초록 ▼

III. 연구개발의 내용 및 범위
1. 1차년도 연구개발 내용 및 범위
○ 문헌분석 및 요구성능 도출
• 기존 설계 및 시공 자료를 통한 기존 공법의 시공상 애로 사항 파악 및 해결 대안 모색(수로터널을 중심으로)
• 생산방식 및 재료특성에 따른 곡면부재 성능 분석
• 다양한 하중조건에 대한 복합소재 곡면패널의 수치 해석적 거동
○ 복합소재 곡면패널 설계
• 복합소재 곡면패널 적층설계
• 요구성능별 최적 단면 설계
• 연결방안 비교검토
• 복합소재 곡면패널 재료 도출
○ 복

III. 연구개발의 내용 및 범위
1. 1차년도 연구개발 내용 및 범위
○ 문헌분석 및 요구성능 도출
• 기존 설계 및 시공 자료를 통한 기존 공법의 시공상 애로 사항 파악 및 해결 대안 모색(수로터널을 중심으로)
• 생산방식 및 재료특성에 따른 곡면부재 성능 분석
• 다양한 하중조건에 대한 복합소재 곡면패널의 수치 해석적 거동
○ 복합소재 곡면패널 설계
• 복합소재 곡면패널 적층설계
• 요구성능별 최적 단면 설계
• 연결방안 비교검토
• 복합소재 곡면패널 재료 도출
○ 복합소재 곡면패널 제작 공정 분석
• 곡면패널 제조공정 및 성형방법 분석
• 곡면패널 최적 생산방식 및 재료 도출
• 구조용 곡면 패널 상세 도출
• 복합재료 곡면패널 제조장치 설계
• 핵심부품 수배 및 구입
○ 대상 구조물 설계
• 연구대상 구조물의 개념설계
2. 2차년도 연구개발 내용 및 범위
○ 복합소재 곡면패널 제작 공정 확립 및 제조설비 구축
• 곡면패널 제작설비 설계보완
• 곡면패널 제작 설비 시험 가동
• 곡면패널 시작품 제작 및 보완
• 각 단계별 시험용 부재 제작 및 패널 보완제작
○ 복합소재 곡면패널의 역학적 성능 검증 및 개선
• 복합소재 곡면패널 단위부재의 역학적 기본 성능 요소 실험
• 복합소재 곡면패널 부재 간 연결방안 도출
• 요구성능별 단면 보강 방안 정립
○ 복합소재 곡면패널 단위부재 내구성 평가 및 보완방안
• 복합소재 곡면패널 단위부재 내구성 평가시험
• 복합소재 곡면패널 내구성능 보완 방안 도출
○ 터널 FULL ARCH 형상 최적화
• 라이닝 세그먼큰 접합개소 및 위치 최적화
• 시공단계와 연계된 다양한 아취형상에 대한 구조적 안정성 검토
• 다단 곡클반경 최적 ARCH구조 도출
○ 곡면인발 패널의 사용성 및 차별화 방안 확립
• 기존제품과 경제성 및 기술적 차별화방안 검토
• 콘크리트의 뒤채움 방안 및 현장 시공성 확보방안
• 복합소재 곡면패널의 시장성 제시
• 저 탄소 녹색성장 연계방안 제시
3. 3차년도 연구개발 내용 및 범위
○ FRP 곡면패널 실용화 설비 완성
• 실대형 곡면패널 생산을 위한 설비 보완
• 연결부 처리 방안(지지력 및 방수능 확보)
• 시공 공정을 고려한 상세 보완
○ 구조물 보완 설계 및 활용방안 제시
• 요구성능 및 규모별 구조물 보완설계
• 복합소재 곡면패널의 활용방안 제시
• 활용성 검증을 위한 곡면패널 제작
• 에너지 소비량과 CO2 배출량 최신버전 산정
○ 곡면 FRP 부재를 이용한 underpass 구조물 실대형재하실험 및 구조적 안정성 평가
• 실대형 구조 실험체 및 실험 지그 제작
• 실험체에 대한 시편시험
• 곡면 FRP 부재를 이용한 UNDERPASS 구조물 하증재하 시험
○ 내화성능 및 곡면 FRP 제품 균질성 평가
• FRP 복합소재의 자기소화 특성 평가
• 내열 및 내연 특성 평가 및 고찰
• 화재시나리오별 콘크리트 부재 내부 온도분포 변화 고찰
• SEM 촬영을 통한 곡면 FRP 제품 부분별 균질성 평가
○ CPC 부재 시공공정 개발
• CPC 제작 공정
• CPC 운반 및 조립 공정
• CPC 시장 장비 및 시공 방법 제시
○ CPC 부재 설계 • 시공 지침 작성
• CPC 부재 설계 • 시공 지침 작성

