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[2015 글로벌선도기술] 세계 최고의 콘크리트 타워 시공법 개발 연구책임자 김영진 구조융합연구소 선임연구위원 yjkim@kict.re.kr ‘변단면 슬립폼시스템’은 400m 이상 높이의 콘크리트 타워를 안전하고 빨리 시공할 수 있는 시스템으로서 카지노 게임 사이트이 국내에서 유일하며 세계 최고 수준으로 개발한 기술이다. 본 시스템은 타워 형상이 자유자재로 변하는 것을 자동으로 조절하여 시공할 수 있는 첨단 무선 조정 장치를 갖추었고, GPS와 정밀 센서를 장착하여 건설기술자가 편리하게 정밀 시공 형상을 확인할 수 있도록 하였다. 본 기술은 장대교량, 고층빌딩, 발전소 등의 타워를 최단 시간에 건설함으로써 국내외 건설 시장에서 독보적인 경쟁력을 확보하는 데 크게 기여할 것이다. 변단면 타워의 슬립폼 시공 국토교통부 건설 신기술 제776호 등록 BIM에 의한 디지털 가상 시공 연구배경 및 필요성 국가 발전을 상징하기 위해 고층빌딩뿐만 아니라 장대교량의 타워(주탑)도 높고 아름답게 건설한다. 2000년에 건설된 서해대교의 타워 높이는 182m이고, 2009년 인천대교는 230.5m, 2013년 이순신대교는 270m의 타워가 건설되었다. 이러한 콘크리트 타워를 안전하게 시공하기 위해서는 다양한 첨단 기술이 필요하다. 매우 높은 위치에서 콘크리트와 철근 배치 작업을 계속해야 하고 슬립폼을 조정해야 하므로 고도의 숙련된 기술자가 필요하다. 그러나 국내에서는 이러한 기술이 없어외국에 막대한 로열티를 지불하고 기술을 사용하였다. 이로 인해 국내장대교량 건설을 외국기술자에게 의존하는 결과를 초래하였다. 연구내용 본 시스템은 3차원 BIM 설계 및 제작 기술, 경량 모듈 GFRP 거푸집 기술, 슬립폼 최적기 상승 기술, 슬립폼 변단면 자동화 기술, GPS 기반의 시공정밀도 및 형상관리 기술 등 5가지 첨단 기술을 갖추고 있다. BIM 설계 및 제작기술은 복잡한 기계 구조인 변단면 슬립폼 시스템을 3차원 설계 및 디지털 가상 시뮬레이션으로 정밀한 설계 및 제작 기간 단축을 가능하게 하였다. 단열 성능이 우수한 GFRP 거푸집을 적용하여 겨울철 낮은 기온에서의 콘크리트 품질 저하를 방지하였다. 거푸집 안의 콘크리트 표면에 초음파를 발생시켜 콘크리트의 굳기 정도를 파악함으로써 슬립폼 시스템을 최적기에 상승시킬 수 있다. 또한, 기존 시스템은 인력에 의해 수동으로 타워 단면 형상을 변화시켰으나 본 시스템은 전동 변단면 장치를 장착하여 원격에서 자동으로 한꺼번에 제어할 수 있게 되었다. GPS와 정밀 센서를 장착하여 가시거리가 확보되지 못하는 기후조건에서도 무선으로 타워의 정확한 형상을 파악할 수 있도록 하였다. GPS와 첨단 IT 기술에 의한 형상관리시스템 초음파 콘크리트 강도 측정 장치 자동화 단면변화장치 연구성과 본 연구에서는 세계 최고 수준의 콘크리트 타워 시공기술을 개발하여 건설신기술과 K-Water 신기술에 지정되었다. 산업재산권 및 기술이전으로 인한 기술료 수입 등의 성과를 다음과 같이 도출하였다. •기술이전 3건 완료 기술이전 내용 정액기술료 경상기술료 이전기업 변단면 콘크리트 타워 시공을 위한 슬립폼시스템 및 시공기술 0.2억원 2% (주)청진건설 변단면 콘크리트 타워 시공을 위한 슬립폼시스템 및 시공기술 0.2억원 2% 금호산업(주) 사진촬영 이용 레이저 연직기 모니터링 기법 0.02억원 - (주)카이센 •변단면 슬립폼시스템의 국토교통부 건설신기술(제776호) 등록(’15.9) •변단면 슬립폼시스템의 K-Water 신기술 채택(’15.12) •시험시공 4회 완료(카지노 게임 사이트) •국내 등재지 논문 4편, 국제 논문 9편 •국내 특허 등록 10건, 미국 특허 등록 1건 기대효과 장대교량, 초고층빌딩, 발전소 등의 콘크리트 타워 건설에서 공사기간 단축과 안전한 시공을 위한 핵심기술인 변단면 슬립폼 공법의 원천기술을 국내 최초로 독자 개발하였다. 개발된 변단면 슬립폼시스템은 개선된 설계 기술과 첨단 IT 기술들을 융합함으로써 해외 독점 기술과 비교하여 월등한 기술개선을 이루었다. 본 기술은 고소에서의 작업을 대폭 단축함으로써 외국 기술 대비 안전성을 대폭 향상시켰으며 2배 이상의 빠른 시공속도를 보일 것으로 예상된다. 이를 바탕으로 해외에 지불하게 될 기술료 등 부가가치 유출을 막고, 더나아가 해외 고층빌딩이나 교량, 원자력 발전소, LNG 저장탱크 등의 건설 프로젝트에서 콘크리트 구조물 건설을 독자적으로 수행할 수 있게 되어 국내 건설업체의 수주 경쟁력을 확보하는 데 크게 기여할 것으로 예상된다. └ 인프라안전연구본부 게시일2016-05-09 조회수 2120
[2015 글로벌선도기술] 세계 최초 SUPER Concrete 재료 및 구조물 기술 개발 연구책임자 김병석 구조융합연구소 선임연구위원 bskim@kict.re.kr ‘SUPER Concrete 재료 및 구조물 기술’은 압축강도 80~180MPa급의 성능 맞춤형 콘크리트(SUPER Concrete)와 이를 활용한 구조물(SUPER Structure) 기술로서 기존 기술 대비 저비용·장수명·고품질의 특성을 갖고 있다. 본 기술은 카지노 게임 사이트이 세계적으로 주도하고 있는 초고성능 콘크리트 관련 기술이다. SUPER Concrete를 구조물에 적용하면 철근 등 보강재 사용을 줄일 수 있으며, 단면의 슬림화를 통한 중량 감소에 의해 설계자가 다양한 디자인의 구조물을 설계할 수 있다. 또한, 건설·유지관리 비용 10~20% 절감 및 내구수명 50~100%가 증진된 저비용·장수명·고품질 구조물을 만들 수 있다. 본 기술을 적용하여 건설 중인 춘천 ‘레고랜드 사장교’ 뿐만 아니라, 이미 완공한 미국 아이오와주의 ‘Hawkeye UHPC Bridge’ 및 미얀마의 양곤~만달레이 고속도로 상 교량 건설 실적들은 해외 교량 건설 수주에 직접적인 도움이 될 것이다. 연구배경 및 필요성 최근 국내 건설경기의 장기 침체로 인해 건설 산업이 많은 어려움을 겪고 있다. 국내 건설업계는 해외 공사 수주에 박차를 가하고 있지만, 설계 엔지니어링 및 토목 등 부가가치가 높은 분야에서는 상대적으로 경쟁력이 약하여 수주에 어려움을 겪고 있다. 이를 극복하기 위해서는 가격 경쟁력이 확보된 원천기술이 필요하다. 현재 초고성능 콘크리트는 프랑스뿐 아니라 미국, 일본, 독일 등에서도 차세대 건설 신재료로 인식하여 많은 연구 개발이 추진되고 있다. 현재 콘크리트 구조물은 초고성능 콘크리트를 활용하여 혁신적인 디자인을 갖는 경제적인 구조물로 진화하고 있다. 카지노 게임 사이트이 초고성능 콘크리트 기술을 선도하고 있는 현시점에서 세계 건설시장의 주도권을 확보하기 위해 지속적인 세계 최고 수준 기술 확보 및 선도, 그리고 조기 실용화가 필요하다. 