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[2015 사업화유망기술] 냉난방 환기 복합 시스템 [2015 사업화유망기술] 냉난방 환기 복합 시스템 환경·플랜트연구소 이홍철 수석연구원 최근 초고층 건축물, 백화점, 호텔,지하상가, 지하철 등 사람이 많고 밀폐된 다중이용시설의 실내 공기질 문제가 사회적 이슈로 떠오르고 있다. 특히 지하철, 지하상가 등 창문을 갖지 못하는 시설물은 자연환기(換氣)가 곤란해 입주민들의 공기질 개선 민원이 지속적으로 제기되고 있다. 환기와 냉난방은 각각 별도의 시스템으로 설치해 운영하는 것이 일반적이다. 이렇게 각 시스템을 별도로 운영하다 보면 효율성이 떨어질 수밖에 없고, 설치 공간을 많이 차지하게 된다. ▲연구동내에 지하도상가와 동일한 구조로 조성된 실험실에서 시스템을 점검하고 있는 이홍철 수석연구원(오른쪽) 냉난방과 환기를 동시에 잡아라! 냉난방과 환기를 위해 기존에 일반적으로 사용되던 방식은 ‘대형공조기’를 이용하고, 환기용과 냉난방용 열원기기가 각각 ‘별도로 설치’하여 운영하는 시스템이다. 이러한 시스템에는 몇 가지가 단점이 있다. 전체 냉난방 부하를 하나의 덕트로 공급하게 되어 급기 및 배기가 시행될 때 대용량의 반송동력을 소비하고 이 과정에서 큰 소음이 발생한다는 것이다. 또한, 열원기기를 별도 설치하기 때문에 초기 구축 비용이 증가한다. 카지노 게임 사이트에서 개발한 ‘냉난방 환기 복합 시스템’은 이러한 기존 기술의 문제를 극복하고자 개발됐다. 냉난방시스템과 환기시스템을 하나로 통합해 설치 공간과 구축·운용에 드는 비용은 줄이면서 냉난방 환기의 효율을 높이고자 개발에 착수했다. 환기와 냉난방은 함께 섞일 수 없는 물과 기름의 관계라고 할 수 있다. 여름에 에어컨을 켤 때 모든 문과 창문을 닫는 것처럼 냉방은 외부의 공기 유입을 막고 실내 시원한 공기가 외부로 빠지지 않게 하는 것이 목적이다. 그와 반대로 환기는 실내의 공기를 외부로 빼는 것이 목적이기에 냉난방과 환기를 동시에 시행하면 효율이 떨어질 수 밖에 없다. 그렇기에 냉난방과 환기를 별도의 시스템이 아닌 하나의 시스템에서 효과적으로 관리할 수 있는 기술이 필요하다. 이번 기술에서는 냉난방-환기 열원기기를 공조기 및 냉난방 실내유닛과 연계시켜 환기를 통해 배출(낭비)되는 냉난방 열량을 최소화함과 동시에 쾌적한 실내 환경을 유지하는 것에 초점을 맞췄다. 더불어 축열복사패널을 활용해 불필요하게 버려지는 에너지 없이 단계적 재활용할 수 있다는 것이 특징이다. ◀ 냉난방 환기 복합 시스템은 시스템이 차지하는 공간이 상대적으로 적어 지하상가와 같은 비좁고 밀폐된 공간에서 유용하게 사용될 수 있다. 지하상가 등 창문이 없고 밀폐된 공간에 적합 이 시스템의 경우 기존 냉난방 실내 유닛에 신선 외기 도입부를 통합 설치함으로써 실내에 설치되는 장치를 최소화할 수 있다. 쉽게 말해 환기를 위한 별도의 시스템을 실내에 설치할 필요 없이 기존의 천장형 냉난방기 위치에 통합하여 설치할 수 있으므로 지하상가와 같은 비좁고 밀폐된 공간에서 유용하게 사용될 수 있다. 이로인해 실내 인테리어에 보다 유연성을 가질 수 있게 되었다. 또한, UV 살균, 여과필터 등 다양한 기능을 추가할 수 있도록 고안되어 실내 오염을 보다 체계적으로 관리할 수 있다. 기술을 공동개발한 환경·플랜트연구소 이홍철 수석연구원은 제품개발에 있어 양산품 수준의 냉난방 환기 복합시스템 제작을 위한 기술적 완성도는 높였으나, 미려한 외적 디자인 확보에 어려움이 있었다고 말했다. 게다가 제품을 적용하고 실험할 대상 시설 섭외부터 제품 설치까지 대규모 재원이 필요한 상황이었다. 다행히 주변의 공조기 제작사 및 전문 기술 인력의 참여를 통하여 기술적인 문제를 해결했고 ‘지하공간 방재 및 환경개선 연구단’의 예산 지원을 받아 재원문제를 해결할 수 있었다. 연구개발 제품의 성능 평가를 위하여 카지노 게임 사이트 연구동에 실제 환경과 동일한 환경을 조성하여 ‘지하도 상가 냉난방 공조 시뮬레이터’를 설치했다. 