초록 ▼

○ 연구개발 목표 및 내용(개조식)
- 연구개발 목표 : 대수심 해양구조물 설계에 필수적인 지반조사 장비의 개발로 설계의 신뢰성 제고 및 해양 지반조사장비 제작기술확보
- 연구내용
∘ 자료 수집 및 연구 동향 분석
∘ 센서${\cdot}$유압 기술 확보
∘ 요소 기술 확보
∘ 시작품 제작
∘ 육상 및 해상 검증 시험
○ 연구결과
- 해양지반조사 및 해양콘관입시험기 관련 국내외 개발동향분석 수행
- 자동 연결 및 분리되는 관절형 로드 시스템 개발 완료
-

○ 연구개발 목표 및 내용(개조식)
- 연구개발 목표 : 대수심 해양구조물 설계에 필수적인 지반조사 장비의 개발로 설계의 신뢰성 제고 및 해양 지반조사장비 제작기술확보
- 연구내용
∘ 자료 수집 및 연구 동향 분석
∘ 센서${\cdot}$유압 기술 확보
∘ 요소 기술 확보
∘ 시작품 제작
∘ 육상 및 해상 검증 시험
○ 연구결과
- 해양지반조사 및 해양콘관입시험기 관련 국내외 개발동향분석 수행
- 자동 연결 및 분리되는 관절형 로드 시스템 개발 완료
- 연속 관입형 휠드라이브 시스템 구축 완료
- 해양콘관입시험기 시작품 제작 완료
□ 설계하중 10톤 / 시험수심 60m / 시험지반 깊이 60m / 석션파일 적용
- 해상 실해역 검증시험 수행 완료 (울산 신항, 부산 신항, 원전항)
○ 연구성과 활용실적 및 계획
- 기술실시계약 : ‘해양콘관입시험기 시험기술 이전 및 장비임대’, 기술료 50,000천원/5년
- 지속적인 연구를 통해 대수심 해양 지반조사 시스템 구축 사업 추진

Abstract ▼

The automated-unmanned seabed type marine CPT system developed herein offers very promising and consistent test results compared to other marine systems, and can be applicable to very deep sea due to its seabed type and/or automated-unmanned system. The main features of the equipment can be summariz