연구내용 본 연구는 ‘80~180MPa급 SUPER Concrete 제조기술 및 재료 모델·지침 개발’, ‘SUPER Concrete 구조 성능 검증 및 설계지침 개발’, ‘SUPER Concrete 활용 저비용·장수명·고품질 구조물 개발’을 목표로 하고 있다. 적용 구조물은 교량 상부구조, 풍력 타워, 부유식 구조물, 건축 구조요소 등이다. 재료 개발, 설계기준 작성, SUPER Concrete 활용 구조물 개발을 동시에 진행하고 있다. 개발 기술의 조기 실용화를 위해 국내외 현장에 관련 기술을 적용해 나가고 있으며 추가 적용을 추진하고 있다. 또한, 관련 기술을 지속적으로 선도하기 위하여 국내외 설계기준 제정노력도 함께 하고 있다. (U)HPC 재료 SUPER Concrete 구조설계지침 강원도 춘천 ‘레고랜드 진입 사장교’ 연구성과 본 연구는 SUPER Concrete 재료 및 구조물 기술을 개발하고 이를 활용하여 실제 현장 적용을 목표로 하고 있다. 미국, 미얀마에 테스트베드 교량을 완공하였으며, 현재 강원도 춘천 레고랜드 진입 교량에 기술을 적용하고 있다. 또한, 개발 기술의 기술이전을 추진하여, 국내 기업의 새로운 먹거리 창출에 기여하였다. ■ 세계 최고 수준의 재료 및 구조물 기술 개발 • SUPER Concrete Prototype(SC80, SC120f, SC150f, SC180f) 배합 완성 : SC180f 등은 현장에 적용 • SC120f, SC150f, SC180f 구조설계지침 작성 : 일반 설계사 및 시공사에서 활용 가능 • SUPER Concrete 활용 구조물의 경제성 확보 : 200~600m급 사장교 적용 시 상부 구조 공사비 최대 16% 절감 및 전체 공사비 10% 내외 절감 ■ 현장적용 및 기술이전 • 강원도 춘천 ‘레고랜드 진입교량’ 착공(’15. 7) : 세계 최초 초고성능 콘크리트 도로 사장교 • 미국 아이오와주 『Hawkeye UHPC Bridge』건설(’15.10) : 한국 기술로 미국에 건설한 최초의 교량 • 미얀마의 양곤~만달레이 고속도로 상 교량 건설(’15.10) • 기술이전 (정액기술료 3.3억 원, 경상기술료 1%) • 미국 NBC TV/국내 연합뉴스 등 언론 홍보 20여 건 미얀마 양곤~만달레이 고속도로 상 교량 미국 아이오와주 ‘Hawkeye Bridge’ 기대효과 본 기술을 적용한 교량을 국내외 현장에 건설함으로써 미국, 동남아 등 해외시장 진출 발판을 확보하였다. 이를 통하여 추후 해외 장대교량 및 일반교량 건설 수주를 견인하는 신성장 동력을 창출할 것으로 예상된다. 단면 슬림화 및 고내구화를 이룰 수 있는 초고성능 콘크리트 기술은 탄소배출 저감 기술로도 각광을 받을 것으로 기대된다. 또한, 향후 초고성능 콘크리트 관련 설계 엔지니어링 기술 개발로 세계 건설시장에서 기술적 우위를 바탕으로 한 건전한 수익성 확보와 함께 SOC 시설물에 대한 국가예산 절감 효과도 기대된다. └ 인프라안전연구본부 게시일2016-05-04 조회수 2712
[2015 글로벌선도기술] 세계 최초 유리섬유 보강 아스팔트 혼합물 개발 연구책임자 유평준 도로연구소 연구위원 pjyoo@kict.re.kr ‘유리섬유 보강 아스팔트 혼합물’은 기존 아스팔트 도로포장 혼합물의 내구성능을 획기적으로 개선한 아스팔트 도로포장 재료로서 카지노 게임 사이트이 세계 최초로 개발한 기술이다. 현재 아스팔트 혼합물의 내구성능은 설계수명의 약 60% 수준이다. 때문에 도로포장이 조기 파손되어 도로 유지보수에 막대한 예산이 투입되고 있다. 따라서 별도의 비싼 고분자 개질 아스팔트를 사용하지 않고, 기존 아스팔트 도로포장의 공용수명을 획기적으로 개선할 수 있는 유리섬유 보강재를 개발하였다. 본 기술을 통해 기존 아스팔트 도로포장의 공용수명을 최소 1.5배 이상 증대시킬 수 있다. 연구배경 및 필요성 국내 신설도로 건설은 줄어든 반면, 기존 도로의 유지보수 필요구간이 지속적으로 증가함에 따라 장수명 도로의 필요성이 대두되고 있다. 특히, 포트홀로 인한 차량 안전운행 저해 및 막대한 도로 유지보수 비용 문제 등을 해결하기 위해서는 경제성 있고 내구성이 강한 새로운 아스팔트 혼합물 도입이 필요하다. 이에 대한 대응방안으로 기존 아스팔트 혼합물에 단순 첨가만으로 혼합물의 물리적 성능을 개선할 수 있는 섬유보강 아스팔트 혼합물 개발이 필요하다. 연구내용 본 연구에서는 유리섬유와 유리섬유 생산 시 발생하는 폐기물인 유리섬유 가루를 활용해 내구성을 획기적으로 높인 새로운 유리섬유 보강도로(아스팔트) 포장 재료를 개발하고자 한다. 먼저 유리섬유 가루가 아스팔트와 잘 섞일 수 있도록 알갱이 모양의 골재 형태로 제공할 필요가 있다. 본 연구에서는 아스팔트 혼합물의 보강 성능 및 생산 시 혼합효율을 극대화하기 위해 플라스틱 수지로 코팅된 유리섬유 및 골재형태로 제조된 유리섬유 가루 알갱이 등 2종의 보강재료를 개발하였다. 또한, 최적 길이의 플라스틱 코팅 유리섬유 및 유리섬유 보강 골재, 그리고 아스팔트와 골재의 최적 혼합 비율에 대한 연구를 통해 인장강성 및 보강재와 골재가 맞물리는 효과증진이 가능한 도로(아스팔트)포장재의 내구성 증대에 따른 장수명 아스팔트 혼합물 개발을 목표로 한다. 플라스틱 코팅 유리섬유 보강재 플라스틱 코팅 골재형 유리섬유 보강재 실내 가속시험 결과(60도수침, 20,000회 재하) : 변형량 4mm 이하 매우 양호 연구성과 인체에 무해한 유리섬유 보강 아스팔트 도로 포장은 일반 아스팔트 도로 포장에 비해 내구성이 1.5배 이상 높다. 따라서 현재 아스팔트 포장 도로의 고질적 문제인 포트홀 방지에 크게 기여할 수 있다. 이를 위해 개발 기술의 기술이전을 수행하였으며, 산업재산권 및 기술이전으로 인한 기술료 수입 등의 성과를 다음과 같이 도출하였다. •유리섬유 보강 혼합물 기술이전 완료 (정액기술료 0.5억 원, 경상기술료 1%, KCC㈜) •국외(중국연변국도) 시험포장 1건/국내 도로 시험시공 5건 •SBS 뉴스 등 언론 홍보 2건 •국내특허 등록 2건 •국제 논문 2편, 국내 등재지 논문 3편 유리섬유 혼합물 시험시공 현황(’15) 일반국도 38호선 시험시공 (1.4년 공용 후 상태양호) 경부고속도로 시험시공 (0.4년 공용 후 상태양호) 기대효과 본 연구는 일반 아스팔트 도로포장의 내구성을 향상시켜 도로포장 단면두께를 줄일 수 있다. 또한, 도로포장의 유지보수 빈도를 줄여 비용이 절감될 뿐만 아니라, 천연골재 석분 채움재를 대체하여 골재 형태로 제작한 플라스틱 수지 함침 유리섬유 가루 파분을 활용함으로써 자원 재활용 효과를 기대할 수 있다. 본 기술은 기존 고비용의 고분자 개질 아스팔트에 상응하는 우수한 성능증대 검증효과 및 국외에서도 유리섬유를 활용한 보강 아스팔트 혼합물 관련 시도가 없는 신기술이기 때문에 우리나라가 국제적인 고성능 아스팔트 혼합물 시장에서의 경쟁력에서 비교우위를 선점하여 관련기술을 선도할 수 있을 것으로 예상된다. └ 건설산업진흥본부 게시일2016-05-03 조회수 2416