이 성능실험을 통해 기존의 일반 공조방식 대비 열 환경 분포가 20% 개선되었음이 증명됐다. 온도분포의 균질화를 통해 한 군데에만 냉난방이 집중되는 현상을 방지한 것이다. 또한, 냉난방·환기에 드는 에너지(반송동력)를 30% 절감되고, 실내 오염공기의 체류시간을 17% 감소시켜 보다 쾌적한 실내환경을 유지할 수 있다는 결론을 얻어냈다. ▲냉난방과 환기에 어려움을 겪던 서울노인복지 센터에 시범 설치된 냉난방 환기 복합 시스템 ▲이홍철 수석연구원은 보유기술 특화를 통해 경쟁력 개선을 시도할 것이라고 밝혔다 미래 냉난방-환기 시장의 해답 연구실에서의 실험이 마무리된 후 조리실의 열기와 음식 냄새가 식사하는 곳에 들어와 냉난방과 환기에 어려움을 겪고 있는 ‘서울노인복지센터’에 시범 설치 및 운영되었다. 한 번에 500명 정도의 사람들이 식사할 수 있는 이러한 식당의 경우 일정을 잡고 돌리는 일반적인 냉난방과 환기 시스템으로 운영하는 것은 비효율적이다. 사람들이 많이 이용하지만 온종일 상주해 있는 것이 아니고 넓은 공간을 효과적으로 제어할 수 있는 냉난방 환기 복합 시스템이 꼭 필요한 상황이었다. 시범 운영은 성공적으로 마무리 됐지만, 시장의 불황으로 인해 상용화를 위한 기술 이전에는 다소 어려움이 있었다. 다수의 기술이전 희망 기업과 논의가 이루어졌지만, 번번이 사업화 문턱에서 막혔다. 특히 한 업체의 경우 최종 단계까지 기술 이전과 사업화가 진행됐으나, 회사가 부도나는 비운을 맞기도 했다. 이홍철 박사는 여러 가지 난관 속에서도 기술이전 및 상용화를 위해 관련 전시회, 기술설명회 등 다양한 방법을 통해 기술 사용 의지가 있는 기업 발굴을 꾸준히 진행할 것이라고 밝혔다. 그와 함께 보유기술 특화를 통한 경쟁력 개선을 시도하고 있다. 지난 3월 개최된 ‘제13회 한국국제냉난방공조전’에서 이관섭 산업부 차관은 미래의 냉난방 공조산업과 관련해 고효율·친환경 핵심기술 확보가 관건임을 강조하면서 해외기업과의 치열한 경쟁에서 밀리지 않도록 기술개발에 힘써 달라고 당부했다. 카지노 게임 사이트의 냉난방 환기 복합 시스템이야말로 미래 냉난방-환기 시장을 선점할 수 있는 하나의 해답이 될 수 있기를 기대해본다. ▲연구동에서 진행된 열 환경 분포 성능 실험을 통해 기존 공조방식 대비 20%의 개선 효과가 있음이 증명됐다. 미래스마트건설연구본부 게시일2015-04-23 조회수 6963
[2014] 세계 최초 대중교통 유리창 운행정보 제공 시스템 개발 [2014 부서별 우수연구성과_도로연구소] 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 이용이 되고 있기 때문에 표출 각도가 45° 정도이지만 본 기술은 수직면에 가까운 유리면에 표출이 가능하다. 또한, 화면 분할을 통해 다양항 정보를 동시에 표출할 수 있다. 본 기술을 통해 대중교통 운전자의 전방주시율이 높아져 운전자 부주의로 인한 대중교통 사고를 줄일 수 있다. 본 연구에서는 버스운전자가 운행 중 필요한 다양한 정보를 주의를 분산시키지 않고 쉽게 인지할 수 있도록 대중교통 전용 HUD를 개발하였다. HUD란 필요한 정보를 전면 유리에 표출함으로써 운전자가 전방을 주시한 채로 정보를 확인할 수 있게 하는 장치이며, 이로 인해 전방주시 태만으로 인한 사고를 줄일 수 있다. 기 개발된 승용차용 HUD 기술을 바탕으로 대중교통의 특성을 고려하여 더 큰 화면에 표출하며, 화면을 분할할 수 있는 기술을 개발하였다. 또한 HUD 전용유리, 자동차용 유리 뿐 아니라 일반유리에서의 표출을 구현하였으며, 수직면에서도 표출이 가능한 기술을 개발하였다. 이와 함께 대중교통 HUD 표출 전략 및 운영 전략을 수립하였으며, HUD 기술의 기술이전을 통해 사업화를 지원하고 있다. 