초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 최종목표는 완전한 절연보강재인 GFRP 보강근의 재료/설계/해석 기술과 강섬유보강 콘크리트 재료/설계/해석 기술을 융합하여 신호교란이 없는 고성능 프리캐스트 슬래브 궤도의 개발임.
본 연구를 통해 철도 궤도의 단점으로 지적되는 내부 이형철근 및 긴장 강선에 의한 신호교란 및 균열로 인한 철근의 부식과 전식문제를 극복하며 추가적인 절연작업이 불필요한 슬래브 궤도를 개발하고자 함. 또한 이전의 철도 궤도의 현장타설시 발생되는 문제를 개선하기 위해 프리캐스트 슬래브 궤도 제작 기술을 활용하여

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구의 최종목표는 완전한 절연보강재인 GFRP 보강근의 재료/설계/해석 기술과 강섬유보강 콘크리트 재료/설계/해석 기술을 융합하여 신호교란이 없는 고성능 프리캐스트 슬래브 궤도의 개발임.
본 연구를 통해 철도 궤도의 단점으로 지적되는 내부 이형철근 및 긴장 강선에 의한 신호교란 및 균열로 인한 철근의 부식과 전식문제를 극복하며 추가적인 절연작업이 불필요한 슬래브 궤도를 개발하고자 함. 또한 이전의 철도 궤도의 현장타설시 발생되는 문제를 개선하기 위해 프리캐스트 슬래브 궤도 제작 기술을 활용하여 시공 또는 보수·보강 공사에서 발생 되는 위험 요소를 제거하고, 대량생산 및 시공 효율 향상에 따른 공사비용 저감이 가능한 것으로 평가됨. 절연 보강재인 GFRP를 활용하여 구조적 성능 개선 및 신호교란 없는 프리캐스트 슬래브 적용 기술 및 설계기법을 제안 및 도출하고, 철도 운행에 따른 진동에 의한 균열과 건조수축 및 온도차에 의한 균열은 강섬유를 통해 제어함으로서 두 기술의 융합을 통해 신호교란이 없는 고성능 프리캐스트 슬래브 궤도의 기술 및 제품개발을 개발하고자 함.

□ 연구개발성과
본 연구의 최종 목표는 “신호교란 없는 GFRP와 섬유보강콘크리트의 융합기술을 통한 프리캐스트 슬래브 궤도의 개발”로 다음과 같은 연구개발 성과를 도출
▪ 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 적용을 위한 FRP 및 섬유보강콘크리트 요소기술 개발
· 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 적용을 위한 FRP보강근 보강기술 개발
· 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 적용을 위한 섬유보강 콘크리트 개발
· GFRP 및 섬유보강 슬래브 궤도 설계법 개발
▪ GFRP보강근과 섬유보강콘크리트 슬래브 궤도 융합기술 개발
· 섬유보강 프리캐스트 궤도 슬래브 개발
· 섬유보강 궤도슬래브 설계법 개발
· GFRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 개발
· GFRP 및 섬유보강 슬래브 설계 및 신호교란 성능 평가
▪ GFRP 및 섬유보강콘크리트 융합 궤도 슬래브 시제품 제작 및 성능 평가
· 신호교란 없는 FRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 시제품 설계 및 개발
· 신호교란 없는 GFRP보강근과 섬유보강 콘크리트 융합 프리캐스트 궤도 시제품 성능 평가

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
□ 활용계획
▪ 토목구조물 및 사회기반시설 FRP보강근 활용성 확대
▪ 섬유보강콘크리트의 유동성과 인장성능을 고려한 최적 배합비를 제시하고, 사용성 확대를 위한 국내 시방기준 및 설계기준 제정을 위한 기반 자료로 활용
▪ FRP와 섬유보강콘크리트 기술을 융합한 설계기법 및 토목기술의 확장 적용