[2015 글로벌선도기술] 세계 최초 대중교통 유리창 운행정보 제공 시스템 개발 연구책임자 강원의 도로연구소 선임연구위원 yikang@kict.re.kr ‘대중교통 HUD(Head Up Display) 기술’은 대중교통 운전자가 전방을 주시한 채로 운행정보를 확인함으로써 안전하게 운전할 수 있도록 하는 시스템으로 카지노 게임 사이트이 세계 최초로 개발한 기술이다. 현재의 자동차용 HUD는 주로 승용차에 이용되고 있기 때문에 표출 각도가 45° 정도이지만 본 연구에서 개발한 대중교통 HUD 기술은 수직에 가까운 유리면에 표출이 가능하며, 다양한 정보를 동시에 표출할 수 있도록 화면분할도 가능하다. 본 기술을 통해 대중교통 운전자의 전방주시율이 높아져 운전자 부주의로 인한 대중교통 사고를 줄일 수 있다. 대중교통 HUD Prototype II 일반 유리 표출 구현 분할화면 표출 구현 연구배경 및 필요성 교통사고는 도로교통 분야의 가장 큰 사회문제이기 때문에 교통사고 또는 교통사고비용을 줄이기 위한 다양한 연구가 진행되고 있다. 대중교통은 사고발생 시 대규모의 인명피해가 발생할 수 있기 때문에 사고 예방의 중요성이 더욱 크다고 할 수 있다. 버스의 경우 운전자의 전방주시 태만으로 인한 사고가 대부분을 차지하고 있다. 대체적으로 버스운전자는 운행 중 운전 이외에 2개 이상의 단말기를 통해 다양한 정보를 확인해야 하기 때문에 시선이 분산될 수 밖에 없어 사고 위험에 노출되어 있다. 연구내용 HUD는 운전 시 필요한 정보를 전면 유리에 표출함으로써 운전자가 전방을 주시한 채로 정보를 확인할 수 있게 하는 장치이다. 본 연구에서는 버스운전자가 운행 중 필요한 다양한 정보를 주의를 분산시키지 않고 쉽게 인지할 수 있도록 하는 대중교통 전용 HUD를 개발하였다. 카지노 게임 사이트이 기존에 개발한 승용차용 HUD 기술을 바탕으로 대중교통의 특성을 반영하여 더 큰 화면에 표출하면서도 화면 분할이 가능한 기술을 개발하였다. 또한, HUD 전용유리나 자동차용 유리 뿐 아니라 일반유리에서의 표출을 구현하였으며, 수직에 가까운 유리면에도 표출이 가능한 기술을 개발하였다. 이와 함께 대중교통의 성격에 맞게 대중교통 HUD 표출 전략 및 운영 전략을 수립하였으며, HUD 기술의 기술이전을 통해 사업화를 지원하고 있다. 연구성과 본 연구는 기존에 개발한 승용차용 HUD 기술을 활용하여 대중교통의 안전을 위한 추가적인 기술 개발을 목표로 하고 있다. 이를 통해 개발기술의 기술이전을 수행하였으며, 산업재산권 및 기술이전으로 인한 기술료 수입 등의 성과를 다음과 같이 도출하였다. •시작품 제작 5건 •HUD 기술이전 완료 (정액기술료 1.815억 원, 경상기술료 2%, 에이치엘비㈜) •KBS, YTN 등 언론 홍보 21건 •HUD 기술 관련 국내특허 등록 4건 •국제 논문 6편, 국내 등재지 논문 9편 대중교통 HUD Prototype V 대중교통 HUD 표출 도안 기술이전 기업 승용차용 HUD 상용품 기대효과 본 연구는 버스 등 대중교통의 안전성을 향상시켜 교통사고 및 사고비용을 줄일 수 있다. 또한, 이용자들에게는 대중교통이 현재보다 더욱 안전한 교통수단이라는 인식을 갖게 하여 대중교통 이용량이 증가하고, 이를 통해 교통 혼잡비용을 줄일 수 있을 것으로 기대한다. 뿐만 아니라 이 기술은 아직 외국에서는 시도하지 않아 우리나라가 국제적인 대중교통 HUD 기술 경쟁력에서 비교우위를 선점하여 관련 기술을 선도할 수 있을 것으로 예상된다. 본 연구의 핵심 기술은 대중교통 수단 뿐 아니라 의료, 군사, 전시, 광고 등 다양한 분야에 확대 적용할 수 있을 것이다. 미래스마트건설연구본부 게시일2016-05-02 조회수 2075
[2016 사업화유망기술] 시멘트 기반 재료 기포간격계수 측정 기술 지반연구소 김광염 연구위원 & 염선 방사선 및 X-ray CT실 관리자 우리 주변에 있는 많은 콘크리트 구조물(도로, 교량, 건축물 등)은 시멘트를 기본재료로 해서 만들어 진다. 하지만, 콘크리트는 겨울철에 내부 수분의 동결로 인한 팽창 때문에 박락 등의 손상이 발생할 수 있다. 이러한 동결·융해로 인한 콘크리트 손상을 최소화하기 위해 인위적으로 콘크리트 내부에 AE제(공기연행제)를 첨가하여 미세기포공기를 주입하기도 한다. 콘크리트 내에 주입된 미세기포 공기는 콘크리트의 기포를 증가시켜 동결로 인한 콘크리트 팽창 시 스펀지와 같은 완충 역할을 통해 재료의 손상을 막는 역할을 한다. 기포간격계수의 기존 평가방법을 개선하다 단순히 콘크리트 내의 기포량이 많은 것이 좋은 것이 아니다. 큰 기포들이 많아서 기포량이 증가하는 경우에는 열역학적 평형작용으로 인해 기포내 수분이 증가하게 되고, 다시 얼게 됨으로써 동해에 취약해질 수 있기 때문이다. 따라서, 작은 미세기포들이 재료 내 균등하게 분포되어야 동결·융해에 대한 저항성이 커지게 된다. 이러한 이유로, 동결·융해로 인한 콘크리트의 내구성은 내부의 기포의 간격으로 평가되는데, 이때 사용되는 지수가 기포간격계수(Spacing Factor)이다. 기포간격계수는 미국표준시험방법인 ASTM C457에 설명과 측정방법이 제시되어 있다. 이 방법은 국내를 비롯해 전 세계에서 활용되고 있는 방법이다. 하지만, 콘크리트 내부에 존재하는 무수한 기포의 분포 중 특정한 단면에서 관찰되는 기포만을 대상으로 평가하고 있으므로 대표성의 문제가 있을 수 있다. 이번 기술은 콘크리트 내부의 기포에 대한 실제 3차원적인 구현과 위치, 크기, 형상, 밀도 등의 정량적인 평가를 통해 측정 대상의 대표성의 문제를 해결하고, 기포간격계수의 평가방법을 더욱 쉽게 개선하기 위해 고안된 기술이다. 콘크리트 내부의 기포의 이상적 분포형태와 기포간격 계수 평가를 위한 Traverse line 방법에서 거리 계산 방법 기포간격계수와 통계적으로 산출한 시멘트페이스트- 기포간격 (95% 값) 비교 X-ray CT를 활용한 새로운 공학 기술 이번 기술에 있어 중요한 역할을 한 것이 바로‘X-ray CT’ 장비다. X-ray CT는 의료분야에서는 이미 보편화된 장비로서 다양한 용도로 활용하고 있다. 하지만, 다른 산업분야에서는 아직 활발히 활용되지 못하고 있다. 2009년 카지노 게임 사이트(이하 KICT)에 마이크로 X-ray CT 장비가 도입되면서 국내 건설분야에 X-ray CT 연구가 본격적으로 시작되었다. 기존의 X-ray CT를 활용한 연구가 국내에서도 일부 이루어지긴 했으나, 대부분 내부 투시영상에 기초한 분석재료의 내부가시화에만 국한되어 활용되는 상태였다. KICT에서는 재료 내부의 가시화를 넘어 재료의 특성을 평가할 수 있는 엔지니어링 분야에 활용하기 위한 노력을 지속해 왔다. 이러한 X-ray CT와 연계한 엔지니어링 기술확보에 대한 노력은 2012년 산업용 X-ray CT 장비를 구축하면서 큰 전환점을 맞이하게 되었다. 