본 연구개발은 버스를 포함한 대중교통의 안전성을 향상시켜 사고비용이 감소될 뿐 아니라, 이용자들에게는 대중교통이 현재보다 더욱 안전한 교통수단이라는 인식을 통해 대중교통 이용량이 증가하고 이를 통해 교통 혼잡비용을 줄일 수 있을 것으로 기대한다. 뿐만 아니라 아직 외국에서 시도하지 않은 기술이기 때문에 우리나라가 국제적인 대중교통 HUD 기술의 경쟁력에서 비교우위를 선점하여 관련 기술을 선도할 수 있을 것으로 예상된다. 대중교통용 HUD 기술은 버스의 전면 유리를 이용하여 운전자에게 교통정보 등 다양한 정보를 제공하는 방법 및 기반 기술들을 포함하고 있다. 본 연구의 핵심 기술은 대중교통 수단 뿐 아니라 의료, 군사, 전시, 광고 등 다양한 분야에 확대적용이 가능할 것이다. 대중교통 HUD Prototype II 일반유리 표출 구현 분할화면 표출 구현 └ 인프라안전연구본부 게시일2015-04-17 조회수 4166
[2014] 콘크리트 고주탑 시공을 위한 변단면 슬립폼시스템 [2014 부서별 우수연구성과_구조융합연구소] 연구책임자 김영진 (구조융합연구소 선임연구위원) yjkim@kict.re.kr ‘변단면 슬립폼시스템’은 400m 이상 높이의 콘크리트 타워를 안전하고 빠른 속도로 시공할 수 있는 시스템으로서 우리 연구원이 국내에서 유일하며 세계 최고 수준으로 개발한 기술이다. 본 시스템에서는 타워의 형상이 자유자재로 변하는 것을 자동적으로 조절하여 시공할 수 있는 첨단 무선 조정 장치를 갖추었고, 또한 GPS 및 정밀 센서를 장착하여 건설기술자들이 정밀한 시공 형상을 편리하게 확인할 수 있도록 하였다. 이러한 최첨단 기술들을 구비한 ‘변단면 슬립폼시스템’은 장대교량, 고층빌딩, 발전소 등의 타워를 최단 시간에 건설할 수 있게 하여 국내외 건설 시장에서 독보적인 경쟁력을 확보할 수 있는데 크게 기여할 것이다. 본 변단면 슬립폼시스템에는 3차원 BIM 설계 및 제작기술, 경량 모듈 GFRP 거푸집 기술, 슬립폼 최적기 상승기술, 슬립폼 변단면 자동화기술, GPS 기반의 시공정밀도 및 형상관리 기술 등 5가지 첨단 기술을 구비하고 있다. 먼저 BIM 설계 및 제작기술은 복잡한 기계 구조인 변단면 슬립폼시스템을 3차원 설계 및 디지털 가상 시뮬레이션으로 정밀한 설계 및 제작 기간 단축을 가능하게 하였다. 둘째로 단열 성능이 우수한 GFRP 거푸집을 적용하여 겨울철에도 기온 저하에 의한 콘크리트 품질 저하를 방지하였다. 셋째로 거푸집안의 콘크리트 표면에 초음파를 발생시켜 콘크리트의 굳기 정도를 파악하여 슬립폼시스템을 최적기에 상승시키고 있다. 넷째로 기존 시스템에서는 인력에 의해 수동으로 타워 단면 형상을 변화시켰으나 전동 변단면 장치를 장착하여 원격으로 자동으로 한꺼번에 제어할 수 있게 되었다. 마지막으로 GPS와 정밀 센서를 장착하여, 가시거리가 확보되지 못하는 기후조건에서도 무선으로 타워의 정확한 형상을 파악할 수 있도록 하였다. 국내 최초로 장대교량과 초고층빌딩, 발전소 등의 콘크리트 타워 건설에 있어서 공사기간 단축과 안전한 시공을 위한 핵심기술인 변단면 슬립폼 공법의 원천기술을 개발하였다. 개발된 변단면 슬립폼시스템은 국내 최초 독자 개발이지만 개선된 설계 기술과 첨단 IT 기술들을 융합하여 해외 독점 기술과 비교하여 월등한 기술개선을 이루었다. 본 기술은 고소에서 하는 작업을 대폭 단축하여 해외 대비 안전성을 대폭 향상시켰으며 2배 이상의 빠른 시공속도를 보일 것으로 예상된다. 이를 바탕으로 해외에 지불하게 될 기술료 등 부가가치 유출을 막고, 더 나아가 해외 고층빌딩이나 교량, 발전소 프로젝트에서 콘크리트 타워 건설을 독자적으로 수행할 수 있게 되어 국내업체의 수주 경쟁력을 확보하는데 크게 기여할 것으로 예상된다. 변단면 슬립폼시스템 시공 미국 특허 BIM에 의한 디지털 가상 시공 초큼파 콘크리트 강도 측정 장치 자동화단면변화장치 인프라안전연구본부 게시일2015-04-01 조회수 5641
