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VC-10 초장대교량 연구개발사업

한국도로공사


VC-10

초장대교량 연구개발사업

목 목 차 차 개 요

설 계

재 료

시 공

유 지 관 리

초장대교량 연구개발사업 ···································· 04 1. 장경간 케이블교량 경제적 설계지침 ························· 2. 기술융합형 케이블교량 Prototype 설계 성과품················ 3. 미래형 장경간 케이블교량 계획 기술 (미학) ··················· 4. 미래형 장경간 케이블교량 계획 기술 (신형식) ·················· 5. Intelligent Safety Bridge (ISB) 모델····························· 6. 신재생에너지 교량 모델······································ 7. 내풍 단면···················································· 8. 가설계/완성계 안정화 시스템································· 9. 전산 유동장 프로그램········································

08 10 12 14 16 18 20 22 24

10. 고강도/고내식 강선········································· 11. 현수교 케이블 시스템 및 이용기술··························· 12. 사장교 케이블 시스템 및 이용기술··························· 13. 케이블 성능인증 시스템 구축································ 14. 고강도 강재 및 이용기술···································· 15. 공기단축형 콘크리트 및 현장타설 기술····················· 16. 장경간 강상판 케이블교량용 박층포장재료 및 이용기술·······

26 28 30 32 34 36 38

17. 현수교 케이블 가설장비/공법 및 형상관리(AS)················ 40 18. 현수교 케이블 가설장비/공법 및 형상관리(PPWS)············· 42 19. 콘크리트 고주탑 가설장비 및 공법··························· 44 20. 해저지반조사장비 및 분석시스템····························· 46 21. 대형 해상기초 지지력 예측 및 평가기술······················ 48 22. 고효율 복합기초 공법······································· 50 23. 장경간 케이블교량 통합운영시스템··························· 52 24. 차세대 모니터링 기술········································· 54 25. 지능형 점검 시스템··········································· 56 26. 통합 Test Bed 사업후보지 발굴 및 타당성평가················ 58

02_ Super Longspan Bridge R&D Center


Super Longspan Bridge R&D Center_ 03


사업개요 초장대교량 연구개발 사업 ▶ 초장대교량의 설계·재료·시공·유지관리·운영기술 개발을 통한 핵심기술 자립화 및 해외 시장 진출기반을 구축하는 국가 R&D사업

초장대교량의 정의 ▶ 현재까지 건설된 교량보다 규모가 크고 경제적이며, 공학적으로 완성도가 높은 교량 (주경간장 : 현수교 2km, 사장교 1km 이상)

현수교(이순신대교 : 1,545m)

사장교(인천대교 : 800m)

사업기간 : 2008. 12 ~ 2015. 12(7년) 사 업 비 : 1,091억원(정부 : 619억원, 민간 : 472억원) 합 계 (정부출연금) 1,091 (619)

[ 단위 : 억원 ]

1단계

2단계

3단계

(2009. 5. ~ 2012. 3.)

(2012. 3 ~ 2014. 3.)

(2014. 3 ~ 2015. 12.)

1차년도 2차년도 3차년도 4차년도 5차년도 6차년도 7차년도 8차년도 (3개월)

(8개월)

(11개월)

(12개월)

(12개월)

(12개월)

(12개월)

(9개월)

48 (20)

88 (47)

229 (127)

239 (138)

212 (123)

150 (85)

83 (53)

42 (26)

04_ Super Longspan Bridge R&D Center


추진경위 ▶ 2006. 05 :『 건설·교통 R&D 액션플랜 』VC-10 선정 - VC(Value Creator) - 10 : 건설분야 가치창조 10개 핵심연구사업 ·초장대교량, 스마트하이웨이, 초고층빌딩, U-Eco City, 도시재생, 차세대 고속철도, 자기부상열차, 지능형 국토정보, 해수담수화, 항공 안전기술개발

▶ 2006. 12. ~ 2008. 06 : 사전 및 상세기획과제 수행 ▶ 2008. 12. 26 : 총괄기관(도공) 협약체결 및 연구과업 착수 ▶ 2009. 05. 29 : 1, 2핵심과제(설계, 재료) 기관선정 및 1차년 착수 ▶ 2009. 11. 06 : 3, 4핵심과제(시공, 유지관리) 기관선정 및 착수 ▶ 2011. 03. 26 : 4차년도 연구착수

추진체계

PD 총괄자문위원

과제총괄위원회

1핵심 주관기관

2핵심 주관기관

3핵심 주관기관

4핵심 주관기관

서울대학교

포항산업과학연구원

건설기술연구원

한국도로공사

※ 한국건설교통기술평가원 : 국토해양부 소관 건설교통 연구개발사업 전문관리기관 ※ 총괄자문위원(PD : Program Director) : 연구기획, 평가, 기술자문 등 수행

Super Longspan Bridge R&D Center_ 05


사업개요 추진전략 장경간 케이블교량 핵심기술 자립화

핵심엔지니어링 기술 자립화

고성능 전략소재의 국산화 및 세계시장 공급

공기단축 및 원가절감 시공기술 확보

세계가 주목하는 T/B실현 및 운영기술 확보

과제구성 및 참여기관 현황 [ 28개 과제, 60개 기관, 428명 참여 ] 구분 설계 (1핵심)

재료 (2핵심)

시공 (3핵심)

유지관리 (4핵심)

과 제 내 용

참여기관

핵심 엔지니어링 기술개발 [8개 과제] ·장경간 케이블교량 설계 핵심기술 개발 ·기술융합형 케이블교량 모델 개발 ·내풍구조 시스템 개발

·주관기관 : 서울대 ·기 관 수 : 31개(135명)

고성능 전략소재 및 이용기술 개발[8개 과제]

·주관기관 : RIST ·기 관 수 : 15개(152명)

·고성능 케이블/강재 및 이용기술 개발 ·고기능성 콘크리트/포장재료 및 이용기술 개발

고효율 시공기술 개발 [6개 과제] ·케이블 가설장비 및 공법 개발 ·콘크리트 고주탑 시공장비 및 공법 개발 ·고주탑, 대형 해상기초 기술 개발

유지관리 및 Test Bed 사업지원 [6개 과제] ·IT기반 방재 및 유지관리 기술 ·통합형 Test Bed 사업 추진

06_ Super Longspan Bridge R&D Center

·주관기관 : 건기연 ·기 관 수 : 13개(91명)

·주관기관 : 도로공사 ·기 관 수 : 14개(50명)


추진계획 1차년도

2차년도

3차년도

4차년도

5차년도

6차년도

7차년도

8차년도

('09.5 ~ '09.8)

('09.8 ~ '10.4)

('10.4 ~ '11.3)

('11.3 ~ '12.3)

('12.3 ~ '13.3)

('13.3 ~ '14.3)

('14.3 ~ '15.3)

('15.3 ~ '15.12)

신뢰도기반 장경간 케이블교량 설계지침 개발, T/B적용 및 피드백 : '15. 2 기술 융합형 장경간 케이블 교량 모델 개발 : '14. 3 내풍단면(사장교 : 1.5km, 현수교 : 3km) 개발, T/B 적용 : '15. 12 사장교용 MS 강연선(2,200MPa) 및 PT 강연선(2,400MPa) : '14. 3 저온 고인성, 고내후성 교량용고성능 강재(HSB800L/W) : '14. 3 현수교용 고강도 강선 2,100MPa(Φ5.4mm)/1,900MPa(Φ7.0mm) : '14. 3 성능인증 시스템 구축(기준정립, 시험기기등) : '14. 3 고기능성 콘크리트 및 현장타설 기술 개발 : '13. 6 현수교 케이블 가설장비 개발(AS), T/B적용 및 피드백 : '14. 3 현수교 케이블 가설장비 개발(PPWS), T/B적용 및 피드백 : '14. 3 콘크리트 고주탑 시공장비 개발, T/B적용 및 피드백 : '14. 3 해저지반 조사장비 개발 : '13. 3 유지관리 통합 시스템 구축 : '15. 12

Super Longspan Bridge R&D Center_ 07


설 계 ·연구기관 : 서울대, 경희대, 국민대, 성균관대 울산대, 경원대, 연세대, 비엔에스, 도로교통협회, 케이블 브릿지 ·연 구 비 : 100억원(정부출연금: 77억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2015. 12

1. 장경간 케이블교량 경제적 설계지침

1. 개 요 장경간 케이블교량 설계 기술의 자립화 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

목표수준

비고

120년

200년

World First

·강구조 : 허용응력법 ·콘크리트 : 강도설계법

신뢰도기반 설계법

신뢰도기반 장경간 케이블교량 설계 지침

해외 의존

극한사건 대응기술 보유

극한사건 대응기술 확보

국내

해외

설계 수명

50년

설계 기준 극한사건 (선박충돌, 대형지진 등)

기술 자립

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 경제적이고 합리적인 국제수준의 설계 지침 개발 - 세계 최고수준의 경제성 및 기술 경쟁력을 갖춘 국제수준의 설계 지침 자립화 파괴확률 분석

한계상태 설정

신뢰도 수준

하중, 저항 통계특성

하중조합(안) 개정

교량 신뢰도수준 평가

f R (r)

f Q (q)

mQ

Qn γ Qn φ R n R n

mR

R, Q

Strength I

DC+DW+(L+I)...