마이크로 X-ray CT는 투과력 등의 제한으로 직경 수 센티미터(cm) 정도의 작은 시료에 대해서만 영상 취득이 가능하지만, 산업용 X-ray CT 장비의 경우 수십 센티미터 정도의 시편 및 다양한 하중제어장치를 이용한 재료의 동적 거동특성을 평가할 수 있다. 이로 인해 2012년부터 현재까지 기존에 불가능했던 다양한 재료의 특성화와 관련된 공학 기술을 10여 개 이상 확보했으며, 기포간격계수는 이중 콘크리트 재료의 평가와 관련된 기술 중 하나이다. X-ray CT를 활용한 콘크리트 재료 평가를 준비하고 있는 김광염 박사 X-ray CT를 이용한 콘크리트 재료 평가 방법은 좋은 대안으로 떠오르고 있다. 평가결과의 대표성과 신뢰성을 향상하다 X-ray CT를 활용한 콘크리트 재료의 평가는 평가를 위해 재료의 성형 및 가공 등 사전 준비 작업이 필요 없어 샘플링 과정에서 발생하는 대표성 문제를 획기적으로 줄일 수 있다. 또한, 기포분포의 불균질성을 정량화할 수 있다. 한마디로 평가결과의 대표성, 신뢰성을 획기적으로 향상시킬 뿐만 아니라 평가 시간과 비용 역시 크게 줄일 수 있다. 다만, X-ray CT를 이용한 기포간격계수는 재료의 이미지 해상도에 매우 큰 영향을 받는다. 즉, 이미지의 해상도가 좋지 않은 경우에는 검출되는 기포의 다양한 특성이 왜곡되어 평가될 수 있는 것이다. 해상도를 좋게 하기 위해서는 시편의 크기를 가급적 작게 해야 하는데, 평가방법의 특성상 골재의 크기를 고려한 시험편 크기를 결정해야 하므로 시편 크기의 최적화가 매우 중요하다. 이번 기술의 검증 과정(국제저널 게재논문 2편 등)에서 이러한 부분에 대한 많은 고민과 노력이 필요했으며, 지속적인 연구를 통해 최적화된 평가 방안을 보유할 수 있게 되었다. 기술적인 어려움 외에도, 오랫동안 사용되어 오던 평가방법의 문제점을 제안하는 과정에서 기존 연구자들의 강력한 저항에 부딪히기도 했다. 즉, 50년 이상 사용해 오던 특정 단면을 대상으로 한 기포간격계수 평가방법이 대표성이 부족할 수 있다는 주장을 수용하기 어려워한 것이다. 하지만, 이 부분을 증명하기 위한 심사자들과 깊이 있는 논의과정을 통해 전문가들을 결국 설득하고 우수한 결과라는 평가를 끌어냈다. 공극과 골재를 각각 분리하여 구현한 3D 이미지 현재 기포간격계수 이외에 다양한 연구를 화재안전연구소 및 구조융합연구소와 공동 진행하고 있다. 핵심기술로 도약하기 위한 적극적인 협업을 기대 이번 기술을 이용한 시험법이 표준화되어 있지 않고, 기술 개발과 제안이 콘크리트 분야 전문가가 아닌 연구진들을 통해 수행되었기 때문에 아직은 국내 현장에 실제 적용되지 못하고 있다. 하지만, X-ray CT를 이용한 콘크리트 재료의 평가가 국내에도 점차 소개되고 있으며, 좋은 대안으로 인식되고 있다. 따라서, 콘크리트 재료 분야 연구진 및 산업분야 종사자들과 공동으로 추가적인 연구 및 기술이전을 위해 필요한 부분을 확인한다면 기술이전이 빨리 이루어질 수 있을 것이라 예상된다. 현재 기포간격계수 이외에 콘크리트 화재손상에 대한 평가, 동결·융해 실험에 대한 평가 등을 KICT 화재안전연구소 및 구조융합연구소와 공동으로 연구가 진행 중이다. 앞으로 이 기술이 기존의 건설재료 평가의 한계를 극복하고 새로운 평가방안으로 제시될 수 있도록 준비하고 있다. 향후 수요처와 연구진들 간의 보다 적극적인 협업을 통해 산업분야에 큰 기술적, 경제적 파급효과를 일으킬 수 있는 핵심 기술이 되기를 기대해본다. └ 인프라안전연구본부 게시일2016-04-25 조회수 4337
[2016 중소기업지원 우수사례] 발효건조 소멸기의 악취 및 염분 제거 기술 쾌적하고 친환경적인 주거문화를 꿈꾸다 - 발효건조 소멸기의 악취 및 염분 제거 기술 환경·플랜트연구소 정원식 수석연구원 육상폐기물을 바다에 투기하는 것을 전면 금지하는 런던협약이 국내에도 발효됨에 따라 음식물 쓰레기 특히 음식물 폐수(음폐수)의 육상처리문제는 시급한 사회현안으로 떠오르고 있다. 육상처리의 가장 큰 문제는 처리비용의 증가다. 우리나라에서 연간 배출되는 음식물 쓰레기의 양은 500만 톤에 육박하며, 이를 처리하는데 30조 원에 달하는 엄청난 비용이 든다. 이러한 이유로 지자체에서는 주택단지내 음식물 감량기 도입을 활발하게 추진하고 있다. (좌) (주)디아이피 정택종 대표 (우) 환경·플랜트연구소 정원식 수석연구원 악취와 염분을 함께 제거하는 방법은 없을까? 음식물 쓰레기를 처리하는 방법은 크게 음식물을 건조해 감량화하는 ‘건조 방식’과 미생물에 의해 발효시켜 감량화 및 자원화하는 ‘발효소멸 방식’이 사용되고 있다. 이 두 가지 방법의 문제는 어쩔 수 없이 ‘악취’가 발생한다는 것이다. 감량기 자체가 주택단지내에 설치되기 때문에 악취는 주민들에게 고통을 줄 수 있다. 악취 이상으로 문제가 되는 것은 바로 국내 음식물 쓰레기에 특히 많이 함유된 ‘염분’이다. 외국과 달리 우리나라는 국물 문화가 발달해 각종 탕과 국을 요리하면서 염분이 높은 식재료를 사용하기 때문이다. 우선 건조 방식의 경우 건조된 음식물을 ‘연료로 재자원화’하는데, 염분이 많을 경우 다이옥신 등 유해가스가 발생하게 된다, 발효소멸 방식의 경우 ‘퇴비로 재자원화’하는데, 이렇게 만들어져 사용된 퇴비는 토양에 많은 염분을 축적하는 문제를 발생시킨다. 염분함량이 높은 음식물 쓰레기로 만든 퇴비로 3년 이상 같은 토양에 사용할 경우 용출된 염분성분에 의해 토양표면이 하얗게 변하는 염류집적이 일어나고 식물 생장에 문제를 발생시키기 때문이다. 이러한 이유로 음식물 감량화 및 자원화하는 시스템에서는 악취와 염분을 제거하는 것이 필요하지만, 현재까지 악취와 염분을 동시에 제거하는 기술은 없는 실정이었다. 카지노 게임 사이트 환경·플랜트연구소 정원식 박사는 이번 기술에 대해 악취 저감과 염분 제거를 동시에 진행할 수 있는 기술임을 강조했다. “이 기술은 황토와 유사한 활성적니라 불리는 소재를 발효건조기에 일정량 투입하여 악취 및 염분을 동시에 제거하기 위한 기술입니다. 발효건조기에 투입된 활성적니가 다양한 악취 원인 물질 중 황화물을 흡착하여 제거하고, 염분을 나트륨과 염소로 분리하여 각각 다른 화합물로 생성시킵니다. 음식물 투입량 대비 1%의 활성적니를 투입하면 염분농도를 1% 이상 저감할 수 있어요. 염분농도를 크게 줄일 수 있는 기술이죠.” 이번 기술은 이러한 염분성분의 용출 자체를 사 전에 방지하는 친환경기술로, 퇴비화 제품 생산 후 토양에서 염분의 재용출이 발생하지 않아 다년간 사용 시에도 염분집적 문제가 발생하지 않는 유일한 음식물 퇴비화 염분제거기술이다. ▲정원식 박사와 정택종 대표는 중소기업 기술교류회를 통해 이번 기술개발의 인연을 맺었다 단일관로의 문제점을 해결할 수 있는 기술 ㈜디아이피는 생활폐기물 자동집하시설의 투입구 등 플랜트 장치를 제조하는 기업으로 그동안 인천 송도국제도시, 대전 도안지구, 세종 행정중심복합도시 등의 국내 수많은 도시의 생활 쓰레기 자동집하시설 관련 시설공사 및 단지내 관로공사, 음식물처리설비 설계·제작·시공을 진행해왔다. ㈜디아이피 정택종 대표는 음식물처리기 개발에 있어 그동안 겪었던 어려움에 대해 언급했다. “수년간 음식물처리기를 개발하면서 가장 문제되는 부분이 바로 악취입니다. 