Abstract ▼

Steel materials and concretes that are traditional construction materials has been widely used in the province of structure construction. However, based on recent trend of larger structures, there are increasing interest in development of alternative construction materials that can helps problems of

Steel materials and concretes that are traditional construction materials has been widely used in the province of structure construction. However, based on recent trend of larger structures, there are increasing interest in development of alternative construction materials that can helps problems of traditional constructional materials, such as corrosion and heavyweight. Furthermore, the domestic and foreign focused on maximizes energy efficiency and reduce CO2.
Thus, Fiber Reinforced Polymer (hereinafter called the "FRP") perceibe as new constructional material to replace steel material and concrete.
FRP that has characteristics of anti-corrosion and it cna dramatically reduces maintenance cost is to the fore in many sectors. However, there is lack of study in curved FRP that can utilize in arch, turner, bridge, and so on. In this stage, only study regarding curved material focused on precast concrete.

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 14
• Contents ... 15
• 목차 ... 19
• 제 1 장 서론 ... 23
• 제 1 절 연구배경 및 목적 ... 23
• 제 2 절 연구개발의 필요성 ... 23
• 제 3 절 연구목표 및 내용 ... 25
• 1. 최종목표 ... 25
• 2. 1차년도 연구목표 ... 26
• 3. 2차년도 연구목표 ... 27
• 4. 2차년도 연구목표 ... 28
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 29
• 제 1 절 국내기술 및 산업동향 ... 29
• 제 2 절 국외기술 및 산업동향 ... 31
• 제 3 절 특허 동향 ... 35
• 제 3 장 1차년도 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 36
• 제 1 절 곡면패널 단면설계 ... 36
• 1. 수로터널의 분류 및 특성 ... 36
• 2. 국내 수로터널 현황 및 제원 ... 37
• 3. 수로터널의 특성 및 손상형태 ... 45
• 4. 유한요소해석 ... 47
• 제 2 절 곡면패널 적층 설계를 위한 탄성계수 추정 ... 52
• 1. 개요 ... 52
• 2. 사용재료 및 구조 ... 52
• 3. 탄성계수 추정 방법 ... 53
• 4. FRP 재료의 종방향 탄성계수 산정 ... 54
• 5. FRP 재료시험 ... 61
• 제 3 절 복합재료 곡면패널 제작 공정분석 ... 65
• 1. 복합재료 특성 ... 65
• 2. 복합재료 구성요소 및 성형방법 분석 ... 67
• 3. 곡면패널 생산을 위한 성형방법 및 재료도출 ... 76
• 4. 복합재료 시험방법 ... 81
• 5. 구조적인 연결방안 ... 84
• 6. 구조용 곡면패널 상세 도출 ... 88
• 제 4 절 복합재료 곡면패널 제조공정 및 제조장치 설계 ... 96
• 1. 복합소재 곡면패널 인발성형 제조 공정 ... 96
