| 6차년도 |
복층터널 최적화 설계 기술 개발 및 성능평가효율적인 복층터널 시공기술 개발 및 성능평가대심도 복층터널 환기 및 화재안전 기술 개발 및 성능평가
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지하 IC/JCT연결로 접속부 및 노즈부 기하구조 가이드 라인 제시복층터널내 내공단면 구성요소 및 최적단면 선정수치해석과 모형시험을 통한 분기구간 복층터널의 안정성 평가복층터널 분기구간 접속부의 굴착 안정성 평가쉴드 TBM(원형)-NATM(초대형 단면) 접속부 안정성 검토복층/병설 터널연결구간 상하층 분리 구조 설계 및 초대형 분리 설계 검토복층터널 설계가이드에 따른 초기 모형실험 검토원지반 지중응력상태를 고려하기 위하여 원심모형시험 수행터널 접속부, 연결부 및 중간슬라브 등 취약부에 대한 동적 거동특성의 파악 및 분석슬래브간 접합부 연결 구조 설계기술 기반 마련다층지반 및 대단면 복층터널에 적합한 지보/보강시스템 개발대단면 굴착에 따른 인접구조물 기초형식별 안정성 평가설치위치에 따른 입체표지판 시작품 제작 및 시인성검증을 위한 실 규모 실험 및 성능평가고효율 집광 및 장거리 조사 검증을 위한 실 규모 Pilot Test Bed 설치 및 성능 평가다목적 복층터널의 운영 및 유지관리를 위한 모니터링 기술개발다기능 터널의 복원력 평가기술교통용 복층터널 침수방지기술 개발수로 단면의 통수능 수리해석을 위한 수치해석 수행그라우트 내구성검증 및 실내 시험을 통한 주입공정 개발대단면 확폭터널 보강 공법 및 보강 방법 분석 대단면 확폭터널 보강 방향 및 범위 분석대단면 확폭터널 보강량 분석대단면 확폭터널 보강 공법별 복층터널 안정성 분석 기존 터널 확폭에 따른 터널내 운용 가능 장비 조사 복층터널 중간슬래브 및 브라켓 시공기술개발연구복층터널 브라켓 형식개발 및 라이닝 보강 사례 분석복층터널 브라켓 및 라이닝 해석·설계 시스템 가이드라인 개발복층터널 취약 특수부 보강 기술 현장적용복층터널 취약 특수부 유사현장(근접병설터널, 천층/개착터널) 모니터링 대심도 복층터널의 내부형상 계측 데이터를 이용한 내부형상 영상화 기법 개발BIM과 FEM의 연계해석 programing을 통한 복층터널의 안정성 해석 코드 개발 및 신뢰성 검증수직구 급속시공 실증 성능시험 및 문제점 검토버력 급속 처리를 위한 장비 개발 및 장비 구성 최적화실내 축소모형의 Mock up 시험을 통한 적용성 평가 버력 급속 처리를 위한 장비 개발 및 장비 구성 최적화Mock up 시험을 통한 적용성 평가 네트워크형 터널의 경우 다양한 합류부와 접속부가 존재하기 때문에, 이 구간에서의 기류예측을 위한 CFD연구네트워크 터널환기 모델 및 3D CFD 연계 기술 정립 및 모듈 개발차종별 오염물질 배출량 실측(I)환기량 산정을 위한 오염물질 기준배출량 제시환기기 운전단계 최적화 방안 제시오염물질 배출영향 최소화를 위한 기술개발실화재 시나리오 대응 내화성능 평가 및 중간 슬래브 최적 내화기술 개발연기확산 지연장치 상세 부품도 및 제작도 구현화재진압 장치 시작품 제작 및 성능검증무선 Network hardware 기술 개발연구소화설비 적용가능 안전성 평가방법 개발복층터널에 적합한 무선 Network 기술 사전조사 연구복층터널에 최적화된 현장 영상유고감지기의 높은 검지율과 원활한 설치,유지보수 를 고려한 위한 H/W 구조설계
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
대심도 복층터널의 설계·시공 및 운영기술이 다소 부족한 상황에서 본 연구를 통하여 핵심기술을 확보함으로서 우리나라의 지하 교통 네트워크 구축 기술을 향상 시킬 수 있음우리나라의 대심도 복층터널 설계 및 시공 기술은 선진국의 60% 정도로서, 서울시의 U-SMARTWAY와 같은 거대 프로젝트의 독자기술 기반으로 추진하기에는 어려움이 있으나, 본 과제의 성공적인 수행으로 국내기술을 기반으로 하는 신개념의 복합기능 복층터널을 도입하는 계기를 마련할 수 있음복층터널을 기반으로 하는 대심도의 지하 교통 네트워크에서 이용자의 편익을 확보하고 100% 안전을 보장하기 위해서는 환기 및 화재 안전에 대비하는 기술 확보가 필요하며, 개발된 기술이 지하공간 이용의 증대를 견인할 수 있음
