초록 ▼

핵심기술
터널의 발파진동 최소화를 위한 워터젯을 이용하여 터널 최외곽면에 자유면을 형성하는 프레임 기반 선행절삭 장비 개발
사업화 배경
경제 발전은 거대 도시를 구축하고, 거대 도시의 발전은 도심의 효율적 활용을 위해 지하공간 건설을 증가시키며, 더욱이 우리나라와 같이 좁은 국토를 가진 국가들에서는 국토의 효율적인 활용을 위해 도심지내 지하공간을 많이 구축하고 있음.
도심지 내의 지하 공간 건설을 위한 공사는, 시공과정에서 발생하는 진동, 소음 때문에 주변 건물 균열, 지반 붕괴, 민원 악화 등의 심각한 사회문

핵심기술
터널의 발파진동 최소화를 위한 워터젯을 이용하여 터널 최외곽면에 자유면을 형성하는 프레임 기반 선행절삭 장비 개발
사업화 배경
경제 발전은 거대 도시를 구축하고, 거대 도시의 발전은 도심의 효율적 활용을 위해 지하공간 건설을 증가시키며, 더욱이 우리나라와 같이 좁은 국토를 가진 국가들에서는 국토의 효율적인 활용을 위해 도심지내 지하공간을 많이 구축하고 있음.
도심지 내의 지하 공간 건설을 위한 공사는, 시공과정에서 발생하는 진동, 소음 때문에 주변 건물 균열, 지반 붕괴, 민원 악화 등의 심각한 사회문제를 야기하며, 우리나라의 경우 실례로, 부산 금정터널을 시공할 당시 인접한 지하철 시설과 만덕 2터널 때문에 진동과 소음을 최소화해야 했고, 이를 위해 발파 규모를 최소화할 수밖에 없어, 1회 발파로 50㎝ 정도밖에 굴진하지 못하여 공사기간이 늘어나고 비용이 급증하는 문제를 야기한 경우가 있음.
이러한 문제를 해결하고 도시 공간의 효과적 관리 및 재편이라는 국가 전략 목표의 달성을 위해서는 도심 지하공간의 건설에 있어 진동과 소음을 획기적으로 줄일 수 있는 신기술 공법의 개발이 절실한 상태에 있음.
최종목표
프레임 기반 파일럿 장비의 현장시험을 통해 본 공법의 우수성을 입증하고, 입증된 현장시험 데이터를 토대로 건설신기술 인증을 신청하여, 건설신기술 등록에 발맞추어 양산모델의 설계를 통해 조기에 사업화 성공 궤도에 진입하는 것을 목표로 함
워터젯 굴착공법의 노즐개량 및 펌프시스템 최적화 설계, 프레임 최적화 설계를 통하여 차량에 장착하여 실제 터널에서 시험시공으로 현장검증을 시행하는 등 본 연구개발의 목표는 저진동, 저소음 및 고안정성 확보를 위한 친환경 터널굴착장비(Water Jet)를 개발하는데 있음
사업화 내용 및 결과
터널의 발파진동 최소화를 위한 워터젯을 이용한 프레임 기반 선행 절삭 장비를 개발함에 있어, 연차 목표로 신기술 인증을 위해 실제 터널 현장에서 적용 가능한 프레임 기반 파일럿 굴착 장비를 개발하는 것이었다. 그 성과로 국내 특허 등록 1건, 특허 출원 2건, 국내 논문게제 및 학술회 발표 4건, 국외 학술회 발표 11건 등 무형적 성과가 있었다. 또한 사업화를 달성하기 위하여 장비의 실용화 및 제품화를 조기에 달성하기 위하여 파일럿 장비로 모의 현장 시험을 실시하여 장비의 안정성 및 실규모 터널 크기의 장비에서 발생 가능한 문제점에 대하여 장비를 개량 하였으며, 발파 진동의 저감 효과를 입증하였다. 또한, 장비의 국산화(노즐 국산화)를 실현 하였으며, 실규모 터널에 적용 가능한 프레임을 설계 및 제작하였고, 차량에 탑재 하였다. 연구결과의 사업화를 위하여 도심지 광역철도(GTX)의 설계반영을 위하여 협의 중에 있으며, 터널 공사 물량의 확보 및 석산, 광산개발 업체들과 사업화를 논의 중에 있음.
핵심개발 기술의 의의
기존의 워터젯이 돌을 절삭, 가공하기 위한 용도로 사용되던 것을 터널을 굴착하는 분야로 확대하여 적용하였음.
기존의 사용되던 워터젯용 노즐을 사용용도에 맞도록 개량하였으며, 수입에 의존하던 노즐의 국산화를 추진함.
실규모 터널 현장에 적용하기 위한 워터젯을 이용한 프레임 기반 선행 절삭 장비를 개발하기 위하여 피난 연락갱 규모의 파일럿 프레임 장비를 설계/제작하여 모의 현장 실험을 통하여 기계의 작동상의 이상 유무 및 개선 사항을 파악하여 실규모 프레임 기반 선행 절삭 장비를 설계/제작하였음.
프레임 기반 선행 절삭 장비는 이동성을 위하여 차량에 탑재 가능하도록 설계/제작 되었으며, 기존 도로에서 이동시 도로 시설물에 방해되지 않도록 유압을 이용하여 장비를 접거나 펼칠 수 있으며, 터널의 진행 방향에 따라 각도를 조절할 수 있도록 10~15˚도의 회전이 가능하도록 하였음.
적용 분야
현재 사업화를 추진하고 있는 워터젯 굴착장비는 터널분야에 국한되어 개발을 하고 있으나, 기술개발을 하면서 축적된 노하우를 기반으로 타 산업으로의 확대 적용이 가능함.
적용 가능한 타 산업으로는 교량, 고가도로, 도로의 해체 및 개/보수, 노면의 해체 및 개/보수 등의 보수보강 분야에 적용가능하며, 도심지에 건설되는 대규모 구조물의 기초공사를 위한 터파기에 적용 가능함.

