초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 제안연구의 최종목표는 토양 미생물의 발효반응 기반 바이오폴리머를 이용한 사질토층의 액상화 저항 강도 증진 원천기술 개발이다. 이를 위한 세부목표는 다음과 같다.
1. 포화사질토 환경 하 이형/동형젖산균(hetero-/homo-lactic acid bacteria)의 발효 반응으로 인한 바이오폴리머 생성 특성 및 생성된 바이오폴리머의 물성 규명
(수행과제1-1) 이형/동형젖산균의 성장 특성 및 발효 반응 시 바이오폴리머 생성 특성 규명 및 최적 모델 미생물 선정
(수행과제1-2) 모델

□ 연구의 목적 및 내용
본 제안연구의 최종목표는 토양 미생물의 발효반응 기반 바이오폴리머를 이용한 사질토층의 액상화 저항 강도 증진 원천기술 개발이다. 이를 위한 세부목표는 다음과 같다.
1. 포화사질토 환경 하 이형/동형젖산균(hetero-/homo-lactic acid bacteria)의 발효 반응으로 인한 바이오폴리머 생성 특성 및 생성된 바이오폴리머의 물성 규명
(수행과제1-1) 이형/동형젖산균의 성장 특성 및 발효 반응 시 바이오폴리머 생성 특성 규명 및 최적 모델 미생물 선정
(수행과제1-2) 모델 미생물에 의해 생성된 바이오폴리머의 물리화학적, 유변학적물성 규명

2. 미생물에 의해 바이오폴리머 생성 시 느슨한 포화 사질토의 동적 거동 및 액상화 저항 강도 증진효과 규명
(수행과제2-1) 지진파대역에서의 바이오폴리머 생성 사질토의 압축 및 비틂 전단강성, 감쇠 계수 및 액상화 저항강도 보강효과 규명
(수행과제2-2) 진동대-센트리퓨지 실험 및 수치모델을 통한 바이오폴리머 보강된 지반의 지진 시 동적 거동 및 액상화 저항 성능 규명

3. 대상 지반의 액상화 보강을 위한 미생물 접종액 및 배양액의 최적 주입 전략 및 가이드라인 개발
(수행과제3-1) 주입된 지반 내 미생물 성장 및 바이오폴리머 생성 분포 예측을 위한 Hydro-bio-chemical 연계 모델링 기법 개발
(수행과제3-2) 액상화 보강을 위한 미생물 접종액 및 배양액 최적 주입 전략 및 가이드라인 개발

□ 연구개발성과
본 제안연구에서는 다음 3가지의 핵심 연구 개발 성과를 설정하였다.
1. 최적 미생물과 배양액 선정 및 바이오폴리머 동적 물성 규명
2. 바이오폴리머의 사질토 지반 액상화 저항강도 보강효과 규명
3. 지반 내 바이오폴리머 생성 분포 예측 모델링 기법 개발 및 액상화 보강을 위한 미생물 접종액과 배양액 주입 가이드라인 설립

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
⦁ 바이오폴리머의 지진 감쇠 효과 규명
⦁ 친환경적인 액상화 보강 공법 개발로 인한 사회적 비용 절감
⦁ 저비용 공법 개발로 인한 시공비용 절감
⦁ 지반 내 유체 주입 및 생물학적 지반 보강 시 효율 증진
⦁ 수변 포화지반 안정화를 통해 사회 인프라 시설의 안전성 증진
⦁ 토양 미생물학, 생태학 등 다양한 분야와 융합연구를 위한 토대를 제공

(출처 : 요약문 5p)

Abstract ▼

□ Purpose & Contents
The objectives of the proposed research is “development of biological soil improvement technique using biopolymer produced by soil bacteria for liquefaction-prone sands” The specific aims are as follows:
(Aim1) Identify characteristics of biopolymer formation and propertie

□ Purpose & Contents
The objectives of the proposed research is “development of biological soil improvement technique using biopolymer produced by soil bacteria for liquefaction-prone sands” The specific aims are as follows:
(Aim1) Identify characteristics of biopolymer formation and properties produced by hetero-/homo-lactic acid bacteria in saturated sands
(Task1-1) Identification of characteristics of biopolymer production by hetero-/homo-lactic acid bacteria and determination the model bacterium
(Task1-2) Characterization of physicochemical and rheological properties of the model biopolymer

(Aim2) Examine the effect of biopolymer in dynamic response and liquefaction resistance improvement of liquefaction-prone sands
(Task2-1) Examination the extent of improvement in dynamic shear/torsional strength, damping ratio, and liquefaction resistance in seismic frequency caused by biopolymer in sands
(Task2-2) Examination the extent of improvement in liquefaction resistance caused by biopolymer using centrifuge test

(Aim3) Develop the optimal bacteria and growth media injection strategy to mitigate the liquefaction
(Task3-1) Development of the Hydro-Bio-Thermal coupled model to predict the bacterial growth and biopolymer formation distribution at the injection site
(Task3-2) Development of the optimal bacteria and growth media injection strategy to mitigate the liquefaction

□ Results
Expected development products are as follows:
1. Determine the optimal model bacteria and identify the dynamic properties of biopolymer
2. Examine the liquefaction resistance improvement effect of biopolymer
3. Develop the biopolymer distribution predicting model and the optimal bacteria and growth media injection strategy to improve liquefaction-prone sand

□ Expected Contribution
⦁ Verification the extent of improvement in liquefaction resistance induced by biopolymer
⦁ Social cost reduction by developing eco-friendly soil improvement technique
⦁ Development of low cost soil improvement technique
⦁ Improvement efficiency of fluid injection and bio-treatment in soil
⦁ Enhancement of safety of social infrastructure by stabilize highly saturated soil
⦁ Contribution to soil ecology and soil microbiology

(source : Summary 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 4
• 요약문 ... 5
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 7
• 목차 ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1. 연구개발 목적 및 필요성 ... 8
• 2. 연구개발 범위 ... 10
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 11
• 1. 국내 현황 ... 11
• 2. 국외 현황 ... 11
• 제3장. 연구수행내용 및 성과 ... 13
• 1. 연구 개발 수행 내용 ... 13
• 2. 연구 개발의 추진전략·방법 및 추진체계 ... 13
• 3. 연구 내용 및 결과 ... 15
• 4. 연구 개발 성과 ... 55
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 56
• 1. 목표 달성도 ... 56
• 2. 관련 분야 기여도 ... 57
• 3. 목표 미달성 시 원인 및 차후대책 ... 58
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 58
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 60
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 61
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 61
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 61
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 62
• 제11장. 기타 사항 ... 63
• 제12장. 참고 문헌 ... 63
• 끝페이지 ... 65