[2015 사업화유망기술] 롤타입 지지판을 활용한 가도로 급속시공 기술 [2015 사업화유망기술] 롤타입 지지판을 활용한 가도로 급속시공 기술 지반연구소 이장근 수석연구원 전 세계 미발견 석유·가스 자원의 22%가 극한지에 매장되어 있는 것으로 추정되는 가운데, 국제적으로 극한지 자원개발에 공격적인 투자와 대형프로젝트를 지속적으로 수행하고 있다. 정부는 갈수록 심화되고 있는 자원고갈에 대비하여 시베리아 석유와 가스를 도입하기 위해 러시아와의 전략적 협력을 하고 있다. 이러한 극한지를 대상으로 자원개발과 관련된 플랜트 건설 및 자원 이송망 건설에는 운송로 확보가 핵심이다. ◀ 이장근 수석연구원(왼쪽)이 롤타입 지지판의 성능을 점검하고 있다 ▼ 롤타입 지지판은 2mm 강판을 절곡하여 10mm 두께의 강판과 비슷한 강성을 지녔다. 쉽고, 간편하고, 재활용이 가능한 새로운 형태의 가도로 극한지 자원개발을 위해서는 장비와 자재 이송 및 유지관리를 위한 도로와 같은 사회기반 시설이 필요하다. 일반적으로 극한지에서 운용되는 도로는 비포장으로 건설하고 있으며 양호한 지반을 확보하는 것이 매우 중요하다. 그러나 극한지에서는 계절변화로 인해 동토지반의 동결에 따른 융기와 해빙에 따른 연약지반이 형성된다. 해빙기 연약지반을 대상으로 중차량 하중이 운행하면, 지반의 강도 감소로 인한 파괴, 즉 영구변형(Rutting)이 발생하여 차량 운행에 어려움이 발생한다. 이러한 연약지반에 대한 보수로 극한지에서는 포장도로보다는 비포장도로를 선호하고 있으며 주기적으로 관리가 필요하다. 그러나 극한지 비포장도로 복구를 위해서는 건설장비의 장거리 이송이 불가피하고 이로 인해 장기간 자원이송이 지연될 경우 막대한 경제적 피해가 발생한다. 따라서 안정적이고 경제적인 설계 및 관리를 위해 연약지반의 공학적 특성을 정확히 분석하여 시공에 필요한 제반대책의 필요성이 크게 대두되었다. 이와 같은 필요성을 토대로 구조물 및 작업 장비의 안전을 확보하기 위한 다양한 개량공법 및 대책공법이 개발되었고 지속적으로 발전되고 있다 카지노 게임 사이트 지반연구소 이장근 수석연구원이 개발한 ‘롤타입 지지판을 활용한 가도로(이하 롤타입 지지판)’는 ‘롤타입으로 말아서 가지고 다닐 수 있는 임시 도로’, 즉 도로가 형성되어 있지않은 극한지나 파괴된 도로 복구, 활주로 긴급 복구 등 차량이나 장비, 비행기 등이 임시로 다닐 수 있도록 만든 도로를 말한다. 그동안 미군의 경우 파괴된 활주로를 긴급 복구하기 위해서 Rapid Runway Repair Kit(RRR kit)와 Foldable Fiberglass Mat(FFM) 같은 제품을 사용해왔다. 최근에는 알루미늄 소재로 가볍고 롤타입으로 되어 설치가 간편한 Airfeild Damage Repair(ADR) 등의 제품을 활용해 긴급 복구 작업을 하고 있는데, 이장근 수석연구원은 그러한 제품들에게서 롤타입 지지판 아이디어를 얻게 된다. 그리고 ‘기존의 무겁고, 설치가 어려운 가설도로의 한계를 여러 개의 셀을 합친 롤타입으로 만들면 어떨까?’라는 발상의 전환을 하게 된다. 그동안 환경 문제를 일으켰던 목재를 사용한 가설도로 방식을 벗어나 재활용이 가능하고, 제품의 이동과 시공이 편리한 가설도로의 개발을 시작하게 된 것이다. 제품을 현장에서 실험하는 장면 여러개의 셀을 별도의 장치 없이 쉽게 끼워 넣는 방식으로 현장 상황에 따라 얼마든지 길이를 조절할 수 있다 개발 과정의 난관과 극복 이 롤타입 지지판 기술개발은 연약지반에서도 장비 주행을 가능하게 만드는 새로운 형태의 공법으로 위에 언급한 요구를 모두 충족시킬 수 있는 형태의 가설도로이다. 롤타입 지지판은 2mm 정도 두께의 강판을 절곡하여 10mm 정도의 강판과 비슷한 강성을 가지도록 고안했다. 또한, 여러 개의 셀을 별도의 장치 없이 쉽게 끼워넣는 방식으로 연결부에는 움직일 수 있는 여유 공간이 있어서 둥글게 말아 이동할 수 있으며 현지 상황에 따라 얼마든지 길이를 늘이거나 줄일 수 있다는 것이 장점이다. 2mm 두께의 강판으로 10mm 강판의 강성 효과를 얻기 위해서는 원재료의 강성에 미치는 영향을 최소화하는 절곡기술이 핵심이다. 