그동안 여러 가지 시험을 해보고 국내외 다양한 악취 제거 장치를 적용해봤지만, 악취를 잡는 데 매우 어려움이 있었죠. 그러다가 카지노 게임 사이트의 중소기업기술교류회를 통해 정원식 박사님이 개발한 활성적니 기술을 알게 되었습니다. 박사님의 제안으로 이번 사업을 시작하게 됐습니다.” 정원식 박사와 ㈜디아이피는 공장 내 감량기 시작품을 활용하여 악취 및 염분 제거 시험을 수행했고, 쓰레기 자동집하시설 투입구 연계기술을 실증화하기 위해 시제품 제작 및 시험분석을 진행하고 있다. “또 하나의 문제는 자동집하시설이 단일 관로로 되어 있어 관로내에 음식물의 침출수가 유입되거나 흘러나온 음식물이 쌓여 부패하게 되는 것입니다. 그렇게 되면 심한 악취는 물론이고 그 관로를 통과하는 일반쓰레기에 음식물들이 함께 섞여 나와 자원화할 수 없게 되는 것이죠. 이번 기술개발 목표 중 하나인 자동집하시설의 투입구 연계장치는 박사님의 기술을 적용하여 음식물 쓰레기가 관로를 막는 현상을 근본적으로 제거할 수 있습니다.” 현재 투입구 연계장치는 주택단지와 아파트의 음식물처리기에 직접 적용하여 실험이 진행되고 있다. 악취로 인해 잦은 민원이 발생하는 곳이기 때문에 이 기술을 실험하고 검증할 수 있는 최적의 장소이기 때문이다. 실험 결과, 악취가 많이 감소하였다는 것을 주민들의 반응을 통해 확인할 수 있었다. 또한, 검사 성적서 등 여러 가지 정량화된 수치를 통해서도 악취 및 염분 제거의 효과를 확인할 수 있었다. ▲활성적니를 활용하여 음식물을 퇴비화할 경우 염분농도를 크게 줄여 염분집적 문제가 발생하지 않도록 만든다. 악취문제 해결을 통한 삶의 질 향상 기대 물론 실험과정에서 어려움도 있었다. 발효건조 소멸기에 투입하는 원료인 음식물쓰레기를 주변 대형식당의 잔반을 활용해 진행했는데, 매일 적정량을 확보하는 것과 반찬 및 재료에 따라 악취 발생 및 염분 농도가 일정하지 않다는 것이 문제였다. 이를 위해 수시로 감량기를 오픈하여 시간에 따른 악취 발생 상태를 확인하고, 시험횟수를 늘리고 분석 시료를 증가시켜 분석 오차를 줄일 수 있도록 했다. 이외에도 다양한 조건에서 실험을 진행함으로써 최적의 활성적니 투입량에 대해 연구 중이다. 정원식 박사는 이번 기술 개발 로 인한 파급효과에 대해 다음과 같이 전망했다. “이번 기술은 자동집하시설의 가장 큰 문제점 중 하나였던 생활/음식물 쓰레기 분리수거 문제를 원천적으로 해결할 수 있고, 유지관리비용도 대폭 절감할 수 있어 앞으로 지자체에 기술이 적용될 경우 커다란 시장 형성이 이루어질 것으로 보고 있습니다. 또한, 부산물의 퇴비화 및 2차 산업 등의 시장성을 확인할 수 있을 것으로 기대됩니다. 무엇보다 악취문제 해결을 통해 삶의 질 향상에 매우 큰 도움이 될 것입니다.” 정택종 대표는 이번 기술개발을 통해 미생물에 촉진되는 여러 가지 작용과 기본 악취를 제거할 수 있는 가능성을 봤고, 앞으로 미생물을 이용한 개발에 많은 힌트를 얻었다고 밝혔다. “투입구 연계장치가 그동안 문제가 되어왔던 음식물쓰레기 투입구 문제를 완벽히 해소해주리라 믿습니다. 앞으로 이렇게 축적된 노하우를 발전시켜 끊임없이 연구함으로써, ‘친환경 전문기업’으로 우뚝 서고자 합니다.” 인간과 자연이 함께 공존하는 쾌적하고 친환경적인 주거문화를 위해 끊임없이 노력하고 있는 카지노 게임 사이트과 ㈜디아이피. 이들을 통해 악취 없이 깨끗한 대한민국을 꿈꿔본다. ▲실증화를 위해 제작된 자동집하시설 투입구 연계장치 시제품 기술의 특장점 _____________________________________________________ 활성적니 황토와 유사한 활성적니라 불리는 소재를 발효건조기에 일정량 투입하여 악취 및 염분을 동시에 제거 ▲각종 정보를 확인할 수 있는 발효건조 소멸기의 패널 수자원하천연구본부 게시일2016-04-21 조회수 3980
[2016 사업화유망기술] 시설물 안전성 평가를 위한 이상거동 검출 시스템 구조융합연구소 박기태 연구위원 우리나라에는 건설된 지 20년이 넘는 노후화된 건물과 도로시설물이 전국에 많이 있으며, 이러한 노후 시설물에 대한 사고의 위험성이 매우 높다. 작년 한해만 해도 나라 안팎에서 수많은 시설물 안전 관련 사고가 연이어 일어났다. 대부분의 사고가 이상 징후가 있었음에도 이를 간과하고, 안전관리가 제대로 이루어지지 않는 ‘관리자의 안전불감증’에 의한 것이 많다. 특히 교량, 댐 등과 같은 중요 인프라 시설의 경우 자연재해, 시설 노후화 등 각종 안전성 문제에 노출되어 있다. 이러한 사고를 사전에 막기 위해서는 시설물에 대한 안전성 확보 여부를 판단하고 안전 수준 평가를 통해 큰 피해를 막는 것이 중요하다. 시설물 안전성 여부를 판단하는 데이터 분석 시스템 선진국의 경우 시설물 건설에 드는 비용과 유지·보수 비율이 7:3에서 5:5까지 형성되어 있을 정도로 시설물 유지·보수에 많은 비용을 투자하고 있다. 하지만 우리나라의 경우 그 비율이 9:1 수준에 머물러 있어 시설물 유지·보수에 대한 투자가 취약한 편이다. 현재 시설물의 안전 여부를 확인하기 위해 일반적으로 재료적인 비파괴 검사법과 정변위 측정법 및 진동 특성 측정법 등이 사용되고 있다. 정변위 측정법과 진동 특성 측정법은 구조식별 기법이라고 하는데, 대형 구조물의 안전 진단은 구조물의 정·동적 변위 및 변형도를 계측하는 것이다. 이러한 기술을 활용하여 주요 사회기반시설물에 대해 주기적인 안전점검이 이루어지고 있지만, 점검에 필요한 인력과 자원이 부족하다. 또한, 접근이 어려운 시설물일 경우 점검주기가 제한되기도 한다. 이렇듯 진단 방식의 다양한 문제점을 보완하고 구조물의 이상 여부를 조기에 포착해 낼 수 있는 알고리즘 기술 개발이 필요한 실정이다. 카지노 게임 사이트 구조융합연구소 박기태 박사가 개발한 ‘시설물 안전성 평가를 위한 이상 거동 검출시스템’은 시설물 모니터링 시스템으로부터 획득한 데이터를 이용해 구조물의 안전성 여부를 더 효율적으로 파악할 수 있는 시스템이다. 기존 분석 시스템들은 단순히 데이터 경향 분석을 위한 안전성 평가였다. 모니터링 시스템은 기준점을 넘는 진동이 발생하였을 때 관리자에게 경고를 하는데, 이렇게 단순 기준점 이탈에 관한 정보를 표시하는 일회성 검사 결과만으로는 시설물의 장기적 관리에 도움이 되지 않는다. 이번 기술은 수집된 데이터를 더 세밀하게 분석할 수 있는 알고리즘을 가지고 자체적으로 구조물의 이상 여부와 안전 여부를 파악하는 것이 가능하도록 했다. 기존 방식에 비해 관리자가 더 효과적으로 시설물의 안전을 파악하고 정확한 근거를 제시할 수 있어 기존 센서 기술의 시설물 안전관리 적용성 및 효율성을 보다 더높일 수 있다. 