• 2. 시작품용 복합소재 곡면 패널 인발성형 제조 장치 ... 97
• 3. 곡면패널 시작품 제작 ... 102
• 4. 복합재료 곡면 패널 자동화 제작 장치 설계 ... 107
• 제 5 절 곡면패널 시작품을 활용한 터널 Liner 성능평가 ... 110
• 1. 곡면패널 터널 Liner의 대형 하중재하실험 ... 110
• 2. 복합소재 곡면패널 시제품을 활용한 수로터널 해석 및 결과분석 ... 114
• 제 4 장 2차년도 연구개발 수행 내용 결과 ... 125
• 제 1 절 복합재료 곡면패널 제조설비 구축 ... 125
• 1. 복합소재 곡면패널 자동화 제작 장치 ... 125
• 2. 복합소재 곡면패널 자동화 제작 장치 시험가동 ... 142
• 제 2 절 FRP 패널 역학적 성능 ... 154
• 1. 역학적 기본 성능 실험 ... 154
• 2. 부재간 연결방안 도출 ... 159
• 3. 요구성능별 단면 보강방안 정립 ... 171
• 제 3 절 FRP 패널 내구성 평가 및 보완방안 ... 192
• 1. 개요 ... 192
• 2. 내구성 평가 및 보완방안 ... 192
• 제 4 절 터널구조물 방수공 개요 ... 202
• 1. 지중굴착식 터널구조물 방수 ... 202
• 2. 쉴드 TBM 터널구조물 방수 ... 204
• 3. 개착식 터널구조물 방수 ... 206
• 4. 곡면 FRP 부재를 이용한 터널 구조물 방수공 ... 208
• 제 5 절 곡면 FRP와 콘크리트 합성부재 아치형상 최적화 ... 210
• 1. 수치해석기법을 이용한 수로터널 형상별 수체해석 ... 210
• 2. 수로터널 내진해석 ... 224
• 3. FRP 접합수 위치 분석 ... 232
• 제 6 절 복합소재 곡면패널 실용화 방안 ... 236
• 1. 복합소재 곡면패널 시장성 ... 236
• 2. 기존제품과의 차별화 ... 236
• 3. 시공방안 ... 249
• 제 5 장 3차년도 연구개발 수행 내용 및 결과 ... 251
• 제 1 절 복합재료 곡면패널 제작설비보완 및 곡면패널 제작 ... 251
• 1. 복합소재 곡면패널 자동화 제작 장치 보완 ... 251
• 2. 곡면패널 제작 ... 260
• 제 2 절 구조물 실대형 재하실험 및 구조적 안정성 평가 ... 264
• 1. 수치해석기법을 이용한 개구형 곡면 FRP와 콘크리트 합성부재 역학적 거동분석 ... 264
• 2. 중공형 곡면 FRP 부재를 이용한 underpass 구조물 하중재하 시험 및 거동분석 ... 273
• 3. FRP-콘크리트 합성부재의 동결융해 영향 평가 ... 281
• 제 3 절 내화성능 및 곡면 FRP제품 균질성 평가 ... 286
• 1. FRP 복합소재의 자기소화 특성 평가 ... 286
• 2. 화재시나리오별 콘크리트 부재 내부 온도분포 변화 ... 290
• 3. X-Ray CT 촬용을 통한 곡면 FRP 부재 균질성 평가 ... 296
• 4. SEM 분석을 통한 FRP 패널의 균질성 평가 ... 307
• 제 4 절 구조물 보완 설계 및 활용방안 ... 312
• 1. 요구성능에 따른 구조물 상세 설계 ... 312
• 2. 규모별 구조물 상세 설계 ... 349
• 3. 연결부 처리방안 ... 373
• 4. 복합소재 곡면패널 활용방안 ... 376
• 5. 저탄소 녹색성장 ... 381
• 제 5 절 CPC 부재 시공공정 개발 ... 387
• 1. CPC 제작 공정 ... 387
• 2. CPC 운반 및 조립공정 ... 389
• 3. CPC 시공 장비 및 시공방법 제시 ... 390
• 제 6 장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도 ... 394
• 제 1 절 연구개발 수행 진도율 ... 394
• 제 2 절 연구개발 목표의 달성도 ... 397
• 제 3 절 연구개발결과의 관련분야 기여도 ... 403
• 제 7 장 연구개발결과의 활용계획 ... 404
• 제 1 절 연구결과의 활용방안 ... 404
• 제 2 절 사회.경제적 파급효과 ... 405
• 제 8 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 406
• 제 1 절 해외 관련논문 ... 406
• 제 2 절 인터넷 정보 ... 407
• 제 9 장 참고문헌 ... 408
• 부록 ... 415
• CPC 부재 설계 및 시공지침(안) ... 415
• 연구과제 홍보 관련 ... 425
• 끝페이지 ... 433