Extreme I

DC+DW+(L+I)+WA+EQ

Extreme IV

DC+DW+(L+I)+WA+TC

신뢰도기반 장경간 케이블교량 설계 지침 개발

국내·외 설계기준

해외 장대교량 설계 하중조합

전문가 그룹

도로교설계기준 케이블강교량설계지침 AASHTO LRFD(미국) BS Code(유럽) OHBDC (캐나다)

그레이트 벨트(덴마크, 현수교, 1624m) 홍해횡단교량(지부티, 현수교, 4@2700m) 메시나(이탈리아, 현수교, 3300m) 스톤커터스(홍콩, 사장교, 1018m)

설계 엔지니어 대학교수 연구소 연구원 해외 전문가 도로공사(초장대교량사업단)

08_ Super Longspan Bridge R&D Center


▶ 주요 성과

67.5 67.5 67.5 67.5 67.5 67.5 67.5 67.5

96 96 96 96

- 장경간 케이블 교량 경제적 설계 지침(초안 완료(2011. 상반기), 최종안 완료(2014))

24 24 24 24

6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35 6.35

활하중 모델

하중 조합 Ultrasonic type Anemometer

고성능강 활용기술

동적 내풍설계

50 0 -50 -100

6

Station 1

4 2 0 -2 -4 -6

0

5

10

15

20

25

6

Station 2

4 2 0 -2 -4 -6

0

5

10

-800 800

-600 -

-400

-200

0

200

400

600

800

Acceleration (m/sec/sec)

-200

4

Station 1

2 0 -2 -4

0

5

10

15 Time (sec)

15

20

25

6

Station 3

4 2 0 -2 -4 -6

0

5

10

Time (sec)

20

25

Acceleration (m/sec/sec)

Time (sec)

-150 150

Acceleration (m/sec/sec)

100

Station 2

4 2 0 -2 -4 -6

0

5

10

15

20

25

Time (sec)

6

15

20

Time (sec)

25

Acceleration (m/sec/sec)

200 150

Acceleration (m/sec/sec)

Acceleration (m/sec/sec)

- 극한사건 대응 설계 기술(초안 완료(2011. 상반기), 최종안 완료(2014))

6

Station 3

4 2 0 -2 -4 -6

0

5

10

15

20

25

Time (sec)

Arrival Simulation

North Pier

7000 70007000 6800 68006800 6600 66006600

64006400 6400

South Pier

62006200 6200 6000 60006000

5800

5000

5200

5400

5600

5800

6000

6200

6400

5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200 6400 6600 4800 5000 5200 5400 5600 5800 6000 6200 6400 6600

선박 충돌

강진 대응기술

3. 기대효과 ▶ 장경간 케이블 교량 설계기술 자립 ▶ 공사비 약 10% 절감 ▶ 국제수준의 설계 신뢰도 확보(교량 전문가, 설계 엔지니어링 인프라) Super Longspan Bridge R&D Center_ 09


설 계 ·연구기관 : 서영, 유신, 청석, 삼보, 제일 ·연 구 비 : 95억원(정부출연금: 13억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2015. 12

2. 기술융합형 케이블교량 Prototype 설계 성과품 1. 개 요

장경간 케이블 교량 설계 피드백 및 개념 디자인을 통한 연구성과 검증 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분 주경간 길이

국내

목표수준

해외

사장교 : 0.8km-인천대교 사장교 : 1.5km-Sutong 현수교 : 1.5km-이순신대교 현수교 : 3.3km(계획)-Messina

설계 기술

강구조 : 허용응력법 콘크리트 : 강도설계법

신뢰도 기반 설계기술 보유

비고

사장교 : 1.0km+급 설계 성과품 현수교 : 2.0km+급 설계 성과품

기술 자립

신뢰도 기반 설계기술 확보

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 장경간 케이블 교량( 주경간 현수교 : 2.0km+급, 사장교 : 1.0km+급) 설계

설계기술 자립실현

경제적 설계기술 확보 및 검증

초장대교량 계획 및 프로젝트 추진역량 확보

Prototype Design & Test Bed 신회도기반 지침 적용

개발요소기술 적용 (내풍기술, 선박충돌)

위험도 확률에 기반한 극한사건 대응 설계기술 신뢰도 기반 장경간 케이블교량 설계지침

장경간 사장교/현수교 내풍단면

설계성과품 개발

융합모델 적용

주경간 2km + 급 기술융합형 현수교 Prototype 설계성과품

ISB-Pole 안전시스템

■ 케이블 교량용 하중모델 ■ 신뢰도 기반 하중 조합 ■ 상·하부구조 부재 설계지침

케이블교량의 컨셉디자인 및 미학적 계획기술

지능형 안개저감 시스템 현수교/사장교 안정화 시스템

3D 전산유동장 해석 프로그램 및 분산형 전산환경

10_ Super Long Span Bridge R&D Center

미학적 개념설계 적용

주경간 1km + 급 기술융합형 사장교 Prototype 설계성과품

조류발전 및 제어시스템 모델

신형식/신소재 적용 미래형 케이블교량 모델


▶ 주요성과 - 주경간 1km+급 사장교 Prototype 설계(현 기준 설계완료( 2011 상반기), 변경기준 설계완료(2015))

사장교 설계기술

- 주경간 2km+급 현수교 Prototype 설계(현 기준 설계완료( 2011 상반기), 변경기준 설계완료(2015))

차도부

차도부 행어 정착 구간

일반 거더 구간

현수교 설계기술

3. 기대효과 ▶ 핵심 설계기술 자립 및 공사비 약 10% 절감 가능 설계기술 확보 ▶ Prototype 설계성과품 및 Test Bed 구현을 통한 핵심 연구성과의 대·내외 검증 ▶ 국내 설계엔지니어링 기술 역량강화를 통한 해외시장 진출 Super Long Span Bridge R&D Center_ 11


설 계 3. 미래형 장경간 케이블 교량 계획 기술 (미학)

·연구기관 : 서울대학교, 디엠 ·연 구 비 : 22억원(정부출연금: 6억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2015. 12

1. 개 요 케이블교량의 컨셉디자인 및 미학적 계획기술 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

국내

해외

목표수준

비고

^중소규모 케이블교량 ^국제현상공모 출품 ^독창적 신형식 케이블교량 컨셉 디자인 계획수준 ^미적설계 전문가 그룹 인프라 구축 ^미적설계 전문가 그룹 인프라 구축 ^공공디자인 개념 정립기 기술 자립 미학설계

개념적 정립기

미학설계 기술보유

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 케이블 교량의 미적 기반 공공 디자인 설계 기술 개발 기술과 Design의 융합

12_ Super Long Span Bridge R&D Center

미학설계 기술확보


▶ 주요성과 - 미학 및 개념적 교량계획기술 개발(미학 설계지침 초안완료(2011 상반기), 최종안(2014)) Design theme

Conceptual Design Cases

Structural system satisfying the design theme

The Way of Harmony

The way of harmony Circular Bridge

Structural form following force flow

Context-based refinement of bridge structure Expo Bridge

The Tie Bridge

케이블 교량 컨셉/미학 디자인 지침안 작성

교량중심 공공디자인 교육 및 홍보

- 국제현상공모 출품(초안 구상(2011, 상반기), 출품(2014))

2@390.000=780.000

37.100 11.350

12.300

11.350

1.050

3.500

3.275

225

1.050

컨셉디자인 계획 기술

국제현상공모 설계 수행

3. 기대효과 ▶ 기술융합 및 공공디자인 설계기술 자립 ▶ 국제현상공모 출품을 통한 개념 설계 기술 국제인지도 확보 ▶ 미적설계 전문가 그룹 및 인프라 구축 Super Long Span Bridge R&D Center_ 13


설 계 ·연구기관 : 한양대학교 , 엔비코 ·연 구 비 : 19억원(정부출연금: 8억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

4. 미래형 장경간 케이블 교량 계획 기술 (신형식) 1. 개 요

다경간 현수교 및 사장 - 현수교 설계기술 확보 ▶ 기술수준 구분 미래형 케이블교량 구조시스템

현 기술수준 국내

해외

개념 정립중

자립설계 가능

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 신형식 구조시스템 계획기술 확보

14_ Super Long Span Bridge R&D Center

목표수준

비고

미래형 케이블 교량 구조시스템 자립설계

기술 자립


▶ 주요성과 - 다경간 현수교 해석 기술 및 설계 (개념정립(2011 상반기), 신개념 구조시스템 설계(2014)) CASE 1 : 615m + 2@1,545m + 615m = 4,320m 4,320,000 1,545,000

1,545,000

172, 000

27, 571

CL of Pylon 3

172, 000

174, 950

615,000

CL of Pylon 2

27, 571

CL of Pylon 1

PY1

PY2

174, 950

615,000

PY3 AN2

AN1

CASE 2 : 400m + 2@1,000m + 400m = 2,800m 400,000 CL of Pylon 3 17,540

113,000

1,000,000 CL of Pylon 2

113,000

17.540

115,950

CL of Pylon 1

115,950

2,800,000 1,000,000

400,000

PY2 A N2

A N1

CASE 3 : 280m + 2@680m + 280m = 1,920m 1,920,000 280,000 CL of Pylon 3

78, 950

76, 000

680,000 CL of Pylon 2

76, 000

12, 875

78, 950

CL of Pylon 1

12, 875

680,000

280,000

PY2 AN2

AN1

다경간 현수교 해석기술 개발

다경간 현수교 설계기술 개발

- 사장 현수교 해석 기술 및 설계 (개념정립(2011 상반기), 신개념 구조시스템 설계(2014)) 현수구간 산정

CASE 1

사장구간 산정 CASE 2

사장 - 현수 구간 산정 CASE 3

고정하중 재하시 초기형상 CASE 1 단면

사장 - 현수교 해석기술 개발

CASE 2 단면

사장 - 현수교 설계기술 개발

3. 기대효과 ▶ 신개념 구조시스템 설계기술 자립 ▶ 전문가 그룹 및 설계 엔지니어링 인프라 구축 Super Long Span Bridge R&D Center_ 15


설 계 ·연구기관 : 전자부품연구원 한국건설기술연구원 ·연 구 비 : 33억원(정부출연금: 24억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

