보고서 정보
주관연구기관 |
신화건설 |
연구책임자 |
권영준
|
참여연구자 |
윤찬영
,
한광두
,
이창우
|
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2023-03 |
과제시작연도 |
2022 |
주관부처 |
국토교통부 Ministry of Land, Infrastructure, and Transport |
연구관리전문기관 |
국토교통과학기술진흥원 Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement |
등록번호 |
TRKO202300003255 |
과제고유번호 |
1615012864 |
사업명 |
(이관)국토교통지역혁신기술개발(R&D) |
DB 구축일자 |
2023-06-01
|
키워드 |
토석류 제어기법.소형 수로실험.지역혁신기술.현장 실증실험.설계시공기술.Debris flow countermeasures.Small-scale flume test.Regional innovation technology.Real-scale experiment.Design and construction technology.
|
초록
▼
연구개발목표 및 내용
최종 목표
1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
2) 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축
3) 산악지역 토석류 재해방재 관련 기준 및 제도 개선
4) 개발된 토석류 방재기술 사업화
전체 내용
1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
- 토석류 제어구조물실험 시스템 구축 및 실험/현장 실증실험을 통한 설계인자 도출
- 국지성 집중 호우에 따른 급경사 건
연구개발목표 및 내용
최종 목표
1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
2) 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축
3) 산악지역 토석류 재해방재 관련 기준 및 제도 개선
4) 개발된 토석류 방재기술 사업화
전체 내용
1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
- 토석류 제어구조물실험 시스템 구축 및 실험/현장 실증실험을 통한 설계인자 도출
- 국지성 집중 호우에 따른 급경사 건천 하상붕괴 제어기술 및 설계기법 도출
- 3차원 토석류 수치모형을 통한 기존 대책구조물 검증 및 평가, 기능적 성능 개선, 현장 적용성 평가
- 현장 실증실험을 통한 토석류 재해 흐름 특성 규명 및 기존 토석류 제어기법 대비 에너지 저감 효과 평가
- 토석류 제어구조물에 대한 현장 적용방안 설계 및 시공기법 제시
- 지속가능한 토석류 방재기술을 통한 에너지저감 및 환경영향 최소화 방안 확립
2) 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축
- 지역주민대상 사업설명회·공청회 및 지자체·공공기관·지역주민 참여 자문단(지역혁신협의체) 구성 및 운영방안 마련
- 산악지역 토석류 재해방재 지자체 지역사업 연계 적용 강화방안 마련
3) 산악지역 토석류 재해방재 기준 및 제도 개선
- 대책구조물의 안정성 확보 및 유지관리 기준 제안
- 산악지역 토석류 재해방재 관련 기준 및 제도 개선 방안 마련
- 국토교통부, 행정안전부, 산림청, 환경부 등 관련 유관기관의 정책지향점 연계
4) 개발된 토석류 방재기술 사업화
- 산악지역 토석류 방재기술의 특허출원/등록 및 국내 표준화 방안 마련
- 산악지역 토석류 방재 기술이전/시제품 제작/성과홍보 마케팅 전략 수립 및 실행
- 토석류 방재기술 사업화로 청년 일자리 창출 및 기업의 미래성장동력 창출
- 개발된 토석류 방재기술(제어구조물)의 현장 적용 (강원권 및 경북권)
1단계
목표
1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