또한, 현재 운용되고 있는 각종 장기 모니터링 시스템의 데이터 분석 도구로 활용할 수 있다. 다양한 데이터를 활용한 검증이 중요한 과제 본 기술은 구조물의 진동응답을 신호 처리하여 이상거동을 검출하고 진동응답 이력을 기준으로 구조물의 안전성을 평가하는 구조물의 이상거동 검출 및 안전성 평가 시스템으로 구성되어 있다. 가속도 센서가 부착된 다수의 센서노드를 구조물에 설치하여 이상거동을 검출하고 안전성을 평가하는 방식이다. <연속점검>, <주기점검>, <시점점검> 중에서 선택된 점검모드에 따라 구조물에 설치된 다수의 센서노드로부터 구조물의 가속도 데이터를 실시간으로 수집하는 ‘데이터 수집부’, 시간영역 및 주파수영역 각각에 대한 입력 데이터의 특성을 추출하는 ‘입력 데이터 특성 추출부’를 통해 구조물의 이상거동을 검출하게 된다. 이번 기술 개발에 있어 가장 어려운 점은 검증에 대한 부분이다. 실제 시설물의 안전 여부를 판단하는 관련 데이터를 획득하기 위해서는 실제 시설물에 이상이 발생해야 한다. 이는 현실적으로 불가능한 경우가 대부분이므로 모형 실험체를 대상으로 시설물이 붕괴되는 상황을 고려한 연구를 진행했고, 그 결과 높은 신뢰도와 정확성을 가진 이상거동 검출 알고리즘을 개발했다. 또한, 서울시의 협조로 올림픽대교에 센서를 설치하여 실제 교량의 장기적인 거동 데이터를 획득하고, 실제 점검자의 현장 점검 효율성을 높이기 위해 휴대용 계측 및 분석 장치를고안하여 검증을 실시했다. 이 기술은 현재 중소기업 1개소에 통상실시 계약을 수행하여 기술이전이 진행된 상태이지만 앞으로 다양한 데이터를 통한 검증과 알고리즘 보완 및 개선이 필요하다. 또한 실제 관리주체인 서울시나 국토교통부에서 관리하는 실제 시설물 모니터링 시스템에 접목되기 위한 다양한 검증 결과를 확보하는 것이 필요하다. 무엇보다 시설물에 대한 모니터링을 통한 유지관리에서 제일 중요한 것은 데이터 활용이다. 현재 데이터에 대한 분석 및 활용 분야는 제자리걸음 수준이기 때문이다. 즉, 병원을 예로 들었을 때 좋은 진단 장비는 많지만 해당 데이터를 가지고 환자의 상태가 어떤지를 평가하는 기준이나 프로세스를 모른다면 데이터는 무용지물이 된다. 따라서 국가적인 차원에서 데이터 활용성 향상에 대한 관심이 높아져야 한다. 데이터 활용 분야에 있어서 필요성이 널리 인식되고, 시설물 모니터링 시스템에 해당 기술을 연계시키기 위한 노력이 필요한 것이다. 시설물을 관리하는 주체가 이러한 기술을 많이 활용함으로써 보다 실효성 높은 모니터링 시스템으로 사용할 수 있고, 해당 기술 발전이 가속화될 수 있다. ▲박기태 박사(오른쪽)는 이번 기술의 현장 적용성을 향상시키기 위한 다양한 검증 결과를 확보할 수 있도록 지속적으로 노력하고, 우리나라에서 운용되는 다양한 모니터링시스템에 반영될 수 있도록 최선을 다할 것이라고 밝혔다. 향후 IoT 기반 시설물 유지관리기술에도 활용 전망 최근 사물인터넷(IoT)이 전 세계적으로 널리 활용되고 있다. 시설물 유지관리에도 사물인터넷 관련 기술을 접목하는 사례가 점차 시도되고, 현재 초기단계에 있다. 박기태 박사는 시설물 유지관리를 위한 IoT의 개념을 정립하기 위해 다양한 기획연구를 진행 중이다. 시설물 유지관리에 IoT 관련 기술이 도입된다면 관리자가 편리하게 시설물 검증 데이터 분석 결과를 시설물 유지관리에 활용할 수 있을 것으로 보인다. 또 빅데이터 분석, 클라우딩 등 데이터 운용과 시설물 안전에 대한 관심이 고조되고 있어 해당 기술은 빠른 속도로 발전할 전망이다. 박기태 박사는 이번 기술의 현장 적용성을 향상시키기 위한 다양한 검증 결과를 확보할 수 있도록 지속적으로 노력하고, 우리나라에서 운용되는 다양한 모니터링 시스템에 반영될 수 있도록 최선을 다할 것이라고 밝혔다. 시설물 안전성 평가를 위한 이상거동 검출 시스템에 대한 중요성이 널리 알려져 관련 연구가 활발하게 진행되면 우리나라 시설물 유지관리 분야 기술 발전에 큰 기반이 될 것이다. 이로써 국민들의 마음에도 시설물 안전에 대한 불안감이 해소될 수 있는 안전한 대한민국의 미래를 그려본다. └ 인프라안전연구본부 게시일2016-02-23 조회수 3828
[2016 중소기업지원 우수사례] 터널 교통사고 자동검지 시스템 어두운 터널 사고, ‘소리’로 예방하는 기술 - 터널 교통사고 자동검지 시스템 도로연구소 장진환 전임연구원 국토의 70%가 산으로 이뤄진 우리나라는 평지가 넓게 펼쳐진 타 국가에 비해 터널이 비교적 많은 편이다. 뿐만 아니라 2020년 완공을 목표로 한 서부간선도로 지하화 계획이 거론되는 가운데 밀폐된 공간에 놓인 도로 사고 대응책 마련은 시급한 과제로 떠오르고 있다. 도로연구소 장진환 박사와 (주)에이엔제이솔루션은 이러한 시대의 필요에 대응할 수 있도록 ‘터널 교통사고 자동검지 시스템’을 개발했다. 어두운 터널 안에서 소리를 감지해 교통사고가 확대되지 않도록 돕는 기술. 그 개발 과정에 대해 들어봤다. ▲㈜에이엔제이솔루션은 KICT의 도움으로 기업의 주력사업분야인 교통관리시스템과 유지관리의 기술적 노하우를 구축할 수 있었다. 터널의 폐쇄성, 사고 규모 키워 지난 2014년 부산 백양터널에서는 두 대의 화물차 추돌사고가 발생하는 아찔한 순간이 있었다. 다행히 사망자는 없었으나 터널 안에서 발생한 사고이기에 환자 구조와 추가 피해 방지에 많은 어려움이 있던 것으로 전해지면서 많은 사람들이 가슴을 쓸어내렸다. 터널 사고 중 많은 사람들이 거론하는 또 하나의 사례로 1999년 일어난 몽블랑 터널 사고가 있다. 프랑스와 이탈리아를 연결하는 산악터널인 몽블랑 터널에서 화재가 발생, 53시간 동안 불길이 이어지면서 터널 암반이 드러났고 39명의 사망자를 냈다. 장진환 박사는 몽블랑 사건에 경각심을 가질 필요가 있다며 말을 꺼냈다. “해외 뿐 아니라 국내에서도 터널 사고는 해마다 600건 이상 발생합니다. 터널 내 사고 대응 연구가 시급하게 다뤄져야 하는 이유가 여기에 있습니다. 특히 우리나라와 같이 산지가 많은 나라는 필연적으로 터널이 많습니다. 터널 덕분에 곳곳 어디든 자유롭게 오갈 수 있지만, 폐쇄된 터널 속에서 한 번 사고가 일어나면 일반 교통사고보다 훨씬 규모가 커진다는 우려를 무시할 수 없습니다. 예를 들어 터널 안에서 차량 화재 사고가 발생할 경우, 불길이 빠져나갈 수 없어 뒤로 연기가 자욱하게 퍼지게 되죠. 하지만 이를 모르고 외부에서 터널 안으로 진입한 차량은 꼼짝없이 사고 희생자가 되고 마는 것입니다.” 터널 사고의 2차, 3차 희생자를 줄이기 위해 장진환 박사와 ㈜에이엔제이솔루션은 소리로 터널 내 사고를 감지할 수 있는 기술을 개발했다. 일명 ‘터널 교통사고 자동검지 시스템’이다. 터널안에 이를 설치하면 교통사고가 발생했을 때 음향센서로 상황을 검지한 후 터널 밖 전광판에 현재의 상황을 알려주게 된다. 2차 사고를 예방하는 게 중요한 터널 사고에서 매우 중요한 기술인 셈이다. “터널에서 발생하는 교통사고를 즉각적으로 검지하기 위해 차량검지기 알고리즘 및 음향분석 장치 시제품을 개발했어요. 