5. Intelligent Safety Bridge (ISB) 모델

1. 개 요 지능형 안전 교량 모델 서비스 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

목표수준

비고

국내

해외

IT 융합기술

^ IT 기술 세계 선도 ^ IT 기술 융합 신교량 부재

-

IT 기술 융합 신교량

안개인식 및 저감기술

-

-

지능형 안개저감 시스템

World First

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 지능형안전모델(안전사고 대응률 90%), 안개저감 시스템(통행속도 저감율 20% 이하) 지능형안전교량(ISB) 모델 서비스

교량 안전상황 데이터

신재생에너지 데이터

Solution

발전량, 설치위치

교통, 기상, 치량, 사고정보

ISB 안전진단 프로그램 “교량사고예측/대응” 기상정보

교통 에너지 기타위험 위치정보 /차량정보 발전정보 분석정보

지능형 안전교량(ISB) 모델 개발

U-Safety Sensor

ISB Pole 시스템

안개인식센서 및 IFDS

교량 안전상황정보

교량안개발생상황정보

Condition

·교량 기상정보 인식센서(AWS) ·교량 교통흐름 분석센서 - 교량을 이용하는 차량의 수.속도.종류

ISB 게이트웨이

16_ Super Long Span Bridge R&D Center

U-Safety Sensor

·교량 이용차량 분석센서 - MEMS기반 가속도 경사계, TPMS

·CCTV ·노면결빙센서

·안개 인식센서(AWS, GPS 등) - 지능형 안개 상황인지 프로그램

·하이브리드형 안개 저감장치

신재생에너지 발전시스템 교량 안전상황정보 ·소형 신재생에너지 발전시스템 - 태양열, 풍력, 교량진동

·중급 신재생에너지 발전시스템 - 중급(100kW급)발전 및 안전 제어


▶ 주요성과 - U-Safety 기반 ISB Pole 시스템 및 지능형 안전 교량 모델 개발 (시제품 설계(2011 상반기), 시제품 개발(2014)) 유 지관리 유지관리

교 통상황인식 교통상황인식

SMS전송 SMS전송

데 이터서버 데이터서버

USN 통신 VMS표출 VMS표출

AWS/안개감지센서 AWS/안개감지센서 AWS/안개감지센서 LED기반 교량안전교량안전 LED기반 LED기반 교량안전 정보표시기 정보표시기 정보표시기

교 통량표시(Zone) 교통량표시(Zone)

ISB안전센서

교량 내 교통사고 인식 교량 내 교통사고 인식

ISB안전센서 안전센서 (안개/차량/사고인식) (안개/차량/사고인식))

ISB USNISB Gateway USN Gateway ISB USN Gateway 안개인식/제거 안개인식/제거

도로결빙 탐지 도로결빙 탐지

노면결빙 센서 노면결빙 센서 노면결빙 센서

ISB 게이트웨이 시스템 및 U-Safety 센서 기반의 안전관리 프로그램 개발 ISB 게이트웨이

- 지능형 안개 인식 및 저감 시스템 개발 (시제품설계(2011 상반기), 시제품 개발(2014)) 1. USN안개센서가 안개 감지 감지 알고리즘을 이용하여 안개 활성화 여부 판단

3. 안개감지 장치의 프레임 및 네트 개방

TYPE I

네트프레임의 원적외선 Lamp 발광 네트에서 외적외선 방사 → 안개소산

Hybrid 방식

2. 안개너트 개방 지령

3. 방사장치

TYPE II

원적외선, 열공기, 시드물질 등 4. 안개 비활성 여부판단 및 네트 폐쇄지령

네트 및 프레임 개방 5. 안개네트 및 프레임 폐쇄

네트 및 프레임 폐쇄

USN 기반의 실시간 안개인식 기술 및 하이브리드형 안개저감장치 개발

3. 기대효과 ▶ 이용차량, 고객의 안전성을 높일 수 있는 컨버젼스형 교량 IT 기술 개발 ▶ 교량의 주요 재난·재해(안개)등에 대응하는 안전서비스 제공 ▶ 외국기술대비 100% 수준의 신교량 가치창출기술 (IT 선도 기술) ▶ 외국기술대비 80% 수준의 안개저감시스템 Super Long Span Bridge R&D Center_ 17


설 계 ·연구기관 : 한국해양연구원, 전남대학교 ·연 구 비 : 38억원(정부출연금: 26억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

6. 신재생에너지 교량 모델

1. 개 요 조류에너지를 이용한 신재생 에너지 중심의 발전시스템 개발 ▶ 기술수준 구분

현 기술수준

목표수준

국내

해외

에너지 복합교량 적용기술

-

-

조류발전형 에너지 교량

조류발전기 및 제어시스템

시험시공단계

시스템 운영중

조류발전 시스템 구축

비고

기술 선도

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 신재생 에너지 복합교량 모델 개발(조류발전형-에너지효율 30% 이상)

예정 부지 선정

조류발전 구조물 설계

광역 조류흐름 CFD 해석

18_ Super Long Span Bridge R&D Center

조류속도 관측

교각 주변 조류흐름 CFD 해석


▶ 주요성과 - 조류발전을 중심으로 신재생 에너지 교량 모델 개발 (시제품설계(2011 상반기), 시제품 개발(2014))

조류발전 터빈 및 발전기 제어시스템 개발 (효율 30% 이상)

- 에너지 교량 개발을 위한 핵심 엔지니어링 기술개발 (개념설계(2011 상반기), 최종완료(2014))

조류 발전 터빈의 유동장 해석

대형수리실험장치를 이용한 터빈 안정성 확보기술

3. 기대효과 ▶ 녹색성장 사회적 요구에 부응 하는 연구결과 도출 ▶ 차별화된 원천기술/선도기술 확보로 해외시장 경쟁력 확보 ▶ 신재생 해양에너지 국내외 인지도 확보 Super Long Span Bridge R&D Center_ 19


설 계 ·연구기관 : 고려대학교, 전북대학교 ·연 구 비 : 42억원(정부출연금 : 33억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2015. 12

7. 내풍 단면

1. 개 요 안전하고 경제적인 내풍단면 개발을 통한 내풍 설계기술 개발 ▶ 기술수준 구분

현 기술수준

목표수준

국내

해외

내풍 단면

사장교 0.8km 내풍단면 현수교 1.5km 내풍단면

사장교 1.5km 내풍단면 현수교 3.3km 내풍단면(계획)

사장교 1.5km 내풍단면 현수교 3.0km 내풍단면

내풍 설계 기술

초기적용단계

내풍설계 기술보유

내풍설계 기술확보

풍동 실험 기술

초기적용단계

풍동설계 기술보유

풍동설계 기술확보

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 내풍단면(1.5km급 사장교, 3km급 현수교) 및 풍동실험기법 개발

20_ Super Long Span Bridge R&D Center

비고

기술 자립


▶ 주요성과 - 주경간 1.5km급 사장교, 3,0km급 현수교 내풍단면 개발 (기본단면(2011 상반기), 최종단면(2014))

내풍 단면 검증

1.5km급 사장교, 3.0km 급 현수교 내풍단면 개발

- 풍동 실험 기법 개발 (측정기술 정립(2011 상반기), 최종완료(2015)) Wind tunnel wall

Rotational Axis Wind

Model 75cm

Control Computer Motion board (NI PCI7342)

Airfoil Control Signal

Array of airfoils AC Servo Motor

Flutter derivatives A2*

0

Flutter derivatives

-0.5 -1

-1.5 -2

26.60m 30.66m 34.72m 38.78m 42.70m

-2.5 -3 -3.5 -4 0

5

10 15 20 25 Reduced velocity (U/fB)

30

35

능동 난류 발생 기술 및 국부 압력 측정 기술 개발

유동 가시화 측정 기술 개발

3. 기대효과 ▶ 외국기술대비 100%수준의 내풍설계 기술 확보 ▶ 경제적인 내풍단면 개발을 통한 기술 자립화 달성 ▶ 로열티 절감 및 해외 진출 도모 Super Long Span Bridge R&D Center_ 21


설 계 ·연구기관 : 대우건설, TE 솔루션, 디엠 ·연 구 비 : 27억원(정부출연금 : 12억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2015. 12

8. 가설계/완성계 안정화 시스템

1. 개 요 내풍 안정성 확보를 위한 완성계 및 가설계 안정화 시스템 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

안정화 시스템

목표수준

비고

^사장교 1.5km 가설/완성계 ^현수교 3.3km 가설/ 완성계(계획)

^사장교 1.5km 가설/완성계 ^현수교 3.0km 가설/완성계 ^가설/완성계 진동저감시스템

기술 자립

가설/완성계 풍동실험 기술보유

가설/완성계 풍동실험 기술확보

국내

해외

^사장교 0.8km 가설/완성계 ^현수교 1.5km가설/완성계 초기적용단계

가설/완성계 풍동 실험 기술

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 가설계/완성계 내풍안정화 시스템(1.5km급 사장교, 3km급 현수교) 및 풍동실험기법 개발

공정

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

공정

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

A공정 B공정 C공정 D공정 E공정 F공정

태풍기간

A공정 B공정 C공정 D공정 E공정 F공정

태풍기간

공기단축

22_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 사장교 내풍 안정화 시스템 개발 (장치설계(2011 상반기), 최종완료(2014)) 장경간 사장교 가설시 내풍안정성 평가 기술 개발

가설단계별 풍동실험기법 개발

장경간 사장교 가설시 내풍안정화 공법 개발

가설시 사장교 내풍 안정화 시스템 및 풍동실험 기법 개발

- 현수교 내풍 안정화 시스템 (장치설계(2011 상반기), 최종완료(2015)) 현수교 가설공법 개발

스톰로프

현수교 제진장비 개발

크로스 브릿지

<보강형 가설공법>

비대칭 가설 및 스윙공법

가설시 해상장비 배치

<케이블>

<Wind Screen>

가설시 현수교 내풍 안정화 시스템 및 풍동실험 기법 개발

3. 기대효과 ▶ 가설계 안정화 시스템 개발로 시공안정성 확보 ▶ 경제성 있는 신형식 안정화 시스템 개발로 인한 해외 경쟁력 확보 Super Long Span Bridge R&D Center_ 23