시제품을 만들 당시 사람이 직접 절곡하는 방식으로 만들었으나 형상이 불규칙하고 절곡 부위에 잦은 손상이 발생하여 제품 생산에 차질이 있었다고 한다. 토목을 전공한 이장근 수석연구원에게는 장비 개발에 많은 어려움이 있었다. 문제 해결을 위해 기계공학 전문가들과 상의를 거친 후 롤포밍 방식에 대해 알게 된 전문업체를 통해 더욱 정밀한 시제품을 제작할 수 있었다. 일반적인 가설도로 구축비용보다 다소 비싸다는 단점이 있지만, 재활용이 가능하고 운송 및 시공이 간편하다는 점에서 장기적으로 보면 막대한 공사비 절감과 시공 기간 단축 효과를 볼 수 있다. 연구원의 기술과 데이터를 바탕으로 다양한 현장에 대응 이장근 수석연구원은 주로 극한지를 포함한 해외 격오지에서 이뤄지는 자원개발과 같은 토목공사 현장에 활용되는 것을 목표로 삼았다. 현재 베트남 현장의 연약지반을 대상으로 공사에 필요한 장비 진출입로 공사 및 인천에서 진행되는 간척사업, 항만 공사, 갯벌 공사에 제품을 적용하여 현장 적용성을 검토할 계획이다. 현재, 관심을 보이고 있는 민간업체와 구체적으로 현장 적용성 검토 및 기술계약을 앞두고 있다. 이장근 수석연구원은 “비록 시작은 미약하지만 이번 계약을 기점으로 현장 활용을 확대해간다면 향후 국내 다양한 토목 관련 업체에서도 본 기술을 활용하여 국내에서 뿐만 아니라 해외에서도 충분히 경쟁력을 가질 수 있을 것”으로 판단하고 있다. 하나의 형태로 모든 지반에 완벽하게 적용할 수 있는 제품을 만드는 것은 현실적으로 불가능하다. 그저 단순히 제품을 만드는 것은 설계도만 있으면 누구나 할 수 있지만, 지반의 특성에 따라 현장의 요구를 반영하여 제품을 만들기 위해서는 지반 조건을 고려한 설계 기술과 근거 데이터를 가지고 있어야 한다. 카지노 게임 사이트의 경우 다양한 현장에 대응할 수 있는 설계 기술과 근거 데이터를 가지고 있다는 것이 큰 강점이다. 앞으로 이장근 수석연구원은 롤타입 지지대의 가설소요기간을 현존세계 최고 기술 수준으로 끌어올리고, 비용 역시 현존 기술 대비 30% 절감을 목표로 하고 있다. 그렇게 하기 위해서는 롤타입 지지판을 운반하고, 하역하고, 회수할 수 있는 장비가 필요한데, 국방부에 전략적 상륙작전과 도하 지원의 필요성을 강조하여 장비 개발에 필요한 R&D를 발굴하고자 준비 중이다 미래스마트건설연구본부 게시일2015-02-27 조회수 2858
[2014] 백두산 화산재해 시각화 및 대응시스템 개발 [2014 부서별 우수연구성과_ICT융합연구소] 연구책임자 김태훈 (융합연구기획실 수석연구원) kth@kict.re.kr ‘백두산 화산재해 피해 시각화 및 대응시스템’은 백두산 화산 폭발 시 다양한 피해를 예상하고 화산재해 대응 방안에 대한 빠른 국가적 결정을 돕는 IT 기반 시스템이다. 화산재해로는 화산재, 화산성 홍수, 화산이류, 화쇄류 등이 있다. 본 시스템에서는 화산이 폭발했을 때의 풍향과 지형지물을 고려하여 재해의 3차원 움직임을 예측한다. 예측된 재해의 움직임은 3차원 시뮬레이션으로 시각화하고, 그 피해액을 산출한다. 또한 시시각각으로 변하는 화산재해 확산에 따라 지역 별 대응 방안결정을 돕는 다양한 정보를 제공한다. 한반도 지도기반 화산재 확산 3차원 시각화 한반도 지도기반 화산재 확산 3차원 시각화 화산재 침적량 시각화 화산재에 따른 피해 비행경로 예상 백두산 인근 화산성 홍수 시간대별 시각화 화산재해 정보지도 연구배경 및 필요성 백두산은 900년대 대 폭발 이후 10여차례 분화가 진행되어 왔고, 2002년부터 다시 활발하게 지각활동을 개시하여 매달 10~15차례 지진이 발생하는 것으로 관측되고 있다. 지진파 측정결과 백두산 지하에는 거대한 마그마 방이 존재하여 고위험 활화산으로 분류되고 있다. 중국 국가 지진국은 1999년 천지온천 북쪽에 관측소를 설립해 화산 모니터링에 관한 연구를 수행하고 있다. 