○ 산악지역 토석류 다중 제어기법 개발 및 에너지 저감효과 평가
○ 3차원 토석류 수치모델링을 이용한 대책구조물 검증 및 기능적 성능 개선
○ 호우에 따른 급경사 건천 하상붕괴 제어기술 도출 및 특성 분석
○ 토석류와 구조물 상호작용을 고려한 다상유동 수치해석 기법 개발 및 검증
○ 항공영상을 통한 토석류 유출 특성 분석기법 및 기존 대책구조물 설계 기법 검토
○ 현장 실증실험 결과에 대한 토석류 재해 흐름특성 구명
○ 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
○ 실규모 토석류 실험장 유역 현장 제어시스템 구축
○ 실규모 토석류 실험장 정비
○ 실규모 토석류 실험장 유역 현장 실증실험 수행
○ 지속가능한 토석류 방재기술을 통한 에너지저감 및 환경영향 최소화 방안 마련
2) 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축
○ 지역협력을 위한 사업설명회․공청회를 개최하여 지역의견수렴 및 지역특성을 감안한 대책기술개발 관련 모델 설정 및 제시
○ 지자체/공공기관/지역주민/유관기관 참여 자문단 운영
○ 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축 및 네트워킹(지역혁신협의체 구성 및 활동)
3) 산악지역 토석류 재해방재 기준 및 제도 개선
○ 2단계에서 수행
4) 개발된 토석류 방재기술 사업화
○ 산악지역 토석류 방재기술의 특허출원/등록
○ 산악지역 토석류 방재기술 시제품 제작
○ 산악지역 토석류 방재 성과홍보 마케팅 전략 수립 및 실행
○ 토석류 방재기술 사업화로 청년 일자리 창출 및 기업의 미래성장동력 창출
○ 개발된 토석류 방재기술(제어구조물)의 현장 적용 (강원권, 조사/설계/분석/시공)
내용
1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
○ 산악지역 토석류 다중 제어기법 개발 및 에너지 저감효과 평가
- 토석류 제어구조물 시스템을 모사할 수 있는 실내 실험 시스템을 구축
- 토석류의 흐름특성, 충격하중 등의 촬영 및 측정이 가능한 데이터 저장 시스템 구축
- 토석류 제어구조물의 설치조건에 따른 토석류의 에너지 저감, 차단, 충격하중 변화 분석
- 개발된 제어기법의 실험적 검증에 필요한 추가 보완 실내실험 실시
- 토석류 다중제어 기법에 대한 에너지 저감효과 평가를 통하여 현장 실증실험에 필요한 대책구조물의 배치, 제원 등을 결정
- 개발된 제어구조물 기법의 현장 실증실험 계획 수립
○ 3차원 토석류 수치모델링을 이용한 대책구조물 검증 및 기능적 성능 개선
- 지반의 물리적 특성, 하상 전단응력, 토석류의 수직응력 특성을 고려한 수치모델링
- 기존의 실규모화된 물리모형실험 자료를 이용한 3차원 수치모델링 기법 평가
- 3차원 수치모델링의 적용을 통한 기존 대책구조물의 성능 평가
- 현장 실증실험을 수치적으로 모사하여, 개발된 토석류 제어구조물에 대한 현장 적용성 검증
- 대책구조물의 기능적 성능 개선방안 도출
○ 호우에 따른 급경사 건천 하상붕괴 제어기술 도출 및 특성 분석
- 산악지 계곡 하상붕괴에 따른 토석류 발생의 사례를 조사 및 다공성 급경사 하상에서 흐름의 특성 파악
- 퇴적 사면붕괴의 원인 제어를 위한 국내외 기술을 조사하고 급경사 하상의 붕괴를 제어할 수 있는 개념적 기법을 도출
- 다공성 급경사 하상에 작용하는 복류와 표면류에 대한 수리실험을 수행하여 다공매질 내 흐름에 의한 항력계수 조사 및 자갈하상 요철구조가 표면류에 미치는 영향 파악
- 급경사 하상붕괴 수리실험을 수행하여 하상붕괴의 수리학적 한계조건 제어를 위한 기술의 특성 분석
○ 토석류와 구조물 상호작용을 고려한 다상유동 수치해석 기법 개발 및 검증
- 토석류와 대책구조물과의 상호작용을 적절하게 고려할 수 있는 수치해석 기법을 개발
- 입자, 다상유동 특성 등에 대한 해석 이론 및 알고리즘 정립
- 소형 수로실험 결과를 토대로 수치해석이 필요한 입력 물성치 검토
- 필요 시, 유동해석용 상용소프트웨어를 이용하여 토석류를 모사하고, 개발된 모델을 이용한 해석연구 결과와 비교, 분석