□ 기대효과
▪ FRP와 섬유보강콘크리트의 융합기술을 통한 건설기술의 발전
▪ 건설소재로의 GFRP와 강섬유보강콘크리트 융합 신기술의 건설산업 확대
▪ 고성능 및 경량 재료 활용에 따른 구조부재의 경량화 및 단면 축소로 시공성 및 공사비용 절감
▪ 철도 궤도 시스템의 안전성 확보 및 고속화

(출처 : 요약문 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 6
• 목차 ... 7
• 표목차 ... 10
• 그림목차 ... 13
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 21
• 제1절 고품질 시공을 위한 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도 ... 21
• 제2절 FRP보강근의 적용 필요성 ... 22
• 제3절 섬유보강 콘크리트의 적용 필요성 ... 23
• 제4절 신호교란 없는 프리캐스트 슬래브 궤도 개발 ... 24
• 제2장 연구수행내용 및 성과 ... 26
• 제1절 신호교란 문제 해결을 위한 설계개념 수립 ... 26
• 가. 철도 궤도 신호교란 현황 ... 26
• 나. 현행 궤도설계기준 및 시공체계상의 신호교란 제어방법 분석 ... 27
• 다. 고속철도용 슬래브 궤도의 신호교란 매커니즘 ... 28
• 라. 신호교란에 의한 궤도회로 수신전압 저하현상 방지를 위한 설계개념 정의 ... 37
• 제2절 신호교란 문제해결을 위한 단위기술 : FRP 보강근 보강 기술 ... 44
• 가. FRP 보강근의 재료 평가 및 적용 기술 ... 44
• 나. FRP 보강근의 내구성능 평가 ... 65
• 다. 구조부재 성능 실험 및 검증 ... 74
• 제3절 신호교란 문제해결을 위한 단위기술 : 섬유보강콘크리트 기술 ... 97
• 가. 섬유보강콘크리트 배합 선정 ... 97
• 나. 섬유보강콘크리트의 구조 및 절연성능 평가 ... 114
• 다. 구조부재 성능 실험 및 검증 ... 121
• 제4절 신호교란 문제해결을 위한 단위기술 : 설계기술 ... 141
• 가. FRP 보강근 활용 설계기준 분석 ... 141
• 나. FRP 보강근 활용 설계법 제시 ... 141
• 다. 섬유보강콘크리트 설계기준 분석 ... 154
• 라. 섬유보강콘크리트 활용 설계법 제시 ... 160
• 제5절 시제품개발과 사업화계획 ... 166
• 가. 신호교란 없는 프리캐스트 슬래브 궤도 시제품 설계 (성과목표 3-2-1, 3-3-1, 6-2-1, 7-1-1, 7-1-2, 7-1-3) ... 166
• 나. 시제품의 구조성능 평가 시험 (성과목표 3-1-1, 9-1-1) ... 170
• 다. 시제품의 절연성능 평가 시험 (성능목표 8-3-2, 9-2-1) ... 175
• 라. 사업화 계획 ... 180
• 제3장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 193
• 제1절 연구목표 달성도 ... 193
• 가. 총괄 목표 기준표 ... 193
• 나. 목표달성도 ... 196
• 다. 양적성과 달성 ... 198
• 라. 목표달성 자체평가서 ... 199
• 제4장 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 202
• 제1절 추가연구 필요성 ... 202
• 가. 프리캐스트 콘크리트 슬래브 궤도의 충전층 안정화에 대한 연구 ... 202
• 나. 진동 저항성능 향상한 고내구성의 신호교란 없는 프리캐스트 슬래브 궤도 개발 ... 202
• 다. 사업화를 위한 추가 연구 ... 203
• 제2절 활용계획 ... 203
• 가. 섬유보강 콘크리트 사용성 확대를 위한 기반자료 ... 203
• 나. 철도 운송 시스템의 신뢰성 확보 ... 203
• 제5장 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 204
• 제6장 참고문헌 ... 207
• 끝페이지 ... 210