터널 음향 분석장치는 이름 그대로 터널에서 발생하는 교통사고를예방하는 기술이죠. 터널 내에서 교통사고가 나면 충돌음, 타이어 펑크 소리 등 다양한 청각적 요소에 둘러싸이게 되는데, 이번에 개발한기술은 이러한 터널 내 환경을 고려해 만든 것입니다.” (좌) 도로연구소 장진환 전임연구원 (우) (주)에이엔제이솔루션 김만식 대표 실시간 감지하는 터널 내 사고 2005년부터 터널 관련 사업을 진행해 온 ㈜에이엔제이솔루션 김만식 대표는 지금까지 기업을 이어오며 특허 등록도 꾸준히 이어올 정도로 미래 기술 연구에 열심이다. 이번 기술과 관련해 ㈜에이엔제이솔루션이 보유한 특허는 ‘음향신호 처리 기반의 터널 내 사고 상황 인식 또는 판별을 위한 기기’다. 2013년 특허 등록을 마쳤지만 기술실용화를 어떻게 해야 할지 막막했다는 게 김만식 대표의 이야기였다. “상용화된 기기를 만들기 위해서는 소리를 인지하고 신호를 배출하는 알고리즘 기술이 필수입니다. 하지만 저희 같은 중소기업은 그러한 기술을 갖추는 게 쉽지 않습니다. 이러한 기술 애로사항을 미래부 기업공감원스톱지원센터에 이야기하고 지원을 요청했더니 장진환 박사님을 소개해 주시더군요. 덕분에 문제를 해결할 수 있었습니다. 박사님께서는 최선을 다해서 기술개발에 도움을 주셨습니다.” 개발한 기기의 원리는 결국 ‘인식과 알람’이다. 사람이 아닌 기계가 사고 발생음을 인식해야 하기에 어떤 소리가 사고 발생음인지 입력값을 넣어줘야 했다. 연구팀은 브레이크 소리, 타이어 펑크 소리 등 사고가 발생했을 때 들을 수 있는 특정요소를 주파수별로 입력했다. 장진환 박사는 “이 기기를 만드는 데 사용한 기술은 음향신호 수집장치와 음향 데이터 분석 알고리즘”이라며 기술에 대해 소개했다. “음향신호 수집장치 개발을 위해 상용마이크를 이용했습니다. 초기 사고를 감지한다는 점에서 시스템 중 가장 중요한 부분입니다. 이후 알고리즘에 의해 소리를 분석합니다. 음향신호 처리에 일반적으로 활용되는 고속 퓨리에 변환 알고리즘을 사용했죠.” 기술의 특장점 _________________________________ 차량검지기 알고리즘 기존에 운영 중인 알고리즘은 많은 파라미터를 갖고 있고, 이러한 파라미터를 적절히 추정하는 것이 현실적으로 쉽지 않고 알고리즘의 성능은 저하될 수밖에 없다. 이러한 문제점 해결을 위해 카지노 게임 사이트에서 파라미터 추정이 필요없이 양호한 성능을 발휘하는 새로운 알고리즘을 개발했다. 음향분석장치 시제품 기존에는 영상 카메라를 이용하여 터널 교통사고를 검지하는데, 이는 터널 내의 자동차 매연 등 분진, 터널 입·출구의 섬광, 터널 설치높이 한계 등으로 성능이 저하되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 카지노 게임 사이트에서 음향의 산란현상이 최소화되는 터널의 특성을 고려하여 음향분석을 통한 터널 교통사고 수집장치 시제품을 개발했다. 사회 재난 예방 솔루션, 기술이 답이다 연구 결과 장진환 박사와 ㈜에이엔제이솔루션은 독자적인 기술을 개발할 수 있었다. ㈜에이엔제이솔루션 하재열 연구소장은 “기업의 주력사업분야인 교통관리시스템과 유지관리의 기술적 노하우를 구축할 수 있었다”며 “이로써 새로운 시장 창출을 위한 교두보를 마련했다. 사회적으로는 최근 빈번히 발생하고 있는 SOC 분야의 사회적 재난을 예방할 수 있는 솔루션을 추가했다는데 의의가 있다”고 덧붙였다. “일반 SOC 시설 중 유독 터널과 다리, 그리고 지하도로는 사고 규모가 크게 증폭될 우려가 있습니다. 피할 곳이 없기 때문이죠. 국내에서도 터널 내 사고는 종종 발생합니다. 다만 큰 사고로 번지지 않았을 뿐이죠. 큰 규모의 사고로 확대될 개연성은 언제나 있습니다. 이를 예방할 수 있는 기술을 만들어 궁극적으로 국민 안전에 일조했다는 게 이번 기술 개발의 가장 큰 의미라고 볼 수 있겠죠.” 물론 앞으로 더 연구해야 할 과제가 산적한 것도 사실이다. 장진환 박사는 추가 연구의 필요성에 대해 언급했다. “도로터널 방재시설 설치 및 관리지침에 의하면 터널 내부에 설치되는 안전장치의 설치간격은100m로 규정돼 있습니다. 마이크의 음성 수집 능력이 100m까지 확대돼야 한다는 의미죠. 이를 위해서는 특수 마이크로폰을 만들어야 합니다. 또한, 음향처리 알고리즘 기술 수준 역시 상승해야 합니다. 이번 저희가 적용한 알고리즘은 일반적인 음성신호 처리 알고리즘이기 때문에 터널 내 돌발 상황에 대한 신뢰도가 다소 약합니다. 따라서 터널 환경에 적합한 디지털 음향신호의 전처리 알고리즘 고도화가 필요하고 돌발 상황을 판별하는 알고리즘도 개발해야 합니다.” 김만식 대표는 장진환 박사에게 특별한 고마움을 표현했다. “이 기술로 여기까지 온 것에 대해 장진환 박사에게 감사의 말씀을 전하고 싶습니다. 우리 기업이 하드웨어 기술은 커버할 수 있지만 알고리즘 기술까지 소화하는 것은 힘듭니다. 무조건 투자를 감행하기에도 큰 리스크가 따르죠. 가장 빠른 시일에 아웃풋을 내기 위해서는 전문가가 필요했는데 장진환 박사님이 그 역할을 기대 이상으로 해주셨습니다. 이처럼 훌륭한 분을 만나 저희 기업이 얼마나 도움을 크게 얻었는지 모릅니다. 앞으로 많은 연구과제 가운데 함께 할 수 있으면 좋겠습니다.” 터널 내 사고를 정확하게 판별해 앞으로 국민 안전에 더욱 기여하고 싶다는 장진환 박사와 김만식 대표. 더 나은 미래를 위해 노력하는 그들을 통해 더욱 안전한 대한민국을 꿈꿔본다. ▲연구성과 및 보유역량에 대한 홍보보다는 기업과의 잦은 기술교류를 통해 기업의 실질적인 애로사항을 파악할 필요가 있다고 강조하는 장진환 박사(좌) └ 인프라안전연구본부 게시일2016-02-22 조회수 3302
[2014] 콘크리트 부유식 해상 인프라 건설 기술 개발 [2014 부서별 우수연구성과_구조융합연구소] 연구책임자 정연주 (구조융합연구소 연구위원) yjjeong@kict.re.kr ‘콘크리트 부유식 해상 인프라 건설 기술’은 부유구조체를 이용하여 해상공간을 경제적이고 친환경적으로 활용하기 위한 기술이다. 본 기술은 험한 해상조건에서 부유구조체의 안정성(Stability)을 향상시키고 부유구조체에 의한 해상부지의 대형화, 부유구조체 계류용 앵커링의 비용절감 및 해양 콘크리트의 수명을 향상할 수 있다. 이러한 기술을 바탕으로 부유구조체의 해양외력에 대한 안전성을 향상시켜 적용해역을 확대시키고 건설 비용을 저감하여 콘크리트 부유식 해상 인프라의 실용화를 이루고자 하였다 부유식 해상 인프라 요소기술 부유구조체 축소모델 수리실험 연구배경 및 필요성 최근 세계적으로 지상 공간 고갈, 환경보호 및 민원발생 등에 따른 육상공간의 활용 제한 문제점을 극복하기 위해 해상 공간의 경제적·친환경적 창출 필요성이 증대되고 있다. 또한 우리나라는 해상 LNG 터미널, 해상 신재생에너지단지,부유식 항만에 대한 수요가 증가하고 있다. 