- 기존 대형수로실험을 수치적으로 모사하여, 개발된 다상유동 수치해석 기법 검증
- 구조물의 배치조건과 토석류의 규모, 흐름특성 등을 다양하게 고려하여 현장 적용 가능성 검증한 후, 개발된 해석기법에 대한 실제 현장 적용 방안 검토
○ 항공영상을 통한 토석류 유출 특성 분석기법 및 기존 대책구조물 설계 기법 검토
- 항공 LiDAR자료를 통한 지형특성 및 토석류 연행·유출 특성 분석 기법 검토
- 토석류 충격하중 및 속도에 따른 대책구조물의 안정성 분석기법 검토
○ 현장 실증실험 결과에 대한 토석류 재해 흐름특성 구명
- 토석류 충격하중 및 속도 변화 분석
- 유하부 내 토사 이동 변화에 따른 지형특성 분석
○ 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
○ 실규모 토석류 실험장 유역 현장 제어시스템 구축
- 실증 현장 유하부에 토석류 강성구조물과 연성방호구조물을 설치하고, 토석류 흐름특성 파악 및 제어기법 성능검증을 위한 계측장비들을 발생부, 유하부, 퇴적부에 설치
○ 실규모 토석류 실험장 정비
- 현장 실증실험을 위한 실규모 토석류 실험장 상부의 토석류 발생장치 정비
- 발생부 사면 보강 및 발생부에서부터 퇴적부까지 원활한 흐름이 유지될 수 있도록 유역 내 계곡부 정비
○ 실규모 토석류 실험장 유역 현장 실증실험 수행
- 토석류 강성 및 연성 방호구조물의 제원과 성능을 검토한 후, 현장 실험조건에 적합한 방호구조물의 설치 위치 및 규모 결정
- 토석류 제어시스템과 계측시스템 구축이 완료되면, 현장 실증실험 수행
- 현장 실증실험을 통해 수집된 데이터를 확보하여 토석류 제어기법 검증에 활용
○ 지속가능한 토석류 방재기술을 통한 에너지저감 및 환경영향 최소화 방안 마련
2) 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축
○ 지역협력을 위한 사업설명회․공청회를 개최하여 지역의견수렴 및 지역특성을 감안한 대책기술개발 관련 모델 설정 및 제시
- 지역주민/지자체 공청회 개최 및 설문조사 수행
○ 지자체/공공기관/지역주민/유관기관 참여 자문단 운영
○ 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축 및 네트워킹(지역혁신협의체 구성 및 활동)
- 지자체/공공기관/지역주민/유관기관 참여 자문단(지역혁신협의체 구성) 구성 및 운영방안 마련
- 강원도청(강원도 18개 시군)/울릉군(울릉도) 대상으로 자문단(지역협력 네트워크) 구축
3) 산악지역 토석류 재해방재 기준 및 제도 개선
○ 2단계에서 수행
4) 개발된 토석류 방재기술 사업화
○ 산악지역 토석류 방재기술의 특허출원/등록
○ 산악지역 토석류 방재기술 시제품 제작
- 일체형 및 조립식 강성대책구조물과 연성대책구조물 시제품 제작
○ 산악지역 토석류 방재 성과홍보 마케팅 전략 수립 및 실행
- 현재 산업동향과 산업의 역동성, Life Cycle 분석 및 경쟁사 분석 등을 통하여 산업의 핵심성공 요인을 파악
- 경쟁우위 확보를 위한 핵심역량 강화 및 사업방향 등의 마케팅 전략 도출
- 성공적인 사업화를 위해 시장 분석, 마케팅 역량 강화, 시설운영 및 사업화 자금 확보 등 사업화 역량을 강화하고, 토석류 방재기술(시제품)의 사업성공을 위해 과업환경과 제한환경을 면밀히 분석하고 효율적으로 대처하여 성공을 위한 마케팅 전략 수립
- 실규모 토석류 실험을 통해 세계 최대 규모의 실험 및 개발된 대책구조물에 대한 성과홍보 실행
○ 토석류 방재기술 사업화로 청년 일자리 창출 및 기업의 미래성장동력 창출
- 기후변화로 지역특성에 따른 자연재해로 인한 건설방재산업을 특성화
- 현재 건설업에 Synergy효과를 구현하면서 강소기업으로 도약하여 청년 일자리창출 및 토석류 분야 건설방재산업의 Leading company 방안 마련
○ 개발된 토석류 방재기술(제어구조물)의 현장 적용 (강원권, 조사/설계/분석/시공)
- 강원권 지자체와 협의를 통한 현장 적용대상지 검토 및 선정, 현장조사 및 분석 수행