The automated-unmanned seabed type marine CPT system developed herein offers very promising and consistent test results compared to other marine systems, and can be applicable to very deep sea due to its seabed type and/or automated-unmanned system. The main features of the equipment can be summarized as follows; ▼ oil pressure and/or electric motor control technology to drive the large size of equipment, ▼ rigid-joint type successive rod system, which can be penetrated into the soil ground continuously, ▼ cone penetration system with wheel drive, ▼ automatic cone rod assembly/disassembly system, ▼ flexible signal cable etc.. The scopes of the project are to analyze the previous researches, to develop and manufacture the new type of marine CPT system based on the main core technologies, and to verify the performance of the equipment through the field and laboratory evaluation tests.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 16
• 표 목차 ... 24
• 그림목차 ... 26
• 연구개발보고서 초록 ... 34
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 35
• 제 1 절 연구 배경 ... 35
• 제 2 절 연구의 목적, 필요성 및 기대효과 ... 36
• 제 3 절 연구 범위 ... 38
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 및 과학기술정보 ... 39
• 제 1 절 해양지반조사 ... 39
• 1. 보링 및 샘플링 ... 39
• 가. 해양조사의 특징 ... 39
• 나. 해상 가설 작업장 ... 40
• 1) 부체작업장 ... 40
• 2) 고정작업장 ... 41
• 가) 부체작업장 ... 41
• 나) 고정작업장 ... 42
• 다. 해저착저형 장치에 의한 조사 ... 44
• 라. 와이어 라인방식에 의한 조사 ... 46
• 2. 원위치시험 ... 47
• 가. 표준관입시험(SPT) ... 47
• 나. 정적콘관입시험(CPT) ... 48
• 다. 동적 콘관입시험 ... 51
• 라. 원위치 베인시험 ... 53
• 마. 공내 수평재하시험(pressuremeter) ... 54
• 바. 공내연직재하시험(심층재하시험) ... 56
• 3. 지반조사 방법의 신뢰성 검토 ... 57
• 제 2 절 콘관입시험(Cone Penetration Test) ... 59
• 1. 콘관입시험기 ... 59
• 가. 개요 ... 59
• 나. 콘의 종류 ... 60
• 1) 기계식 콘 ... 60
• 2) 전기식 콘 ... 61
• 가) 피에조콘 ... 61
• 나) 탄성파 탐사콘 ... 63
• 다) 전기전도율 측정콘 ... 63
• 라) 콘 프레셔미터 ... 64
• 3) 기타 ... 65
• 다. 장비 및 시험방법 ... 67
• 1) 장비 ... 67
• 2) 시험방법 ... 68
• 2. 결과의 해석 및 적용 ... 70
• 가. 결과의 해석에 영향을 미치는 요인 ... 70
• 1) 장비 ... 70
• 가) 콘의 크기 ... 70
• 나) 간극수압 측정 필터의 위치 ... 72
• 2) 현장응력 상태 ... 72
• 3) 압축성, 고결성, 입경 ... 72
• 4) 지층구성 ... 73
• 5) 관입속도 ... 73
• 나. 흙의 분류 ... 74
• 다. 비배수 전단강도 ... 79
• 1) 이론적인 해 ... 79
• 2) 경험적 관계 ... 83
• 라. 압밀계수 ... 85
• 마. 과압밀비 ... 89
• 바. 사질토의 상대밀도 ... 90
• 사. 사질토의 내부마찰각 ... 94
• 아. 점성토의 예민비 ... 95
• 자. 콘관입시험을 이용한 변형계수 ... 97
• 1) 점성토의 변형계수 ... 97
• 2) 사질토의 변형계수 ... 97
• 차. 기타 ... 98
• 3. 콘관입시험 결과의 직접 적용 ... 99
• 가. 깊은 기초 ... 99
• 1) 축방향 지지력 ... 99
• 가) Bustamante and Giasenelli (1982) method ... 99
• 나) De Ruiter and Beringen (1979) method ... 102
• 2) 안전율 ... 104
• 나. 얕은 기초 ... 104
• 1) 얕은 기초의 지지력 ... 104
• 2) 침하량 ... 105
• 다. 지반개량 ... 108
• 라. 액상화 ... 109
• 1) 액상화의 정의 ... 109
• 2) 액상화의 평가 ... 110
• 3) 액상화 평가를 위한 제안사항 ... 113
• 4. 국내외 콘관입시험의 현황, 시험실적 및 수요 예측 ... 115
• 가. 국내 지반조사의 현황 및 문제점 ... 115
• 1) 국내의 지반조사 현황 ... 115
• 2) 국내 지반조사의 문제점 ... 117
• 나. 국내외 콘관입시험의 현황 ... 118
• 1) 국내 콘관입시험의 현황 ... 118
• 2) 해외 콘관입시험의 현황 ... 120
• 제 3 절 해양콘관입시험 (Offshore Cone Penetration Test) ... 122
• 1. 개요 ... 122
• 2. 천해용 장비 ... 123
• 3. 심해용 장비 ... 125
• 가. 개요 ... 125
• 나. 다운홀 방식(downhole type) ... 126
• 다. 착저 방식(seabed type) ... 128
• 1) 개요 ... 128
• 2) 표준 콘 방식(normal size rigs) ... 128