설 계 ·연구기관 : 충북대학교, 서울대학교 ·연 구 비 : 9억원(정부출연금 : 9억원) ·연구기간 : 2009. 11~ 2013. 03

9. 전산 유동장 프로그램

1. 개 요 장경간 케이블교량 내풍설계용 전산유동장 해석 프로그램 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분 전산유동장(CFD) 해석 기술

국내

해외

실험대비 예측정확도 50%

실험대비 예측정확도 70%

목표수준 ^실험 대비 예측 정확도 70% 수준의 전산유동장 해석프로그램 개발 ^분산형 전산 환경 구축

비고

기술 자립

2. 연구 내용 ▶ 연구목표 : 내풍설계전용 2D/3D 전산유동장 해석프로그램 (예측정확도 70%) 내풍단면 해석전용 분산형 전산환경 자동 격자 생성

24_ Super Long Span Bridge R&D Center

유동 조건 부여

결과 가시화 및 데이터 출력


▶ 주요성과 - 내풍단면 설계전용 2D 전산 해석 프로그램 및 분산형 전산환경 개발 (프로그램 개발(2011 상반기), 검증완료(2012))

주요 수치기법 통합을 통한 2D 내풍단면 해석 프로그램 개발

내풍단면 설계전용 분산형 전산환경 개발

- 전산 유동장 해석 기반 3D 단면 내풍 성능 해석 모듈 개발 (프로그램 구성(2011 상반기), 검증완료(2013))

3D 교량 내풍 단면 CAD 모델링

가상경계법용 격자 생성

3D 교량 내풍 단면 가상경계법 전산 모델링

3D 교량 내풍 단면 유동장 해석

3. 기대효과 ▶ 독자적인 내풍단면 설계 전용 통합프로그램의 개발로 인한 기술 자립, 로열티 감소 ▶ 분산형 전산 환경 구축을 통한 실무자들의 사용 편의성 제공 Super Long Span Bridge R&D Center_ 25


재 료 ·연구기관 : RIST ·연 구 비 : 37억원(정부출연금 : 14억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

10. 고강도/고내식 강선

1. 개 요 초장대교량 케이블에 사용되는 고강도 강선/강연선 및 내식성 2배 향상 도금기술 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

국내

목표수준

해외

^ 1,960MPa (Φ5.0mm)

^ 1,960MPa (Φ5.0mm)

^ 2,100MPa (Φ5.4mm)

^ 1,770MPa (Φ7.0mm)

^ 1,770MPa (Φ7.0mm)

^ 1,900MPa (Φ7.0mm)

^ 1,860MPa (Φ15.7mm)

^ 1,860MPa (Φ15.7mm)

^ 2,200MPa (Φ15.7mm)

^ 2,160MPa (Φ15.2mm)

^ 2,230MPa (Φ15.2mm)

^ 2,400MPa (Φ15.2mm)

비고

고강도 강선 World Best

고강도 강연선

※ 인장강도(MPa)를 기준으로 비교

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 세계 최고수준의 고강도 강선/강연선 개발(World Best) ▶ 인장강도 2,100MPa (Φ5.4mm) 도금강선 (현수교 AS/PPWS용) 개발 ▶ 인장강도 1,900MPa (Φ7.0mm) 도금강선 (사장교 PWS용) 개발 * 내식성 2배향상 강선 도금기술개발 포함

▶ 인장강도 2,200MPa (Φ15.7mm) 도금강연선(사장교 MS용)개발 * 내식성 2배향상 강연선 도금기술개발 포함

▶ 인장강도 2,400MPa (Φ15.2mm) 비도금강연선(PT용) 개발

26_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 인장강도 2,400MPa PT강연선 상용화(2010) LP 열처리 (Patenting)

연선 (Standing)

표면처리(산세&피막처리)

PT 강연선 신선가공 (Drawing)

고강도 PT강연선 제작 과정

고강도 PT강연선 상용제품

- 인장강도 2,200MPa (Φ15.7 mm) 사장교용 알루마 도금강연선 시제품(2010) 및 상용제품(2011) 연선 (Stranding)

LP 열처리 (Patenting)

표면처리(산세&피막처리) & 신선 MS 강연선

알루마 도금 (Galvanizing)

사장교용 강연선 시제품

사장교형 강연선 단면

사장교용 MS강연선 제작 과정

- 인장강도 2,100MPa (Φ5.4mm) / 1,900MPa (Φ7.0mm) 현수교용 알루마 도금강선 상용제품 (2011)

3. 기대효과 ▶ World Best급 고강도/고내식 케이블개발로 장경간 케이블교량 해외시장 선도 ▶ 개발된 고강도 케이블 적용으로 인한 공사비 절감

이순신대교(현수교) 공사비 15% 절감가능

인천대교(사장교) 공사비 10% 절감가능

Super Long Span Bridge R&D Center_ 27


재 료 ·연구기관 : RIST ·연 구 비 : 37억원(정부출연금 : 14억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

11. 현수교 케이블 시스템 및 이용기술

1. 개 요 인장강도 1,960/2,100MPa급 고강도 강선을 적용한 현수교 PPWS 케이블 시스템 기술개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분 현수교 PPWS 케이블 시스템

정착부 및 방식/송기 시스템

국내

해외

-

^인장강도 2,060MPa 현수교 PPWS 시스템 개발

목표수준

비고

^ 인장강도 1,960/2,100MPa 현수교 PPWS 시스템 개발

World Best

^ 인장강도 1,960/2,100MPa 현수교 PPWS 케이블 대응 ^고비율 저효율 정착부 및 ^ 컴팩트형 정착부 설계 적용 컴팩트형 정착부 설계기술 송기/제습 설비 적용 ^ 송기 및 제습 설비 적용 ^ 케이블 방식 및 송기시스템 설계기술 자립화

기술자립

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 인장강도 1,960/2,100MPa 강선용 현수교 PPWS 케이블 시스템 기술 개발 - PPWS 케이블용 컴팩트형 정착구조 설계기술 개발 - 케이블 방식 및 송기 시스템 설계기술 개발

송기구 점검창 배기구

Cabl e

Paste(무)

도장

28_ Super Long Span Bridge R&D Center

소선

1,960 / 2,100MPa PPWS 케이블

케이블 방식 및 송기 시스템

PPWS 케이블 정착부

정착시스템 소켓구조


▶ 주요성과 - 1,960MPa 강선적용 현수교 PPWS 케이블 시작품(2011) 및 상용화(2013) 선재

도금강선

게이지와이어

도금 스트랜드

1,960 / 2,100MPa 강선적용 PPWS 제작 공정

현수교용 PPWS 케이블 제작

- 2,100MPa 강선적용 현수교 PPWS 케이블 시스템 시제품(2012) 및 상용화(2013)

현수교용 PPWS 케이블 제작 과정

- 현수교 PPWS 컴팩트형 정착부(2012) 및 방식/송기시스템 상용제품(2013)

송기구 점검창

Cabl e

Paste(무)

배기구

도장

PPWS 정착부 성능시험

컴팩트형 PPWS 정착부

소선

PPWS케이블 방식 및 송기시스템

3. 기대효과 ▶ 울산대교에 1,960MPa PPWS 시스템 적용 ▶ 2,100MPa급 현수교용 고강도 PPWS 시스템 개발을 통한 해외시장 선도 ▶ 15% 절감(주경간장 3km급 현수교 적용시) Super Long Span Bridge R&D Center_ 29


재 료 ·연구기관 : RIST ·연 구 비 : 64억원(정부출연금 : 22억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

12. 사장교 케이블 시스템 및 이용기술

1. 개 요 World Best급 사장교 MS케이블 및 PT강연선 정착시스템/제작 기술 개발

▶ 기술수준 구분

현 기술수준 국내

목표수준

해외

사장교 MS형 케이블 정착시스템

-

인장강도 2,200MPa급 인장강도 1,860MPa급 사장교 사장교 MS케이블 정착 MS케이블 정착시스템 시스템 보유

케이블 장력도입 시스템

-

MS 케이블 인장도입시스템

고성능 자동균등 장력도입 시스템

-

미국 FHWA 교량시공 및 유지관리 활용

비부착식 레이저 진동계 장력계측시스템

장력계측 시스템 PT케이블 정착 시스템

인장강도 1,860MPa급 인장강도 2,230MPa급 PT PT케이블 정착시스템 케이블 정착시스템

비고

World Best

인장강도 2,400MPa급 PT케이블 정착시스템

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 사장교 케이블 및 정착시스템 자립기술 확보 - 2,200MPa (Φ15.7 mm) 사장교 MS형 정착시스템 - 2,400MPa (Φ15.2 mm) PT 정착시스템 - 자동균등 장력도입 시스템 및 비부착식 레이저 진동계 장력계측 시스템 개발

인장강도 2,400MPa PT 케이블 정착 시스템

30_ Super Long Span Bridge R&D Center

인장강도 2,200MPa MS형 케이블 정착 시스템


▶ 주요성과 - 2,200MPa (Φ15.7 mm) 사장교 MS형 케이블 정착시스템 시제품(2012) 및 상용제품(2013) Cable

Wedge

Anchor Head

Wedge

Rigid Plate

Anchor Head

Von Mises Stress

Cable

Equivalent Plastic Strain

Rigid Plate

Numerical Analysis of MS Cable Anchor Block

Wedge-Anchor Block Interaction Analysis

- 2,400MPa (Φ15.2 mm) PT정착시스템 시제품(2011 하반기) 및 상용제품(2012)

2,400MPa PT 케이블 정착부 시제품

2,400MPa PT 케이블 앵커헤드/정착구 시제품

PT 정착시스템 구조해석

- 케이블 자동균등 장력도입 및 비부착식 레이저 진동계 장력 계측시스템 시제품(2010) 및 상용화(2012)