목차 Contents

• 제출문 ... 1
• 2012년 연구개발특구 특구기술사업화사업 최종보고서 초록 ... 2
• 2012년 연구개발특구 특구기술사업화사업 주요 성과 ... 9
• 목차 ... 14
• 표 목차 ... 16
• 그림 목차 ... 17
• 제 1 장 서 론 ... 19
• 제 1 절 과제의 개요 ... 19
• 1. 사업화 추진배경 ... 19
• 가. 산업의 특성 ... 19
• 나. 산업의 성장성 ... 20
• 다. 경기변동의 특성 ... 21
• 라. 경쟁요소 ... 21
• 마. 관련법령 또는 규제사항 ... 21
• 바. 활용방안 ... 22
• 2. 사업화 대상기술 ... 25
• 가. 본 과제와 사업화대상기술의 연관성 ... 25
• 나. 사업화대상기술의 개요 ... 28
• 다. 사업화대상기술의 핵심경쟁요인 ... 34
• 라. 사업화대상기술의 지식재산권 현황 ... 37
• 마. 사업화대상기술의 현재 개발수준 및 상품화 요구수준 ... 37
• 제 2 절 국내·외 관련 기술의 현황 ... 38
• 1. 국내 기술 개발 현황 ... 38
• 2. 국외 기술 개발 현황 ... 39
• 제 3 절 기술개발 시 예상되는 기술적·경제적 파급 효과 ... 41
• 1. 본 기술개발에 따른 경제적 효과로서의 예상수익 ... 42
• 2. 생산성 효과에 따른 비용절감 효과 ... 43
• 제 2 장 과제 수행의 내용 및 결과 ... 44
• 제 1 절 최종 목표 및 평가 방법 ... 44
• 1. 최종목표 ... 44
• 2. 사업화제품의 평가방법 및 평가항목 ... 44
• 가. 기술개발목표(70%) ... 44
• 나. 마케팅/매출 목표(30%) ... 46
• 제 2 절 연차별 개발 내용 및 개발 범위 ... 48
• 1. 1차년도 ... 48
• 가. 개발목표 ... 48
• 나. 개발내용 및 범위 ... 48
• 다. 마케팅 목표 또는 계획 ... 50
• 2. 2차년도 ... 52
• 가. 개발목표 ... 52
• 나. 개발내용 및 범위 ... 52
• 다. 마케팅 목표 또는 계획 ... 53
• 제 3 절 유형적 발생품(연구시설, 연구장비 등) 구입 및 관리 현황 ... 54
• 제 3 장 결과 및 사업화 계획 ... 55
• 제 1 절 사업화 기술개발 최종 결과 ... 55
• 1. 사업화 기술개발 추진 일정 ... 55
• 가. 1차년도 ... 55
• 나. 2차년도 ... 56
• 2. 사업화 기술개발 추진 실적 ... 57
• 가. 1차년도 ... 57
• 나. 2차년도 ... 59
• 3. 사업화 결과의 유형 및 무형 성과 ... 61
• 가. 지식재산권 ... 61
• 나. 논문 게재/발표 ... 62
• 다. 장비개량 ... 80
• 라. 현장검증 ... 122
• 마. 건설 신기술 ... 133
• 제 2 절 사업화 추진 체계 ... 135
• 1. 추진전략 및 체계 ... 135
• 가. 추진전략 ... 135
• 나. 사업화 추진계획 ... 139
• 제 3 절 시장 현황 및 사업화 전망 ... 154
• 1. 시장동향 ... 154
• 가. 국내시장 ... 154
• 나. 해외시장 ... 156
• 다. 사업화제품 시장규모 ... 158
• 라. 본 기술을 보유하고 있는 국내외 회사 ... 159
• 마. 본 기술과 경쟁기술 경쟁력 비교 ... 159
• 바. 터널굴착 공법 비교 ... 160
• 사. 매출 실적 및 계획 ... 161
• 아. 무역수지 개선효과 ... 162
• 제 4 절 고용 창출 효과 ... 163
• 끝페이지 ... 164