그러나 현재 우리나라의 해상 공간창출 기술력은 해양 구조물 선진국 대비 약 67% 수준에 불과하다. 세계적으로 해양 영토 개발과 관련하여 부유구조체는 현재보다 훨씬 열악한 해양 환경에 대응할 수 있어야 하고 크기도 대형화 되어 가고 있는 추세이므로, 험한 해상 조건에서 구조물의 안전성과 경제성을 향상시킬 수 있는 혁신적인 기술 개발이 필요하다. 연구내용 본 연구에서는 해상환경에서 안전성 확보를 위한 튼튼하고 안정적인 콘크리트 부유구조체 기술과 콘크리트 부유구조체에 의한 해상부지의 대형화 기술을 개발하였다. 이를 위해 콘크리트 부유식 해상 인프라를 구성하는 주요 부재인 부유구조체 구조시스템, 대형화를 위한 모듈 접합부, 계류용 해저기초 및 해양 콘크리트 성능향상을 연구하였으며, 세부 기술로는 하이브리드 부유구조체 구조시스템, 일방향 모듈 접합부, 비용절감형 하이브리드 석션기초 기술, 해양 콘크리트 성능향상 기술을 확보하였다. 연구성과 본 연구에서는 콘크리트 부유구조체를 대상으로 파도에 대한 부유구조체의 흔들림을 감소시키는 기술을 개발하여 보다 험한 바다로 콘크리트 부유구조체의적용 범위를 확대시키는 것을 목표로 하고 있다. 이를 위해 개발된 기술의 축소모델을 이용한 수리실험을 통하여 성능을 검증하였으며, 극한 해상조건에서 부유구조체의 사용성을 입증하였다. ● 기존 콘크리트 부유구조체 대비 파도에서의 흔들림 55% 저감 ● 태풍시, 공진시 등의 극한 해상조건에서 콘크리트 부유구조체의 흔들림 정도 만족 ● 국내기업 해외시장 진출을 위한 기술 세미나 3회 ● 국내특허 3건(흔들림 저항성 향상 기술 외 2건) 기대효과 본 연구의 하이브리드 부유구조체는 기존 형식에 비해 사용성이 탁월(파랑운동저감)하여 부유구조체의 적용해역을 확대하면서 방파제 등과 같은 별도의 정온시설물 건설비용을 절감할 수 있어 부유식 항만, 해상플랜트용 바지, 해상작업용바지 등에 직접적 활용이 가능할 것으로 기대된다. 또한, 항만, 신재생에너지단지, 플랜트 등 국가 기간산업시설의 해상유치로 국가적 갈등 해소 및 국토의 효율적 활용이 가능하고, 해양기간산업의 신성장동력화 및 부가가치 창출이 가능할 것으로 기대된다. └ 인프라안전연구본부 게시일2016-02-19 조회수 3157
[2014] 고성능 지보재 및 시공위험도 예측에 의한 NATM 안전시공기술 [ KICT 2014 World Best Technology (WBT) ] 연구책임자 김동규 (지반연구소 연구위원) dgkim2004@kict.re.kr 본 기술은 굴진 후 조속한 터널 구조물 안정성 확보와 장수명 터널 구조물을 확보하며, 국제 시장 진출 활성화와 국제 기술 경쟁력 확보를 위해 현 터널 주지보재 대비 성능은 높고 가격은 저렴한 초고성능 주지보재 개발을 핵심목표로 설정하였다. 국내외적으로 표준화된 터널 시공 안전관리 기술이 없는 상황에서, 보다 객관적이고 공학적인 터널 시공 안전관리 시스템의 개발과 기술선도가 절실한 상황이다. 엔지니어링 및 관리 기술이 시공기술에 비해 상대적으로 약한 국내 터널 기술수준에서 보다 체계적인 터널 시공 위험도 예측 및 시공관리 기술 확보가 제2의 핵심목표이다. 고성능 숏크리트 시공장면 고성능 숏크리트의 성능검증 고성능 격자지보재 고성능 격자지보재 현장 적용 지반 정보 3차원 가시화 기법 웹기반 터널 시공 위험도 관리 시스템 연구배경 및 필요성 1980년대 초 NATM공법이 국내에 처음 도입된 이후로 터널기술은 괄목할만하게 발전되어 왔으나, 현재까지도 터널 붕괴사고가 빈번히 발생하고 있으며 그 빈도도 좀처럼 줄지 않고 있다. 또한 머지않아 노후 터널의 출현이 예상되며, 이에 대한 조사와 유지보수에 많은 국가예산 투입이 예기된다. 세계적으로 지난 오랜기간 동안 국가 SOC의 주요구조물인 터널 구조물의 수명 장기화 및 시공 중 안정성 향상을 위하여 초고성능 터널 지보재 개발 경쟁이 진행되어 왔다. 또한, 타 SOC구조물 대비 막대한 추가 예산이 소요되며 오랜 공사기간 지연 등의 이유로 간접적 피해가 막심한 터널 붕괴사고를 최소화하기 위해, 보다 안전한 터널 시공관리 기술 확보가 터널 분야의 주요 이슈가 되어 오고 있다. 연구내용 주요 연구내용은 다음과 같다. ● 고성능 분체 혼화재 및 조기강도형 알칼리 프리계 급결제를 사용한 고성능습식 숏크리트 개발(재령 28일 압축강도 > 40 MPa, 재령 3시간 압축강도 > 1 MPa 외) ● 고성능 격자지보재 개발 ● 터널 붕괴 위험도 지수 및 산정 시스템 개발 ● 터널 막장 전방 지질정보 사전 예측 기술 개발 ● 웹기반 터널 시공 위험도 예측 및 안전 시공관리 시스템 개발 연구성과 본 연구는 발파-굴착 터널의 안전시공을 위한 고성능 지보재와 터널 시공위험도예측을 위한 요소기술 개발을 목표로 하고 있다. 이를 위해 개발기술의 현장적용 또는 기술이전을 통해 실용화를 수행하였으며, 산업재산권 및 기술이전으로 인한 기술료 수입 등의 성과를 다음과 같이 도출하였다. ● 고성능 숏크리트 기술이전 완료(정액기술료 0.3억원, 경상기술료 2%, ㈜실크로드티앤디) ● 고성능 숏크리트 현장적용(수도권고속철도 수서-평택 4공구 적용 외 다수) ● 고성능 격자지보재 기술이전 완료(정액기술료 0.49억원, 경상기술료 1%,㈜ 세안) ● 고성능 격자지보재 현장적용(서울지하철 9호선(918, 922공구) 적용 외 다수) ● 터널 시공 위험도 관리 시스템 기술이전 및 현장적용(정액기술료 2.6억원,강남순환고속도로 관악터널 외 다수 적용) 기대효과 본 기술개발에서 초고성능 지보재 투입으로 터널의 실수명을 50%까지 연장함으로써 잦은 보수·교체에 따른 국민 삶의 질 저하를 개선시킴과 함께 건설에 따른 이산화탄소 배출량도 획기적으로 저감할 수 있다. 해외 시장에서 단순 시공기술만에 의한 수주가 아니라, ‘R&D에 의한 세계 최고 수준의 지보재 기술 + 신개념 안전시공관리 기술’ 형태의 수주를 통해 R&D 및 건설 산업에 대한 국민 긍정적 인식의 제고가 기대되며, 다음과 같은 기술적, 사회적 파급효과가 기대된다. ● 신재료 활용 기술의 활성화에 따른 신재료 관련 산업의 신규 수요 창출 ● 자원 재활용에 따른 이산화탄소 저감효과 ● 고성능 지보재 기술 확보에 따른 해외 터널 시장 진출 ● 고성능 지보재 기준/시방 제시를 통한 신기술 개발 및 활성화 ● 터널 건설관련 재해 최소화 및 화재대응기술 개발로 국민 재산·인명 보호 ● 터널 건설관련 민원 최소화로 인한 신인도 향상 ● 터널 시공 중 붕괴 사고 등의 주요 원인인 전방 지질위해요인을 사전에 파악함으로써 안전한 시공 유도 ● 국내 지질조건별 천공데이터 수집자료 및 분석결과의 DB화를 통한 유사 지질조건에서의 터널 시공시 참고자료로 활용 └ 인프라안전연구본부 게시일2016-02-19 조회수 2882

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