기술로 자원이송 에너지 비용 15% 절감 및 핵심운영설비 해외 수출 가능
● 설계 기술 확보를 통한 엔지니어링 체인(수주-설계-시공-유지관리) 구축으로 극한지 대형 자원개발 사업 참여 기회 증대 및 국가 신성장 동력 창출 효과
● 극한지 파이프라인 통합설계기술을 일반 파이프라인 설계기술에 응용가능
● 이송망의 예방적 보수/보강을 위한 통합계측관리시스템을 개발함으로서 유지관리비용의 최소화
● 사전 조사 및 위험시기를 예상하여 즉각 조치가 가능함에 따라 인적 및 물적피해 최소화
활용방안 ● 영구동토를 포함한 극한지 자원이송망 건설시장 진출을 부가가치 창출

* 시베리아 에너지라인: 2조 4천억원으로 예상
* 소재비용이 약 40%, 엔지니어링 비용이 약 10%, 시공비용이 20%를 점유
● 선진업체와 경제적 시공기술 경쟁력 확보를 통하여 해외 극한지 파이프라인 프로젝트 건설에 참여
● 육상용만이 아닌 접근이 용이하지 않은 해양에너지산업으로의 응용(Riser)
● 극한지 자원이송망 비파괴 검사장비 및 상태진단 센서 기술로 유지관리 시스템 핵심부품 해외 수출 가능
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 동토지역 자원이송망 설계 시공 유지관리
영문 Frozen soil region Pipeline Design Construction Maintenance
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