- 개발된 토석류 방재기술(제어구조물) 현장 적용 방안 마련, 시공
2단계
목표
1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
○ 현장 적용방안 및 설계기법 제시
○ 급경사 건천 하상붕괴 제어기술 설계기법 제시
○ 3차원 수치해석을 통한 대책구조물 성능 개선
○ 지속가능한 토석류 방재기술을 통한 에너지저감 및 환경영향 최소화 방안 확립
2) 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축
○ 지역협력을 통한 지역의견수렴 및 지역적 특성을 감안한 대책기술 적용 방안 마련
○ 지자체/공공기관/지역주민/유관기관 참여 자문단 운영
○ 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워킹(지역혁신협의체 활동)
○ 산악지역 토석류 재해방재 지자체 지역사업 연계 적용 강화방안 실행
3) 산악지역 토석류 재해방재 기준 및 제도 개선
○ 대책구조물의 안정성 확보 및 유지관리 기준 결정
○ 산악지역 토석류 재해방재 관련 법 제정 및 제도 개선
○ 국토교통부, 행정안전부, 산림청, 환경부 등 관련 유관기관의 정책지향점 연계 방안 마련
4) 개발된 토석류 방재기술 사업화
○ 산악지역 토석류 방재기술의 특허출원/등록 및 국내 표준화 방안 마련
○ 산악지역 토석류 방재 기술이전 실시
○ 산악지역 토석류 방재 성과홍보 마케팅 전략 실행
○ 토석류 방재기술 사업화로 청년 일자리 창출 및 기업의 미래성장동력 창출
○ 개발된 토석류 방재기술(제어구조물)의 현장 적용 (강원권 및 경북권, 조사/분석/설계/시공)
내용
1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발
○ 현장 적용방안 및 설계기법 제시
- 국내·외 토석류 대책구조물의 설계기준 검토
- 실험적, 해석적, 실증적 연구결과를 토대로 토석류 제어구조물의 기능적 성능과 효율성 평가하고, 개발된 구조물의 실제 현장 설계활용 방안을 제안
○ 급경사 건천 하상붕괴 제어기술 설계기법 제시
- 하상, 흐름, 제어기법의 관계를 정립하고 설계기법 제시
- 현장 적용 실증실험으로 하상붕괴 제어기술의 한계를 파악하고 개선하여 기술의 활용방안 제안
○ 3차원 수치해석을 통한 대책구조물 성능 개선
- 현장 실증실험 결과에 대한 추가적 수치해석 수행 및 검증
- 토석류 발생 시나리오별 대책구조물 성능 평가 및 개선안 도출
○ 지속가능한 토석류 방재기술을 통한 에너지저감 및 환경영향 최소화 방안 확립
2) 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축
○ 지역협력을 통한 지역의견수렴 및 지역적 특성을 감안한 대책기술 적용방안 마련
- 강원도청(강원도 18개 시군)/울릉군(울릉도)/부산/포항/경주/청주 대상으로 지역협력
- 산불 및 난개발 문제해결을 위한 연계 협력
- 대도시로의 지역간 연계협력 확대
- 산불 및 난개발 문제해결을 위한 연계협력
○ 지자체/공공기관/지역주민/유관기관 참여 자문단 운영
- 선행연구 분석 및 창의적 방안을 통한 자문단 운영방안 도출
○ 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워킹(지역혁신협의체 활동)
- 토석류 피해 지역에 대한 선행연구 자료 분석을 통한 실효적 지역협력 네트워킹 전략
○ 산악지역 토석류 재해방재 지자체 지역사업 연계 적용 강화방안 실행
- 중앙정부, 광역지자체, 기초지자체 토석류 방재 현황 파악 및 강화방안 검토
3) 산악지역 토석류 재해방재 기준 및 제도 개선
○ 대책구조물의 안정성 확보 및 유지관리 기준 결정
- 토석류 재해 규모 및 침식, 퇴적 특성을 고려한 구조물의 안정성 기준제시
- 구조물의 유지관리 방향성 제시
○ 산악지역 토석류 재해방재 관련 법 제정 및 제도 개선
○ 국토교통부, 행정안전부, 산림청, 환경부 등 관련 유관기관의 정책지향점 연계 방안 마련
4) 개발된 토석류 방재기술 사업화