Mas ter StrandTens ioning

Mas ter LoadCell

Chair 및 Slave LoadCell

2 nd Strand Tens ioning

Tens ioning Control Sys tem

Hydraulic Pump

Tes t of Sys tem

자동균등 장력도입 시스템 시제품

비부착식 장력 계측시스템 시제품

3. 기대효과 ▶ World Best급 2,200MPa 사장교용 케이블 정착시스템 및 2,400MPa PT 정착시스템 개발을 통한 해외시장 선도 ▶ 케이블 자동균등 장력도입 시스템 및 비부착식 레이저 진동계 장력계측 시스템 개발로 자동화 정밀시공 가능 Super Long Span Bridge R&D Center_ 31


재 료 ·연구기관 : RIST ·연 구 비 : 25억원(정부출연금 : 25억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

13. 케이블 성능인증 시스템 구축

1. 개 요 케이블 성능인증 시스템 인프라 구축 및 고강도 강선 / 강연선 / 케이블의 시험규격 개발

▶ 기술수준 현 기술수준

구분

목표수준

비고

^ 고성능 강선/강연선/ 케이블 반영 시험규격

기술자립

^ 2,400톤 피로/인장시험기 (프랑스) ^ 1,500톤 피로 및 4,000톤 인장시험기 (미국)

^ 1,800톤 피로/3,000톤 인장시험가능

기술자립

^ FIB기준 대응가능 수밀성 시험기

^ FIB기준 대응가능 수밀성 시험기

국내

해외

강선/강연선/ 시스템 시험규격

^케이블소재적용 지침 ^ PTI recommendations (대한토목학회) ^ FIB recommendations

케이블 피로/ 인장 시험 인프라

^200톤급 케이블 ^인장시험 시스템

케이블 수밀성 시험인프라

-

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 고성능 강선/강연선등 케이블 관련 핵심소재 성능인증 시험시설 구축 - 케이블 시스템 성능인증 인프라 구축 ·1,800톤 피로시험 시스템 ·3,000톤 인장시험 시스템 ·FIB(Federation Internationable du Beton ) 기준 대응 수밀성 평가시스템

동적하중용량 톤( )

3,000

2,000

케이블/판재 공용시험기

1,000

케이블 전용시험기

1,000

2,000

3,000

4,000

정적하중용량 (톤) 각국 성능인증 인프라 시스템 비교 및 목표

32_ Super Long Span Bridge R&D Center

케이블 성능인증 실험

World Best


▶ 주요성과 - 케이블 시스템 성능인증 인프라 구축 (2011 상반기) · 인장하중 3,000톤, 피로하중 1,800톤급 시험기기 구축

인장/피로 시험기기 및 시험장면 ※ 2,200MPa급 사장교 강연선 85가닥, 1,900MPa급 현수교 강선 397가닥 시험가능

- FIB 기준 대응 수밀성 평가시스템 구축 (2010)

Leak-tightness Test System Temperature

Axial Force (Ton 1500 1400

65

1300

60

1200

55

ACT Dis (mm)

150

70

100

50

50

1100

45

1000

0

40

900

-50

35

800

30

700

25

600

20

0.5

1

1.5

2

2.5

3

-100

-150

0

3.5

1

2

3

4

5

Axial loading

6

2.656

2.6565

2.657

2.6575

2.658

2.659 5

x 10

Temperature change

2.6585

x 10

5

4

x 10

Angular deviation

FAT of Leak-tightness Test System

3. 기대효과 ▶ 고성능 재료분야 성능인증 시험가능으로 자립화 및 해외의존 탈피 ▶ 세계수준의 성능인증 시험규격 개발로 해외시장 진출 Super Long Span Bridge R&D Center_ 33


재 료 ·연구기관 : RIST ·연 구 비 : 54억원(정부출연금 : 27억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

14. 고강도 강재 및 이용기술

1. 개 요 교량용 고성능(고인성/내후성) 강재 및 용접재료 기술의 자립화 ▶ 기술수준 구분

현 기술수준 국내 ^SBHS700

목표수준

^ SBHS700

^ HSB800L

- 인장강도 : 780MPa - 항복강도 : 700MPa - 인성 : -40℃ 100J 이상

- 인장강도 : 800MPa - 항복강도 : 690MPa - 인성 : -40℃ 47J 이상

^HSB600W

^HPS690W

^ HPS690W

- 인장강도 : 570MPa - 항복강도 : 450MPa - 인성 : -5℃ 47J 이상

- 인장강도 : 760MPa - 항복강도 : 690MPa - 인성 : -34℃ 48J 이상

- 인장강도 : 800MPa - 항복강도 : 690MPa - 인성 : -20℃ 47J 이상

- 인장강도 : 600MPa - 항복강도 : 450MPa 인장강도 800MPa급 - 인성 : -20℃ 47J 이상

고성능 강재 및 용접재료

해외

비고

World Best

※ HSB800L : High Performance Steel for Bridges 800MPa Low Temperature(인장강도 800MPa급 저온고인성 교량용 고성능 강재) ※ HSB800W : High Performance Steel for Bridges 800MPa Weathering (인장강도 800MPa급 내후성 교량용 고성능 강재)

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 최고수준의 교량용 고성능 강재 및 용접재료 개발 - 인장강도 800MPa급 저온고인성 교량용 고성능강재(HSB800L) 및 용접재료 개발 - 인장강도 800MPa급 내후성 교량용 고성능강재 (HSB800W) 및 용접재료 개발

34_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 저온고인성 교량용 고성능강재 HSB800L 및 용접재료 시제품(2010) 및 상용제품(2012)

HSB800L 강재 시제품

HSB800L 강재 용접재료 시제품

HSB800L 구조실험

- 내후성 교량용 고성능 강재 HSB800W 시제품(2011) 및 용접재료 시제품(2012) 및 상용제품(2013)

내후성 교량용 고성능강재 HSB800W

HSB800W 적용

HSB800W 강재 용접재료

3. 기대효과

한랭지역 교량에 적용 유리(HSB800L)

하이브리드 교량에 적용

▶ 인장강도 800MPa 급 교량용 고성능강재 제작 및 이용기술의 자립화 ▶ 강합성 하이브리드 거더교등에 적용으로 미래형 교량기술 선도 Super Long Span Bridge R&D Center_ 35


재 료 15. 공기단축형 콘크리트 및 현장타설 기술

·연구기관 : 대우건설 ·연 구 비 : 56억원(정부출연금 : 29억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

1. 개 요 초장대교량용 고기능 콘크리트(고주탑용 고압송 콘크리트, 해상기초용 복합성능 콘크리트, 앵커리지용 초저발열 콘크리트) 및 타설기술 개발

▶ 기술수준 현 기술수준

구분

고성능/ 대용량/ 고기능 콘크리트

국내

목표수준

해외

^ 고압송 콘크리트

^ 고압송 콘트리트

- 주탑높이 : 270m - 굵은골재 최대치수 : 20mm

- 주탑높이 : 306m - 굵은골재 최대치수 : 25mm

^ 해상기초용 콘크리트

^ 해상기초용 콘크리트

- 수중 슬럼프 플로우 : 500mm

- 수중 슬럼프 플로우 : 500mm

^ 초저발열 콘크리트

^ 초저발열 콘크리트

- 미소수화열 : 50 cal/g 이상 - 온도균열발생 저감률 : 30%

- 미소수화열 : 40 cal/g 이상 - 온도균열발생 저감률 : 40%

비고

^ 수직일괄타설높이 : 400m 이상 ^ 굵은골재 최대치수 : 25mm 이상

^ 수중 슬럼프 플로우 : 600 mm

World Best

^ 미소수화열 : 35 cal/g 이하 ^ 온도균열발생 저감률 : 50%

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 최고수준의 고성능/대용량/고기능 콘크리트 개발 - 고압송시 재료분리 저항성이 높고 관내 폐색현상이 방지되며 압송 전^후 물성 변화가 최소화된 고주탑용 콘크리트 개발 - 고유동 수중불분리 콘크리트 및 성능 평가기술 개발 - 단열온도상승값 15℃ 이하 및 온도균열 발생률 50% 이상 저감이 가능한 초저발열 콘크리트 개발

36_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 장대교량 고주탑용 고압송 콘크리트(2012) : 고주탑용 저점도 고압송 콘크리트 배합설계 도출 및 현장 적용성 평가

재료특성 평가실험

고압송 콘크리트 압송장비

현장 적용성 평가

- 앵커리지용 초저발열 콘크리트(2012) : 온도 균열발생 정량평가 시스템 구축

온도저항성 실험

온도 균열발생 시뮬레이션

앵커리지용 콘크리트 적용

- 해상기초용 콘크리트(2012) : 고유동 수중 불분리성 혼화제 시제품 개발, 최적배합 도출 및 평가

해상기초용 콘크리트 시제품 개발

▶ 장대교량 고기능 콘크리트 배합 및 타설기술 자립화 및 해외진출 ▶ 공사비 절감(재료단가 19% 감소) 및 이산화 탄소 배출량 감소(50%) ▶ Test Bed(새천년대교) 적용

65,000 콘크리트 단가 (원/m3)

3. 기대효과

해상기초용 콘크리트 적용

19% 감소 60,000 55,000 50,000 6% 감소 수통대교

이순신대교

당 연구

Super Long Span Bridge R&D Center_ 37


재 료 ·연구기관 : 로드코리아 ·연 구 비 : 13억원(정부출연금 : 10억원) ·연구기간 : 2009. 05 ~ 2014. 03

16. 장경간 강상판 케이블교량용 박층포장 재료 및 이용기술 1. 개 요

장대교량용 박층교면포장재료 및 이용기술 개발 ▶ 기술수준 구분

현 기술수준 국내

목표수준

해외

비고

^ 에폭시 아스팔트 초장대교량용 박층 교면포장재료

^ SMA+구스

- 포장두께 : 80mm - 공용수명 : 15년 내외

^ 박층교면포장

- 포장두께 : 80mm - 공용수명 : 15년 내외

^ 폴리머 콘크리트

- 포장두께 : 40mm 이하 - 공용수명 : 20년 이상

- 포장두께 : 12mm - 공용수명 : 15년 내외

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 장경간 케이블교량용 고성능 박층포장 재료 및 공법 개발 - 교면포장 두께 40mm 이하 박층화 - 소형 공용성 평가장비 개발 - 교면포장 공용수명 20년 이상 증대