• 3) 소형 콘 방식(mini-rigs) ... 132
• 4. 기존 해양콘관입시험의 문제점 및 개선방향 ... 135
• 가. 천해용 해양콘관입시험기의 문제점 ... 135
• 나. 심해용 기존의 해양콘관입시험의 문제점 ... 136
• 제 4 절 최신기술동향 ... 138
• 1. 자동화 시스템 개발 동향 ... 138
• 가. AutoCoson (A. P. Vanden Berg) ... 138
• 나. OptoCone (A. P. Vanden Berg) ... 139
• 2. 다양한 기능을 탑재한 콘관입시험기 ... 141
• 3. 해양시추 및 해양지반조사 장비의 현주소 ... 143
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 145
• 제 1 절 개요 ... 145
• 1. 개발 조건 ... 145
• 가. 국내 해안 및 해양의 연약지반 분포 특성 ... 145
• 1) 해안 및 육지 인근의 연약지반 분포 특성 ... 145
• 2) 우리나라 연근해의 지반 분포 특성 ... 147
• 나. 콘관입시험의 표준 및 지침 ... 149
• 2. 해양콘관입시험기 최종 사양 ... 151
• 가. 대상지반 및 수심 ... 151
• 나. 장비 규모 ... 151
• 다. 장비 부품별 사양 ... 151
• 라. 개발 기술 분류 ... 153
• 제 2 절 연속 관입형 로드(Rod) 및 수납장치 ... 154
• 1. 개요 ... 154
• 2. 연성 로드 시스템 ... 155
• 가. 0.5cm 연성 로드의 제작 ... 155
• 나. 5cm 길이의 연성 로드 와셔 제작 ... 158
• 3. 분리형 강성 로드 시스템 ... 159
• 4. 관절형 강성 로드 시스템 ... 160
• 5. 실내 재료 시험 ... 162
• 가. 개요 ... 162
• 나. 실험 방법 ... 163
• 다. 실험 결과 및 분석 ... 165
• 6. 로드 수납 및 로드 투입 시스템 ... 168
• 가. 휠 드럼형 수납 시스템 ... 168
• 1) 상부 로드 보관용 휠 드럼 Type 1 ... 169
• 2) 상부 로드 보관용 휠 드럼 Type 2 ... 170
• 나. 도넛형 로드 수납장치 ... 171
• 7. 로드 체결 및 분리 시스템 ... 173
• 제 3 절 관입장치 ... 176
• 1. 개요 ... 176
• 2. 연성 로드용 자동 관입 시스템의 설계 및 제작 ... 176
• 3. 강성 로드 연결 장치의 설계 ... 182
• 제 4 절 전체 프레임 ... 186
• 제 5 절 제어, 통신, 화상 처리 장치 ... 189
• 1. 수평 센서 및 통신 장치 ... 189
• 2. 화상 처리 시스템 ... 192
• 3. 주조정장치 ... 194
• 제 6 절 기타 장치 ... 197
• 1. 석션파일을 이용한 저판 시스템 ... 197
• 2. 수평 조정을 위한 3축 지지대 ... 198
• 3. 기압/수압 제어용 압력셀 및 로드 세척장치 ... 200
• 제 7 절 인홀형 탄성파콘 ... 201
• 1. 해양에서 탄성파 탐사콘의 적용성 ... 201
• 가. 개요 ... 201
• 나. 인홀 시험(In Hole Test) ... 202
• 다. 벤더 엘리먼트를 이용한 센서 ... 203
• 1) 개요 ... 203
• 2) 재료 개발 현황 ... 203
• 3) 압전효과 ... 204
• 4) 압전 액츄에이터 ... 205
• 2. 발진기 및 수진기의 기본 모형 연구 ... 207
• 가. Bender Element의 제작 ... 207
• 나. 벤더 엘리먼트 시험 ... 209
• 1) 시험장치 ... 210
• 2) 석고 ... 210
• 3) 콘크리트 ... 212
• 4) 공진주 시험 ... 215
• 5) 카올리나이트 ... 218
• 3. 탄성파 탐사콘 장착 모형시험 ... 221
• 가. 탄성파콘 Type 1 ... 221
• 나. 탄성파콘 Type 2 ... 222
• 다. 탄성파콘 Type 3 ... 224
• 라. 탄성파콘 Type 4 ... 225
• 마. 탄성파콘 Type 5 ... 226
• 4. 벤더를 이용한 인홀형 탄성파콘 ... 227
• 가. 최종 사양 ... 227
• 나. 시작품 제작 ... 227
• 다. 최종 탄성파 콘 ... 229
• 제 8 절 검증시험 ... 233
• 1. 1차 검증 시험 - 연성 로드 및 휠 드라이브 시스템 ... 233
• 가. 개요 ... 233
• 나. 실험 조건 ... 233
• 다. 실험 방법 ... 236
• 라. 실험 결과 ... 241
• 1) 0.5cm 연성 로드 시스템 ... 241
• 2) 5cm 연성 로드 시스템 ... 242
• 3) 10cm 자동 연결식 강성 로드 시스템 ... 243
• 4) 요약 ... 244
• 2. 2차 검증 시험 - 강성 로드 및 유압시스템 ... 246
• 가. 개요 ... 246
• 나. 실험 방법 ... 248
• 다. 실험 결과 ... 252
• 1) 제작 장비의 작동 ... 252
• 2) 콘관입시험 결과 ... 252
• 3. 3차 검증 시험 - 관절형 로드 및 로드 보관 휠 ... 253
• 가. 개요 ... 253
• 나. 실험 방법 ... 255
• 다. 실험 결과 ... 260
• 4. 4차 검증 시험 - 외관 및 수밀 시스템 ... 261
• 5. 5차 검증 시험 - 최종 해상 시험 ... 262
• 가. 개요 ... 262
• 나. 실험 방법 ... 265
• 다. 실험 결과 ... 268
• 제 4 장 연구개발 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 271
• 제 1 절 연구개발 목표 달성도 ... 271
• 1. 연구 성과 ... 271
• 가. 지적재산권 확보 ... 271
• 나. 논문 발표 ... 272
• 다. 현장 시연회 개최 ... 273
• 2. 연구 목표의 달성도 ... 275
• 제 2 절 관련 분야 기여도 ... 277
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 279
• 제 1 절 활용 계획 ... 279
• 1. 연구개발 결과의 활용계획 ... 279
• 2. 기술 실시 방안 ... 279
• 제 2 절 추가 연구의 필요성 ... 280
• 제 6 장 참고문헌 ... 283