우리나라도 백두산 화산재해로부터 안전한 지역이 아니므로, 남한과 북한의 재해를 예측하여 피해를 최소화 하기 위한 시스템의 필요성이 대두되었다. 연구내용 이 시스템은 의사결정 지원시스템과 대응시스템으로 구성되어 있다. 의사결정지원시스템에서는 화산 폭발시 당시의 일기를 고려해 미리 계산된 시나리오와 비교하여 가장 유사한 시나리오를 검색한다. 이를 바탕으로 화산재 등의 이동경로를 파악하여 예상 피해액 등을 산출한다. 또한 폭발과 동시에 슈퍼컴퓨터를 이용하여 시시각각으로 변하는 일기를 고려한 실시간 화산재해 확산예상 경로 및 피해액도 추정한다. 예상되는 피해를 고려하여 각 자치단체에 상황 대응 매뉴얼을 제공한다. 대응시스템에서는 예상되는 시나리오를 미리 계산하여 저장/제공하고, 실시간 피해상황을 계산하고 또한 GIS DB를 저장/제공한다. 연구성과 본 연구는 재해의 움직임을 예측하고, 이에 따른 피해를 계산하며, 피해를 최소화하기 위한 정보를 제공하는 시스템 구축기술을 개발하였다. 시스템 구축기술과 논문, 특허 등의 성과는 다음과 같다. ● 대용량 화산 피해 예측 결과 데이터 처리를 위한 최적화 기술 개발 ● 화산재해 대응 의사결정지원 모듈 개발 ● 화산재해대응시스템 아키텍처 설계 ● 기본 GIS DB 및 피해예측 DB 구축 ● 통합형 화산재해 대응시스템 구축 ● 국내 등재지 논문 11편, 기타논문 31편 ● 국내 특허 3건 기대효과 백두산의 대형 폭발로 인한 남북한의 피해는 아직 우리에게 느껴지지 않을 수 있다. 그러나 백두산 화산의 현재 상황을 보자면 언제 어떻게 폭발할지 알 수 없는 상황이다. 백두산의 화산재해 중 남한에 직접적으로 미치는 영향은 화산재뿐이나, 통일을 대비하여 북한지역에 미치는 영향까지 미리 예측하고 대응할 수 있어야 한다. 본 시스템의 개발을 통하여 첫째, 화산재해의 3차원 이동경로 예측을 통해 예상되는 지역의 피해대응 대책을 수립할 수 있다. 특히 화산재의 이동에 따른 비행 금지 경로를 설정함으로써 대형 항공사고를 미연에 예방할 수 있다. 둘째, 대형 재난에 대비한 국가적 대응력을 높일 수 있다. 화산 폭발은 다른 재난과 달리 자주 일어나지 않는 재해이다. 처음으로 일어나는 국가적 재난에 대하여 이에 대응하여야 할 국가차원의 대응 수립이 신속히 일어날 수 있을 것이다. 셋째, 중국, 일본등 주변국의 피해에 대한 예측결과를 전달하고 국제적 공조를 이룰 수 있을 것으로 예상된다. 미래스마트건설연구본부 게시일2015-02-19 조회수 2425
[2015 중소기업지원 우수사례] 지중열교환기용 고성능 그라우팅 재료 [2015 중소기업지원 우수사례] 지중열교환기용 고성능 그라우팅 재료의 열물성 분석 및 상용화 기술 - 함께, 한국을 넘어 세계로 건축도시연구소 손병후 수석연구원 우리는 ‘화석연료’를 언제까지 사용할 수 있을까? 석유의 경우, 적게는 30년에서부터 많게는 400년까지 사용 가능할 것이라고 많은 전문가들은 예상하고 있다. 문제는 이러한 화석연료가 언젠가는 고갈되는 비재생에너지라는 것, 그리고 다양한 환경문제를 일으키고 있다는 것이다. 화석연료를 태움으로써 발생하는 이산화탄소를 비롯한 각종 물질은 지구 온난화를 일으키고 인류에게 좋지 않은 영향을 끼치기 때문이다. 현재 전 세계적으로 화석연료를 대체할만한 다양한 재생에너지원 개발이 활발하게 이뤄지고 있으며, 카지노 게임 사이트 또한 신재생에너지에 대한 다양한 연구개발 및 지원활동을 해오고 있다. 건축도시연구소 손병후 수석연구원과 국내 지열업계를 이끌고 있는 코텍엔지니어링(주) 기술연구소 민경천 소장을 함께 만나 이야기를 들어보았다. (왼쪽부터) 건축도시연구소 손병후 수석연구원, 코텍엔지니어링(주) 기술연구소 민경천 소장 지열 냉난방 시스템 성능의 핵심, 고성능 그라우트* 수력, 풍력, 태양열 등 기존에 많이 알려진 재생에너지 이외에도 최근 국내에서는 지구가 가지고 있는 열에너지인 ‘지열에너지’가 주목을 받고 있다. 지열 냉난방 시스템은 그러한 지열에너지를 활용해 냉난방할 수 있는 시스템이다. 