38_ Super Long Span Bridge R&D Center

기술자립


▶ 주요성과 - 두께 40mm 강상판용 박층교면포장 재료 시제품(2011) 및 상용화(2012)

환경 및 실내물성 평가 시험

장기 공용성 평가 시험

박층포장이용기술

- 박층포장재료 장기공용성 평가장비 개발(2012)

한국도로공사 포장가속시험기(KALES)

한양대학교 포장가속시험기(HAPT)

3. 기대효과 ▶ 장대교량용 박층교면포장재료의 자립화 및 해외진출 ▶ 사하중 경감에 따른 공사비 절감 ▶ 시공장비 적용을 통한 공기단축

Super Long Span Bridge R&D Center_ 39


시 공 ·연구기관 : 대림산업 ·연 구 비 : 54억원 (정부출연금: 26억원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2014. 03

17. 현수교 케이블 가설장비/공법 및 형상관리(AS) 1. 개 요

AS(Air-Spinning) 장비 및 공법 개발 ▶ 기술수준 구분

현 기술수준 국내

해외

목표수준

비고

^ AS 케이블 가설장비 및 특허 보유 AS 케이블 가설장비 ^ 해외 의존 AS 케이블 형상관리기술

^ 해외 선진업체 의존

- 특허 : 일본(IHI, NSE), 노르웨이(HMR) - 장비 : 일본(2), 미국(1) ^ 가설속도 : 4m/sec(그레이��� 벨트교량)

^ AS 케이블 가설장비 보유 ^ 가설속도 : 6m/sec

^ 독자적인 기술보유

^ 형상관리기술 보유(AS)

※ AS : 현수교 주케이블 시공시 소선단위로 가설하는 공법

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 현수교 케이블 가설장비 및 공법 자립화(AS) - 현수교 케이블 가설장비/공법개발

- 현수교 케이블 형상관리기술

40_ Super Long Span Bridge R&D Center

기술자립


▶ 주요성과 - 이순신 대교 현장적용(2011), 실용화(2012)

이순신대교 가설전경

AS 가설장비

Air Spinning(와이어 가설)

Gallows Frame(AS시공장비 지지)

Swift(와이어 풀림장비)

Wire Tensioner(장력도입)

Reeler(가설전 와이어)

Unreeler(와이어 인출장비)

Control Tower(가설장력 제어)

Driving Winch(구동장치)

Spinning Wheel(와이어 운송장치)

3. 기대효과 ▶ 해외에 의존하는 케이블 가설장비 및 공법 자립기술 확보 ▶ 장비 운용에 대한 자립성 확보로 세계시장 경쟁력 확보 ▶ Test Bed(이순신대교, 적금대교, 단등교) 적용 Super Long Span Bridge R&D Center_ 41


시 공 ·연구기관 : 현대건설 ·연 구 비 : 36억원 (정부출연금 : 17억원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2014. 03

18. 현수교 케이블 가설장비/공법 및 형상관리(PPWS) 1. 개 요

PPWS(Prefabricated Parallel Wire Strand) 장비 및 공법의 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

국내

PPWS 케이블 가설장비/공법

^ 해외 의존

목표수준

해외 ^ 현수교 케이블 가설장비 보유 - 일본:2, 미국:1, 중국:3, 영국:1

비고

^ 케이블 가설장비 보유(PPWS) 기술자립

PPWS 케이블 가설 중 형상관리

^ 해외 선진업체 의존

^ 독자적인 기술보유

^ 형상관리기술 보유(PPWS)

※ PPWS : 현수교 주케이블 시공시 소선 묶음 단위로 가설하는 공법

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 현수교 케이블 가설장비 및 공법 자립화(PPWS) - 현수교 케이블 가설장비/공법개발 구동부 : D/W + Ur.

Reciprocation Type

PPWS Carrier

+ 기타 설비

Loop Type

인출부 : PPWS Ur.

Loop System Driving Winch

Gallows frame

Houling rope

인출부 : PPWS Ur.

무선 영상모니터링 PPWS Carrier

Driving Winch Rope Unreeier Reciprocation System

PPWS Poller

Hauling System 구동장비 Gallows frame

수평 Type PPWS Unreeler

Driving Winch Rope Unreeler PPWS 캐리어 이동 방향형 모니터링

5GHz 무선영상

PPWS Reel

PPWS 테이블 가설방비 Layout

42_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 현수교 케이블 가설장비/공법(PPWS) 개발 ·세계 최장 2,000m급 PPWS 케이블 가설 구동 장비(200kW급) 시제품(2012) ·개발 장비의 핵심 Test Bed(울산대교: 중앙경간장 1,150m)적용(2014)

구동장비(Pull&Tension 방식)

PPWS Unreeler(와이어 인출)

Test Bed (울산대교) 조감도

- 현수교 케이블 가설 무선모니터링 시스템 개발(2013)

무선 모니터링 시스템 개요

Catwalk 설치

PPWS 가설

PPWS 새그조정

- 행어 밴드 클램핑 볼트 초음파 축력 측정 기술 개발(2013)

기술개념

초음파 축력 측정장비

초음파 축력 측정

3. 기대효과 ▶ 해외에 의존하는 케이블 가설장비 및 공법 자립기술 확보 ▶ 장비 운용에 대한 자립성 확보로 세계시장 경쟁력 확보 ▶ Test Bed(울산대교) 적용 Super Long Span Bridge R&D Center_ 43


시 공 ·연구기관 : 한국건설기술연구원 ·연 구 비 : 34억원 (정부출연금: 21억원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2015. 12

19. 콘크리트 고주탑 가설장비 및 공법

1. 개 요 국제 경쟁력 확보를 위한 공기단축형 콘크리트 고주탑 가설장비 및 공법 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분 변단면 슬립폼 장비 및 공법

목표수준

국내

해외

^ 시공장비 해외 의존

^ 가설장비, 공법 보유 (오스트리아 GBG사 전세계 시장 선점)

비고

^ 독창적인 콘크리트 고주탑 시공장비 보유 ^ FRP를 활용한 슬립폼장비 경량화

기술자립

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 변단면 고주탑 시공장비 및 가설 공법 개발 1. 변단면 슬립폼 장비 및 가설공법 개발 콘크리트 Silo Top Deck Lattice Truss Yoke 상승 장치(Jack) Working Deck 거푸집 Hanging Deck

변단면 슬립폼 설계기술

2. 슬립폼 시스템의 경량화 기술 개발

44_ Super Long Span Bridge R&D Center

변단면 슬립폼 가설장비

3. 고주탑 형상 및 시공정밀도 관리 시스템 개발


▶ 주요성과 - FRP를 이용한 경량 거푸집 설계 및 가설장비 개발(2012) FRP 적용사례

FRP 거푸집 개념도

FRP 거푸집 모형 제작 및 구조해석

- GPS 등 첨단 기술을 활용한 시공정밀도 향상기술 개발(2013)

형상제어 송수신 모듈

GPS 정밀도 실험

형상관리

- 변단면 슬립폼 장비 개발(2014) 초름파 발수신기 초름파 탐촉자 전동 유압 유니크 동적 데이터 로거

콘크리트 시험편

슬립폼 잭

슬립폼 거푸집 Skin plat

내장형 디지털 오실로스코프

초음파 이용 강도측정

Mini Mock-up Test(소형모형시험)

형상관리 유압잭 등

3. 기대효과 ▶ 고주탑용 거푸집 시스템 자립화를 통한 수입대체 ▶ 변단면 슬립폼 장비 및 공법 개발로 해외시장 진출 ▶ 연구성과 현장적용 : 제2남해대교, 암해-암태 1공구, 여수산단 1공구 Super Long Span Bridge R&D Center_ 45


시 공 ·연구기관 : 한국해양연구원, 두배시스템 ·연 구 비 : 19억원(정부출연금 : 14억원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2013. 03

20. 해저지반조사장비 및 분석시스템 1. 개 요

수심 100m 조건에서 50m 심도까지 수행할 수 있는 착저식 해저지반 무인 자동화 보링 장비 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

국내

해저지반조사 장비

목표수준

해외

^ 정착 바지선을 이용한 연안 시추조사 (가능수심 : 50m이하)

비고

^ 대수심 해저 착지형 지반조사장비 ^ 무인탐사선을 이용한 및 분석시스템 보유 기술자립 연안 시추조사 - 대응수심 : 100m 이상 (가능수심 : 100m) - 조사수심 : 50m 이상

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 대수심 대심도 조건에서 지반조사 장비 개발 착저식 해저지반 무인 자동화 보링 장비 보유현황 <PROD (호주)>

<착저식 해저지반조사 장비(KORDI)>

<해상작업선 활용>

<MEBO (독일)>

<해양 톤관입시험기 (KORDI)>

<시추선 (일본)>

<DWACS (미국)>

20~30m 50m 내외 100m 내외 2,000m 이상

4,000m 이상

46_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 해저지반조사 무인자동화장비의 핵심모듈 시작품 (2013) 로드보관모듈 자동관입 모듈