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| 사회 경제적 파급효과 |
국내·외적으로 도시화가 가속화 되고 있는 상황에서 대심도 교통 지하네트워크의 수요가 증가하고 있음. 국내에서는 U-SMARTWAY, GTX, 수도권지하고속도로, 부산지하고속화도로 등이 제안되고 있으며, 각각 11조 2천억원, 12조원, 17조원(6차로 건설시 21조원), 4조4천4백억원으로 추정되며, 총사업비는 44조 6400억원 정도임. 국외에서는 2003년 스웨덴 스톡홀름 Sodra Lanken을 시작으로 지하 교통네트워크가 지속적으로 증가하고 있는 추세이며, A86 West Beltway, 보스턴 big dig, 마드리드 M-30, 말레이시아 쿠알라룸프르 SMART, 싱가폴 KPE Road Tunnel, 일본 중앙환상신주쿠선 등이 운영되고 있고, 일본 동경의 시나가와선과 미국 시애틀 Alaskan Way가 현재 공사 중임. 본 연구의 성과를 활용하여 해외시장 진출이 가능함도심지 교통정체를 해소하고 지상의 쾌적한 녹지공간을 확보함으로서, 새로운 형식의 SOC시설물 건설이 사회, 문화적 요구에 대응하고 국가의 정책적 목표를 달성함복합기능의 복층터널 도입으로 도심지 홍수방어능력 향상과 함께 교통량 분산효과가 동시에 달성되어 건설예산에 중복투자를 방지하고, 국민의 세금을 효율적으로 사용함대심도 복층터널의 건설에 있어 국내 독자적인 시공기술이 개발됨으로서 국가 위상 증진이 기대되며, 건설장비 분야와 신소재 분야 등 관련 산업의 동반성장이 기대됨복층터널 최적 환기설계기법의 개발로 인하여, 운영 시 최소 환기운영비의 산출이 가능하게 되고, 이를 활용하여 일반터널의 운영비 절감에 상당한 효과를 기대할 수 있음본 연구의 기술개발을 통해 국내외적으로 추진되고 있는 장대도로터널 및 지하도로의 신규 방재시설 적용을 통하여 기존 터널의 방재시설인 물분무 설비 대비 20%이상 운영비의 절감이 예상됨
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| 활용방안 |
복층터널 최적설계법은 매뉴얼화 되어 도심지 지하도로 건설 시 경제적인 터널건설에 기여할 것으로 예상되며, 복층터널 중간 슬래브에 대한 설계법이 체계화 됨으로서 유사한 구조물에 활용이 기대됨개발된 입체표지판 및 친환경 조명시스템은 지하도로 및 일반도로터널에서 설계오류을 줄이고 시공성을 향상 시킬 것으로 기대됨대단면 복층터널의 생애전주기 정보화 및 안정성 통합 관리 기술은 홍콩, 터키, 노르웨이 등 복층터널을 활발하게 개발하고 있는 국가에 진출이 가능할 것으로 예측되며, 기존의 운영 및 신규 시공 중인 여러 복층터널 현장에 기술적용이 가능할 것으로 판단됨 복층터널 확폭부에 대한 독자적인 시공 및 보강기술 개발로 엔지니어링 설계분야의 국제적인 기술력 확보와 국가기술 경쟁력 확립에 기여할 수 있을 것으로 판단됨복층터널용으로 개발된 수직구 건설공법은 복층터널 뿐만 아니라 증가하고 있는 도심지 공사에 적용이 가능하며, 수직구 구조물을 급속으로 시공하는 기술이 보편화 될것으로 기대됨본 연구에서 개발된 소형화 버력 급속처리방법은 복층터널 뿐만 아니라 대단면 및 도심지 공사에 적용되어 점차 확대·보급될 것으로 예상됨네트워크형 복층터널의 안전한 운영을 위한 환기설계 기법을 개발하고 이에 대한 환기설계지침을 제공함으로써, 향후 국내에서 복층터널 시공 시 해당터널의 설계조건에 부합하는 환기기법에 대한 사전연구결과를 제공할 수 있음. 제공된 환기설계기법을 바탕으로 시공 시 효과적 설계가 가능하고, 이로 인하여 향후 운영 시 이용자들로 하여금 안전한 이용이 가능할 것으로 기대됨복층터널 오염물질 외부배출 영향을 최소화하는 다양한 방안 및 기준을 제시함으로써, 향후 대심도 복층터널 건설 시 해당 터널 특성에 맞는 오염물질 저감 시스템 선정 및 적정 용량 적용에 기준이 되며, 효율적인 설계 진행에 기여할 것으로 전망됨본 연구과제에서 도출된 화재진압기술은 장대도로터널 및 지하도로와 같이 화재안전위험도가 높은 건설분야의 방재설계기술 개발에 활용이 가능
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