미국 에너지부와 환경보호청은 지열 냉난방 시스템이 기존 냉난방 설비보다 효율이 높아 경제적이며, 화석연료를 사용하지 않기 때문에 현존하는 냉난방 기술 중 에너지 이용 효율과 환경 면에서 가장 친환경적인 시스템이라고 발표했다. 또한, 2007년 IPCC보고서에 따르면 온실가스(GHG) 배출량이 가장 높은 분야에 지열 냉난방 시스템은 경제적으로 타당한 해결책이라고 발표한 바 있다. 주거용 건물, 중대형 건물,산업현장, 시설원예, 도로 융설 등 많은 분야에서 활용할 수 있다는 것 역시 지열냉난방 시스템의 장점이다. 선진국에서는 이미 오래전부터 지열을 활용해 냉난방을 해왔지만, 뒤늦게 뛰어든 한국은 시장이 크지 않고 성능 또한 선진국에 비해 뛰어나지 않다. 지열에너지 분야 전문가인 카지노 게임 사이트 손병후 수석연구원은 지열 냉난방 시스템의 성능은 크게 두 가지가 좌우한다고 말한다. “지열 냉난방 시스템의 성능을 향상시키는 방법은 히트펌프의 성능을 향상시키는 것과 지중열교환기의 성능을 향상하는 것입니다. 이미 국내 지열시장에서는 국산 히트펌프가 90% 이상을 점유하고, 성능도 선진국과 대등한 수준에 와 있어요. 문제는 지중열교환기의 성능인데 미국과 유럽은 ‘고성능 그라우트’가 일반화되어 있지만, 국내는 아직도 대부분 ‘일반 그라우트’를 사용하고 있다는 것입니다.” 고성능 그라우트는 일반 그라우트보다 지중열교환기의 용량을 최대 30% 축소할 수 있는데, 천공면적을 줄일 수 있고, 공기를 단축할 수 있어 땅이 좁은 우리나라에서 초기투자비를 절감할 수 있는 매우 유용한 기술이다. 지난 2002년에 설립되어 히트펌프를 이용한 냉난방시스템 사업을 기반으로 성장해오다 2010년을 전후해 ‘지열냉난방 시스템 사업’에 전념하고 있는 코텍엔지니어링(이하 코텍)은 지열과 관련해 아시아 최대규모인 제2롯데월드(10,000kW)를 비롯해 서울시청, 세종시 정부청사,한전 신사옥, 경북도청, 인천공항 등 국내의 대표적인 지열사업을 성공적으로 수행해왔지만, 고성능 그라우트의 현장 적용에 있어서는 큰 어려움을 겪게 되었다. 2013년부터 미국의 고성능 그라우트를 수입해 현장적용을 시도하려 했으나 이론적, 기술적 자료 부족과 시공 장비 및 기술인력의 부족으로 인해 중도 포기의 위기에 빠지게 되었다. 그러던 중 코텍의 부사장이자 기술연구소장을 맡고 있는 민경천소장은 카지노 게임 사이트(이하 건설연)을 통해 해답을 찾게 되었다. “고성능 그라우트를 도입하려는 계획이 난관에 부딪히고, 포기하려고 할 때쯤 중소기업 애로기술 지원사업을 알게 되었습니다. 여기 계시는 손병후 박사님을 비롯한 건설연의 이론적, 기술적 도움으로 문제를 해결할 수 있었죠.” *그라우팅(grouting)이라고도 하며, 지중열교환기를 시추공에 매설한 후 시추공과 파이프 사이의 빈 공간을 메우는 것을 말한다. 지중과 지중열교환기 파이프 내 작동 유체 사이의 열전달을 촉진하고 지상의 오염물질 유입에 의한 토양 또는 지하수 오염을 방지하는 역할을 한다. 애로기술 지원사업을 통한 중소기업과 연구원의 상생 건설연에서 시행하고 있는 ‘중소기업 현장 애로기술 지원사업’은 중소기업이 현장에서 직면하는 기술적 애로사항을 건설연의 우수 연구인력과 연구비를 투입해 기술개 발을 지원하고, 세계 최고 수준의 연구 인프라를 활용해 중소기업 시제품의 현장 적용 및 시험·평가·분석을 돕는 사업이다. 당시 코텍이 건설연에 요청한 애로사항은 크게 ‘지중열교환기용 고성능 그라우팅 재료의 열물성 측정 및 혼합비에 따른 열물성 분석’과 ‘고성능 그라우팅 재료의 현장시공성과 경제성 평가’, 그리고 ‘시공비 절감을 위한 최적 조합비 도출’이다. 이번 프로젝트의 책임자로서, 그리고 지열 관련 전문가로서 프로젝트를 진두지휘한 손병후수석연구원은 그 당시 상황에 대해 이야기했다. “고성능 그라우트는 조성비에 따라 열전도도와 투수계수 등이 변하기 때문에 데이터 확보가 반드시 필요합니다. 하지만 기업에서 연구시설을 갖춰놓고 재료의 열물성을 측정하는 것은 현실적으로 어려운 일이죠. 