초록 ▼

▪ 연구의 배경/목표
- 전 국토의 64%가 산악지형으로 이루어져 있는 우리나라는 산업 및 도시의 발달에 따른 새로운 택지조성, 도로개설 및 산업기지 건설, 대규모 주택단지 개발 등으로 자연 사면을 변형시키는 규모나 빈도가 증가하고 있음. 최근에는 기상이변에 의한 집중호우가 빈번히 발생하여 절취사면에서 낙석이 발생할 위험이 더욱 높아지고 있음. 국내 절개면 낙석 방지 대책 공법으로 주로 적용되는 낙석방지 울타리(약 70%)에 대한 설계기준에는 낙석의 질량과 흡수에너지가 한 가지 등급으로만 정의되어 있는 반면에 미국과 유럽의 설

▪ 연구의 배경/목표
- 전 국토의 64%가 산악지형으로 이루어져 있는 우리나라는 산업 및 도시의 발달에 따른 새로운 택지조성, 도로개설 및 산업기지 건설, 대규모 주택단지 개발 등으로 자연 사면을 변형시키는 규모나 빈도가 증가하고 있음. 최근에는 기상이변에 의한 집중호우가 빈번히 발생하여 절취사면에서 낙석이 발생할 위험이 더욱 높아지고 있음. 국내 절개면 낙석 방지 대책 공법으로 주로 적용되는 낙석방지 울타리(약 70%)에 대한 설계기준에는 낙석의 질량과 흡수에너지가 한 가지 등급으로만 정의되어 있는 반면에 미국과 유럽의 설계기준에는 낙석의 질량과 흡수에너지를 다양한 성능등급에 따라 분류하여 현장 여건에 맞게 적절한 시설물이 설치되도록 하고 있음.
- 본 연구는 국내 낙석 무게 분포를 고려하여 설계기준 낙석의 질량과 에너지를 세분화하여 성능등급을 제시하고 가장 수요가 많을 것으로 예상되는 성능등급 낙석방지 울타리를 개발하는 것을 목표로 함. 현장 여건을 고려한 적절한 낙석방지 울타리의 설치로 인명피해와 재산손실 방지의 효과를 높일 수 있을 것으로 예상됨.
▪ 연구 내용
- 국내 여건을 고려한 낙석방지 울타리 성능등급 제시
국내 낙석 현황분석과 국내/외 설계기준 검토를 통하여 국내여건에 적합한 합리적인 낙석방지 울타리 성능등급과 평가방법 제시
- 기존 낙석방지 울타리 성능평가
· 구성부재 정적 실험을 통한 시뮬레이션 재료모델결정
컴퓨터 시뮬레이션의 정밀도 향상과 낙석방지 울타리 구성부재인 철선, 와이어 로프, 강재 등의 특성을 파악하기 위하여 UTM을 이용한 정적시험이 수행됨
· Full Scale 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 기존 낙석방지 울타리 성능평가
충돌 시뮬레이션에 가장 광범위하게 사용되고 있는 LS-DYNA 프로그램을 사용하여 기존의 고속도로용 낙석방지 울타리에 대하여 충돌해석을 수행함. 해석결과 기존의 고속도로용 낙석방지 울타리가 50kJ의 충돌에너지를 흡수할 수 있는 것으로 파악됨
· 실물충돌 시험을 통한 기존 낙석방지 울타리 성능평가
낙석방지 울타리에 대한 실물충돌 시험을 위하여 길이 11m, 높이 2m, 폭 2m의 콘크리트 기초를 시공하고 실물크기의 낙석방지 울타리를 설치하였고 0.365ton의 인공낙석을 14m높이에서 낙하시켰음. 낙석에너지 50kJ에 대한 실물충돌 시험 결과 기존의 고속도로용 낙석방지 울타리가 충돌에너지를 성공적으로 흡수하였음.
- 기존 낙석방지 울타리 최대 성능 검토
· Calibrate된 시뮬레이션 모델을 이용한 낙석방지 울타리 최대성능 검토
시뮬레이션 모델을 실물충돌 시험 결과에 Calibration하여 수정된 해석모델을 이용하여 기존의 고 고속도로용 낙석방지 울타리의 최대 성능을 파악함. 시뮬레이션에 의한 기존 고속도로용 낙석방지 울타리의 최대성능은 64kJ인 것으로 파악됨
- EL2 등급(낙석 에너지 소산성능 100kJ) 낙석방지 울타리 개발
· 최대성능 검토 결과 이용 개선 방안 도출
낙석의 관통방지를 위한 와이어로프 간격유지 장지 길이 연장, 낙석에너지를 추가로 소산시킬 수 있는 에너지 소산장치 추가 필요
· Pipe 변형을 이용한 에너지 소산장치(PD-EAE) 개발
정적시험과 시뮬레이션을 이용한 PD-EAE 에너지 소산성능 파악
· PD-EAE를 적용한 Full Scale 컴퓨터 시뮬레이션
PD-EAE를 낙석충돌 에너지가 집중되는 와이어 로프에 경간당 2개식 적용한 시뮬레이션 수행, 시뮬레이션 결과 100kJ의 낙석에너지 성공적으로 소산
· PD-EAE를 적용한 실물충돌 시험
PD-EAE를 낙석충돌 에너지가 집중되는 와이어 로프에 경간당 2개식 적용한 실물충돌 시험 수행,
, 실물충돌 시험 결과 100kJ의 낙석에너지 성공적으로 소산
▪ 기대효과
- 현장여건을 고려한 낙석방지 울타리에 대한 설계기준 성능등급 제시로 적절한 성능의 낙석방지 울타리가 적절한 장소에 설치되도록 유도하여 인명피해와 재산손실 감소
- 재품 성능평가를 위한 실물낙하시험 기반시설이 준비되지 못한 국내 현실을 고려하면 컴퓨터 시뮬레이션에 의한 성능평가 방법은 연구개발에 필수적인 요소가 되므로 컴퓨터 시뮬레이션 구조해석 Know-How 축적
- 개발된 EL2 등급 낙석방지 울타리는 현장에 즉시 반영 가능
- 연구결과에 의해 개발된 기술의 실용화 및 산업화를 추진하여 관련 산업계(토목 부대시설 분야)의 활성화에 기여하고 낙후된 지역 산업기반 육성

목차 Contents

• 일반연구자지원사업 최종(결과)보고서 ... 1
• 목차 ... 3
• I. 연구결과 요약문 ... 4
• II. 연구내용 및 결과 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 5
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 5
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 6
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야에의 기여도 ... 9
• 5. 연구결과의 활용계획 ... 10
• 6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 10
• III. 연구성과 ... 12