공용 플랫폼 로드공급모듈

수평셋팅기능을 구비한 해저 지반조사장치

- 지반조사 세부 핵심부품 개발(2012) 타격부

타격 피스톤

유압 Line

유압 모터 타격 셀 타격 길이 조절장치

스프링

타격 셀

유압타격장비

유압 유출입 Line

Rod

유압식 표준관입시험 재하장치

유압식 표준관입시험 재하장치 성능평가

3. 기대효과 ▶ 초장대교량등 해상 기초설계를 위한 해저지반 조사 장비 및 기술 자립화 ▶ 다양한 대수심 해양구조물(풍력발전, 해저터널 등) 설계/시공에 활용 ▶ 장비임대료 : 약 30~40억원/월 경제성 우수(해양조사비용 : 거가대교(40억원), 인천대교(60억원) Super Long Span Bridge R&D Center_ 47


시 공 ·연구기관 : 한국건설기술연구원 ·연 구 비 : 43억원 (정부출연금: 29억원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2015. 12

21. 대형 해상기초 지지력 예측 및 평가기술 1. 개 요

대형 해상기초 지지력 및 침하량 예측기술 개발 비용절감형 대용량 현장지지력 평가 및 시공상태 확인 기법 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분 대형해상기초 지지력 예측 및 평가기술 현장지지력 평가 및 시공상태 확인기법

국내

목표수준

해외

비고

^암반근입 위주의 설계 ^ 연약지반 등 다양한 해상지반 ^ 해상지반 지지력 및 및 시공 지지력 및 침하량 예측 기술보유 침하량 예측 기술 보유 ^ 비용절감형 시공상태 확인 기술 보유

^저효율 고비용의 설계

^ 비용절감형 지지력평가 및 시공 상태 확인 기술 보유

기술자립

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 대형 해상기초 지지력 및 침하량 예측기법 자립기술 확보 - 경제적이고 합리적인 기초 설계지침 개발 지지력에 따른 침하량 ·대형 현장타설말뚝의 직경에 따른 지지력 침하량 예측 ·지지력과 침하량의 경제적, 효율적 예측공식 제안

설계하중 현장적용

한국건설기술연구원 1. 대형해상기초 지지력 예측 2. 대형 현장타설말뚝 저항계수 결정 3. 앵커거리 설계기술 개선

현대건설 1. 크기효과에 따른 침하량 예측 기술 개발 2. 대형 해상기초 침하량 예측 기술 개발

3-3-2 대형 해상기초 지지력 예측 및 평가기술 개발

·지지력 예측방법 개선에 의한 설계하중 합리적 산정, 현장 적용 ·시험을 통한 대용량 지지력 평가

인제대학교

1. 비용절감형 현장 지지력

확인기법 개발 2. 시공상태 확인 기법개발

크기효과를 적용한 현장시험 ·크기효과 검증 ·축소말뚝과 본말뚝의 거동비교

- 개요도

48_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 지지력 및 침하량 예측기법(2013) ·중대형 현장타설말뚝 시험시공 및 현장재하시험, 최적 예측공식 평가, 굴착면 거칠기 측정, 분석 저항편향계수(qm/qc)

Method 1. Design Code of Highway Bridge(2008) 2. Structural design criteria (2003) 3. NAVFAC DM 7-2 4. Coates (1967) 5. Rowe and Armitage(1987b) 6. ARGEMA (1992) 7. Zhang & Einstein(1988) 8. Teng(1962)

현장실험

거칠기 현장실험

굴착면 분석

Mean

Stdev

COV

3.46 5.86 4.90 0.39 0.43 1.89 0.86 0.23

1.48 4.60 2.86 0.31 0.34 0.72 0.34 0.18

0.43 0.79 0.58 0.79 0.79 0.38 0.39 0.79

지지력 및 침하량 최적 예측기법

·비용절감형 대용량 재하시험 장비 개발(2014)

최 적 의 지반설계 유압잭(600ton)

정재하시험

하중-심도 Graph

- 대형 현장타설말뚝 LRFD 설계기술(2015) ·양방향 재하시험 데이터 수집·분석, 신뢰성 평가 프로그램 개발, 대형기초 신뢰수준 평가 3,000

Measured pile capacliy, (kN)

2,500

보수적 설계

Input

2,000

과다 예측

1,500 1,000

Output

FHWA(1999) H&K(1979) Williams(1930)

500

500

1000

1500

2000

2500

3000

Predicted Pile capacity, f,(kPa)

지지력 특성분석

신뢰도지수 분석

- 앵커리지 및 말뚝 크기효과 분석, 침하량 해석 프로그램 개발(2013)

현장시험 및 거동 분석

3. 기대효과 ▶ 대형 해상기초의 경제적 설계 및 지지력 평가시험에 소요되는 비용 절감 ▶ 지지력평가 경제성 확보 및 시공상태확인기법 개발로 인한 시공성 및 신뢰성 확보 Super Long Span Bridge R&D Center_ 49


시 공 ·연구기관 : 한화건설, 롯데건설, 경성대학교 ·연 구 비 : 47억원(정부출연금 : 12억원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2015. 12

22. 고효율 복합기초 공법

1. 개 요 대수심에서의 지반가속도 0.5g에 대응가능한 고주탑기초용 경제적 대형복합기초의 형식 및 설계절차, 시공기술 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

목표수준

국내

해외

내진보강형 복합기초공법

^ 지반가속도 0.154g ^ 대변위 허용하지 않음

^ 지반가속도 0.48g ^ 대변위 허용

^ 경쟁력 있는 내진기초 기술 및 공법 보유

경제적 복합 기초 개발

^ 현장타설말뚝 위주의 정형화된 기초공법

^ 고효율 복합기초 공법 보유

^ 연약지반 및 대수심용 경제적 복합 기초공법 개발

- 지반가속도 0.5g - 대변위 허용 가능한 기초 공법

비고

기술자립

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 극한지역(지진대, 대수심, 대심도, 연약지반) 대비 경제적 대형 복합기초 기술 자립 ▶ 지반 가속도 0.5g에 대응가능한 내진보강형 복합기초 공법 개발

한화 건설

고효율 복합기초 공법 개발

·복합기초 지진 격리시스템 개념 정립 ·복합기초 지진격리시스템 매커니즘 분석 ·복합기초 지진격리시스템 동적 성능 제시

▶ 벽강관 말뚝 기초 공법 개발

롯데 건설

·벽강관 말뚝 기초공법 개념 정립 및 적용성 분석 ·수평 저항력 증가를 위한 고내력 전단 연결시스템 개발 ·강관 내력 증가를 위한 고내력 강관말뚝 적용 개발

▶ 50m 이상 대수심 복합기초 공법 개발(케이슨+현장타설말뚝)

경성대

·대수심 복합기초의 시공 기술 개발 ·대수심 복합기초의 설계 기술 개발 ·지중 기초의 지지력 특성치 측정 장치 개발

내진 보강형 기초 분석 변위제어형 면진시스템 변위허용형 면진시스템

해상 연약지반 벽강관말뚝 주탑기초 시공기술 개발

벽강관 말뚝 기초

50m 이상 대수심용 고주탑 대형 기초형식 및 설계절차, 시공기술 개발 대수심 적용 가능한 해강작업선단 말뚝 시공장비 조합 기술 개발

50_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 복합기초 지진격리시스템 기술 개발(2014) ·초장대교량 케이슨기초와 하부지반 사이에 지진격리층 설치로 지진시, 기초의 슬라이딩 거동을 유도함으로써 상부 교량구조의 지진 등을 저감시키는 기술 개발

모래 쇄석자갈 강자갈, 슬래그

지진격리시스템 구성

대체재료 활용 및 시공 합리화

- 해상 연약지반 벽강관말뚝 주탑기초 시공기술 개발(2013) ·100 m 이상의 대심도 연약지반에서, 가물막이와 영구 기초역할이 동시에 가능한 비용절감형 초장대교량 기초공법으로서의 벽강관말뚝 설계 및 시공기술 개발

벽강관말뚝기초 구성

강관 연결기술 및 고강도 내해수강

- 해상 대수심 경제적인 복합기초 공법 개발(2015) ·50 m 이상의 해상 대수심에서, 최적의 해상 작업선단 조합 및 말뚝 시공장비 구성을 통해 비용절감을 유도하는 복합 기초 설계 및 시공기술 개발

Jack-up Barge

V Hammer

센서 개발

3. 기대효과 ▶ 국내 해상기초 내진설계에 대한 효율성 향상 및 해외 강진지역 진출을 위한 기술력 확보 ▶ 연약지반 및 대심도 구간에서 해상기초의 경제성 향상 ▶ 해상 대수심용 시공기술 개발로 인한 기술력 및 경제성 확보 Super Long Span Bridge R&D Center_ 51


유지관리 ·연구기관 : 한국도로공사, 스펙엔지니어링, 승화이엔씨, 티엠이앤씨, 인하대학교 ·연 구 비 : 36억원 (정부출연금 : 25.4억원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2015. 12

23. 장경간 케이블교량 통합운영시스템

1. 개 요 케이블교량의 유지관리에 요구되는 매뉴얼 및 통합운영시스템 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

국내

유지관리체계

^ 교량별 유지관리 매뉴얼 작성

해외 ^ 국가차원 유지관리, 재난 대응방안 구축

목표수준

비고

^ 유지관리 통합매뉴얼 수립 기술자립

운영시스템

^ 교량관리, 계측, 재난 시스템 ^ 일부 통합운영시스템 구축, ^ 통합운영시스템 구축, 연계를 개별 구축 연계 통한 구축비용 20% 절감

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 장경간 케이블 교량 통합운영시스템 개발

케이블 로봇점검시스템

GNSS/영상기반 모니터링

통합운영시스템 통합운영시스템 유지관리 통합매뉴얼 2015

유지관리 통합매뉴얼

52_ Super Long Span Bridge R&D Center

3D 기반 유지관리시스템


▶ 주요성과 - 케이블교량의 공용중 계측 가이드라인 및 유지관리 데이터베이스 구축 (2012)