또한, 산업통상자원부 고시(지침)에 명시된 재료 외의 그라우팅 재료를 사용하기 위해서는 반드시 건설연의 검증된 결과가 있어야 합니다.” 이에 건설연은 ‘QTM-500’과 ‘KD2 Pro’ 등 자체적으로 보유한 열물성 측정 장비를 활용하여 재료의 조성비에 따른 열전도도와 열저항, 열확산계수 등의 열물성 상관식을 도출했다. 또한, 외부기관과 협조하여 그라우팅 재료 자체의 열물성을 분석, 혼합비에 따른 열전도와 점도 변화 측정, 염분이 재료의 열물성에 미치는 영향 등을 분석했다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 인천공항과 김포공항 등 여러 현장에 재료를 적용한 후, 열응답 시험(in-situthermal response test)을 통해 지중 유효 열전도도와 보어홀열저항 등을 산정하여 재료의 현장 적용성과 성능 테스트를 진행했다. 그 결과, 코텍은 고성능 그라우트의 이론적, 기술적 데이터베이스를 구축할 수 있었고 설계기준과 시공기술을 확보할 수 있었다. 이 모든 것이 일반 중소기업의 장비와 기술인력만으로는 불가능한 일이었다. “기술지원 이후 시행하는 대부분의 프로젝트에 이 기준과 기술을 적용하고 있습니다. 2017년까지 초기 투자비 13억 5천만 원을 절감할 것으로 보고 있고, 매출은 312억가량 증가할 것으로 예상하고 있어요. 고용 창출 효과 7명, R&D 수주 13억 원 등 부수적인 효과도 예상됩니다.” 이번 지원사업을 통해 건설연 역시 국내외 논문 발표 및 특허 출원을 통해 기술력을 높이고, 아울러 현 산업통상자원부 고시(지침) 개정에 필요한 데이터를 확보할 수 있었다. 이번 연구를 통해 다른 기관과 공동 연구를 수행할 수 있는 기반을 마련했다는 것 또한 커다란 성과 중 하나였다. ▲현장에서 사용하는 그라우팅 머신(좌)과 호퍼(우) ▲실리카샌드 호반에 그라우트를 충전하는 모습 함께, 세계적인 지열전문기업으로 도약을 꿈꾸다 손병후 수석연구원은 이번 연구와 성과를 ‘상생’이란 단어로 표현했다. “건설연에서 진행하고 있는 국가적 차원의 R&D 과제도 중요하지만 이렇게 중소기업이 실제 현장에서 필요로 하는 것에 대해 지원하는 것 또한 건설연의 존재 이유이기도 합니다. 현 정부가 아젠다로 내세우고 있는 중소기업 상생은 이런 지원사업을 통해 조금씩 이뤄지고 성과를 거둘 수 있으리라 생각합니다.” 건설연과 함께 많은 R&D 사업을 진행해왔고, 지금도 진행 중인 코텍은 그동안 국내 지열산업의 리딩기업으로 미국, 독일, 스위스, 프랑스 등 지열선진국으로부터 장비, 자재, 설계 및 시공기술을 적극적으로 도입해 우리나라의 지열 냉난방 시스템의 수준을 끌어올렸다. 앞으로 국내 지열업계 1위를 넘어 세계적인 지열전문기업으로의 도약을 꿈꾸고 있다. 이를 위해 중국, 몽골 등 해외시장 개척은 물론 2016년 도입 예정인 신재생열에너지 의무화(RHO) 제도의 시행에 맞춰 아파트 단지에 지열을 이용한 대규모 중앙집중식 냉난방 시스템 적용에 대한 연구가 한창 진행 중이다. 민경천 소장은 이 모든 과정에 있어 건설연의 긴밀한 협업과 지원은 ‘선택이 아닌 필수’라고 강조했다. “현재 화석에너지의 고갈과 온실가스 증가에 따른 환경파괴를 막기 위한 신재생에너지 보급의 첨병으로서 카지노 게임 사이트과 함께 신재생에너지 사업의 모범 성공사례를 만들어 국가 경제에 기여하고 우리나라의 주거문화 수준을 향상시킨다는 목표로 전 직원이 밤낮으로 열심히 일하고 있습니다.”단순히 기업의 매출 증가를 위한 기술이 아닌 환경과 사람을 생각하는 기술개발에 힘쓰는 코텍엔지니어링. 카지노 게임 사이트과 함께 세계를 향해 도약하게 될 그들의 도전이 기대되는 이유다. ◀고성능 그라우트 (High TC Geothermal Grout) 건축연구본부 게시일2015-02-19 조회수 7224

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