케이블교량의 공용중 계측 가이드라인

2011

유지관리 데이터베이스

- 재난대응 전산프로그램 시작품 제작(2011 하반기) 및 완료(2012)

재난대응 시나리오

- 3D기반 교량관리시스템 시작품 제작(2011 하반기) 및 완료(2013)

3D 기반 교량 모델링

3D 기반 부재 모델링

보강형 3D 모델

3. 기대효과 ▶ 케이블교량 유지관리기술 및 체계 확립 및 기술선도 ▶ 통합운영시스템 구축 및 유지관리 비용 절감에 따른 시장 경쟁력 확보 Super Long Span Bridge R&D Center_ 53


유지관리 ·연구기관 : 이제이텍, 부산대학교 ·연 구 비 : 16억원 (정부출연금 : 12.3억원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2014. 03

24. 차세대 모니터링 기술

1. 개 요 GNSS(Global Navigation Satellite System)와 영상기반(Vision-based) 기술을 이용한 차세대 교량 모니터링 시스템 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분 GNSS기술

국내

목표수준

해외

^ GNSS 도입 초기단계

^ GNSS 도입 성숙단계

- 영종(2008), 서해(2009)

- Humber(1996), Sutong(2008)

^ 가속도계 및 육안에 의한 ^ 다양한 센서(레이져, EM)를 영상기반기술 케이블 모니터링 활용한 케이블 모니터링

비고

^ GNSS기반 교량 모니터링 기술 자립 - 정확도 20% 향상, 50Hz 데이터 처리 기술자립 ^ 영상기반 케이블 진동감지시스템

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 첨단기술을 활용한 효율적인 유지관리 모니터링 기술 개발 - GNSS기반 케이블교량 모니터링 및 주 케이블 평가 기술 개발 GNSS 데이터 후처리 모듈

GNSS 교량 모니터링 시스템

GNSS 데이터 후처리 모듈

GNSS 데이터 활용 교량 동적거동 분석 GNSS 기반 3D 형상관리 system

QC를 통한 Outlier 제거

GNSS 모니터링 시스템 - RINEX 변환 모듈 포함 - GNSS 후처리 모듈 개발 - QC(Quality Control) 기능개발 - RTK 엔진 구현 - 50Hz 데이터 처리 - 3D 교량 형상관리 제공 - 교량 동적해석 모듈 제공 - 교량전용 데이터 필터링 제공 - 기존 모니터링 시스템과 호환가능

Powered Magnitude

- 사장재 케이블 영상기반 진동 감지 기술 개발

영상신호처리 영상정보 수집 · 실시간 원격 제어

54_ Super Long Span Bridge R&D Center

· 관심영역(ROI) 추출 · 공간 필터링 · 영상 압축, 변환 등

5.0x10-7 4.0x10-7 3.0x10-7 2.0x10-7 1.0x10-7 0.0

0

5

10

15

20

25

30

Frequency, Hz

사장교 케이블 모니터링 · 케이블 동특성 추출 · 케이블 진동감지

35

40


▶ 주요성과 - GNSS 후처리 소프트웨어 개발 및 모니터링 시스템 프레임 제작(2011) 및 완료(2013)

GNSS 후처리 software package

- 영상기반 사장재 케이블 진동 감지 기술 개발 및 Test Bed(거가대교) 구축(2011)

영상기반 Monitoring System(거가대교)

3. 기대효과 ▶ GNSS기반 교량 모니터링시스템 국내 기술력 확보 ▶ 첨단정보기술(IT) 융합을 통한 케이블교량 모니터링 시장 선도 Super Long Span Bridge R&D Center_ 55


유지관리 ·연구기관 : 한국유지관리, 성균관대학교 세종대학교 ·연 구 비 : 22억원 (정부출연금 : 16.5억원) ·연구기간 : 2009. 08 ~ 2014. 03

25. 지능형 점검 시스템

1. 개 요 비파괴점검 장비를 탑재한 케이블 및 행어 점검로봇 시스템 개발 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분

국내

해외

점검로봇

^ 케이블 가진로봇 개발

^ 케이블 무인점검시스템 개발

비파괴점검

^ 점검자에 의한 케이블 외관 점검

^ 마그네틱 센서를 활용한 케이블 비파괴 점검

목표수준

비고

^ 사장재 600m, 행어 200m급 점검용 로봇시스템 기술선도 ^ 사장재 비파괴 진단 시스템

2. 연구내용 ▶ 연구목표 : 첨단 IT, 로봇기술의 교량 유지관리기술 활용으로 지능형 점검체계 구축 - 점검로봇을 활용한 지능형 점검 시스템 개발 검사 장비

이동 로봇

통합 설계 · NDT 탑재 이동 로봇 설계 · 검사 장비에 따른 요소 기술 설계

56_ Super Long Span Bridge R&D Center


▶ 주요성과 - 현수교 행어 및 사장교 케이블 점검용 이동로봇 설계(2011) 및 시제품(2013)

Pantograph

Cable 압착력 조력기구

Active wheel clutch

Pneumatic damper + Brake

Passive wheel safety system

- 영상처리기법을 이용한 케이블 외관점검용 탐사시스템 제작(2013)

모델명 : DALSA Genie M1024

3. 기대효과 ▶ 점검업무의 자동화, 원격화 ▶ 케이블교량 핵심 점검기술 확보로 기술 선도 Super Long Span Bridge R&D Center_ 57


Test Bed 26. 통합 Test Bed 사업후보지 발굴 및 타당성평가

·연구기관 : 한국도로공사 ·연 구 비 : 9억원 (정부출연금 : 6억2천만원) ·연구기간 : 2009. 11 ~ 2015. 12

1. 개 요 통합 Test Bed 후보지 발굴을 통한 개별기술의 검증 ▶ 기술수준 현 기술수준

구분 통합 Test Bed 발굴

국내

해외

목표수준

^ 현수교 : 이순신대교(주경간장 1,545m) ^ 현수교 : 아카시대교(일본)(주경간장 1,991m) 사장교 : 2km+ 사장교 : 1km+ ^ 사장교 : 수통대교(중국)(주경간장 1,088m) ^ 사장교 : 인천대교(주경간장 800m)

2. 연구내용 ▶ 각 핵심과제 통합 Test Bed 연계 및 적용기술 모니터링

·고강도 케이블 개발: φ5.4 2100MPa ·케이블 A/S 가설장비 및 공법 ·케이블 PPWS 가설장비 및 공법 ·케이블 성능인증시스템

·내풍단면 개발 기술 ·내풍구조 시스템 설계기술 ·고강도 강재 : 인장강도 800MPa

·콘크리트주탑 가설장비 및 공법 ·고압송 콘크리트 등

·USN 기반 통합운영시스템 ·지능형 점검시스템

58_ Super Long Span Bridge R&D Center

·선박 충돌방지공 대응 기술 ·해저 지반조사 장비 및 분석시스템 ·고효율 복합기초 공법개발 ·해상기초 공사용 복합성능 콘크리트 ·수화열 제어용 초저발열 콘크리트

비고


▶ 국내 통합 Test Bed 후보지 및 적용기술 한려대교(여수-남해) 설계조건

이순신대교

한려대교

영일만대교 설계조건

풍속 40m/s, 수심 30m 내외, 내진 0.154g, 현수교 주경간 2km +

1핵심

- 신뢰도기반 설계기법, 내풍설계기법 - ISB Pole, Energy Bridge 모델

풍속 40m/s, 수심 30m 내외, 내진 0.154g, 사장교 주경간 1km + 1핵심

- 신뢰도기반 설계기법, 내풍설계기법 - ISB Pole, Energy Bridge 모델

2핵심

- 2100MPa (ø5.4mm) - 800MPa 고성능 강재 - 고압송콘크리트(400m), 해상기초용 콘크리트 - 초저발열콘크리트, 초박층포장

2핵심

- 2200MPa (ø15.7mm) - 800MPa 강재 - 고압송콘크리트(400m), 해상기초용 콘크리트 - 초박층포장

3핵심

- AS가설장비 및 공법, PPWS가설장비 및 공법 - 콘크리트 고주탑가설장비

3핵심

- 콘크리트고주탑가설장비

4핵심

- IT기반 통합운영시스템

4핵심

- IT기반 통합운영시스템

▶ 2011~2012 발주예정 해외장대교량 3rd Bosphorus Bridge (2012)

Strait of Malacca (2012)

lzimit Bridge (2011)

Sunda Strait Bridge (2011)

- Izmit Bridge : 주경간 1.5km이상급 현수교 - Sunda Strait Bridge : 주경간 2.2km이상급 현수교

- 3rd Bosphorus Bridge : 주경간 1.2km이상급 현수교 - Malaca Strait Bridge : 3주탑 사장교 + 2주탑 현수교

3. 기대효과 ▶ 통합 Test Bed 검증을 통하여 초장대교량 핵심기술의 자립화 ▶ 국내 기술 자립화를 통한 향후 해외시장 진출 Super Long Span Bridge R&D Center_ 59


인간, 자연, 예술이 조화를 이루고 세계 최고수준의 기술경쟁력을 갖춘 초장대교량사업단


신갈

기흥 승용차전용 톨케이트 기흥톨게이트

IC 삼성전자 수 원

고가도로

SK주유소 동탄신도시

IC 기흥 톨케이트 (동탄신도시 방면)

수원·영동 SK동탄주유소

경부고속도로 도 로 교 통 연 구 원

오산, 운암지구 신리 도로교통연구원

317

동탄면

라베라CC

각시못

동탄교 신갈, 기흥IC

SK주유소

수원·발안 오산시청

317

도 로 교 통 연 구 원

들수교

신리 도로교통연구원

스마트하이웨이사업단

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용인한화콘도

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평택·발안

오산톨게이트

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경기도 화성시 동탄면 산척리 50-5 Tel. 031-371-2711 / Fax. 031-371-2715 http://www.longspanbridge.org/


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