○ 산악지역 토석류 방재기술의 특허출원/등록 및 국내 표준화 방안 마련
○ 산악지역 토석류 방재 기술이전 실시
○ 산악지역 토석류 방재 성과홍보 마케팅 전략 실행
- 실규모 토석류 실험을 통한 대책구조물의 성능평가결과를 바탕으로 성과홍보 실행 (현장 적용 내용 포함)
○ 토석류 방재기술 사업화로 청년 일자리 창출 및 기업의 미래성장동력 창출
- 기후변화로 지역특성에 따른 자연재해로 인한 건설방재산업을 특성화
- 현재 건설업에 Synergy효과를 구현하면서 강소기업으로 도약하여 청년 일자리창출 및 토석류 분야 건설방재산업의 Leading company 방안 마련
○ 개발된 토석류 방재기술(제어구조물)의 현장 적용 (강원권 및 경북권, 조사/분석/설계/시공)
- 강원권 및 경북권 지자체와 협의를 통한 현장 적용대상지 검토 및 선정, 현장조사 및 분석 수행
- 개발된 토석류 방재기술(제어구조물) 현장 적용 방안 마련, 시공
연구개발성과
○ 산악지역 토석류 친환경 제어구조물 개발
- 조립식 중공형 강성대책구조물 개발 (1조각 당 약 21kg으로 인력으로 운반 가능)
○ 성공적인 실규모 토석류 실험 수행
- 실규모 토석류 실험에서 강성과 연성 대책구조물의 복합형으로 설치하여 성능평가 수행
- 강성대책구조물이 1차로 토석류의 에너지를 저감시키고, 연성대책구조물에서 대부분 퇴적됨
- 실험으로 인한 민가피해 전무 (흙탕물 유입 등)
○ 특허 : 다단식 토석류 에너지 저감 사방시설 (신화건설(주))
조립식 중공형 토석류 대책 구조물 (신화건설(주))
전면 경사형 토석류 에너지 저감용 사방구조체 (신화건설(주))
산지, 하천 또는 계곡부에 적용되는 조립형 사방구조체를 포함하는 사방시설 ((주)이산)
○ S/W : 열화상 단영상 라이브매핑 프로그램V1.0 (국립산림과학원)
○ 디자인 : 사방구조물 (신화건설(주))
연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
○ 토석류 제어기법으로 인한 토석류 방재기술 분야의 핵심 기초 및 원천기술 확보
○ 독자적인 국내 기술개발을 통한 해외시장 진출의 교두보 확보
○ 기존 사방시설 대비 높은 토석류 에너지 저감 및 차단 성능, 경제적인 시공 및 유지관리로 국내외 사방구조물 건설기술의 경쟁력 향상
○ 토석류 제어시스템의 기술혁신으로 인한 토석류 재해 예방효과 증대
○ 기준‧지침 등의 제도화를 통하여 실질적인 산악지역 토석류 재해 대응을 위한 정부 및 지자체의 정책 수립에 기여
○ 산악지역 토석류 재해방재 지자체 지역사업 연계 및 향후 관련 연구에 대한 전문 연구인력 양성 기대
○ 산악지역 토석류 방재기술 사업화로 청년 일자리 창출 및 기업의 미래성장동력 창출
(출처 : 요약문 3p)
목차 Contents
- 표지 ... 1
- 제출문 ... 2
- 요 약 문 ... 3
- 목차 ... 9
- 1. 연구개발과제의 개요 ... 10
- 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 10
- 2) 연구개발과제의 년차별 목표 ... 11
- 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 15
- 1) 산악지역 토석류 방재를 위한 경제적이고 실효적인 토석류 제어기법 개발 ... 15
- 2) 토석류 피해 지자체간 재해 예방 및 저감 방안을 위한 지역협력 네트워크 구축 ... 16
- 3) 산악지역 토석류 재해방재 기준 및 제도 개선 ... 16
- 4) 개발된 토석류 방재기술 사업화 ... 16
- 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 17
- 1) 연구수행 결과 ... 17
- 2) 목표 달성 수준 ... 83
- 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 87
- 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 87
- 6. 연구개발성과 관리 및 활용 계획 ... 88
- 1) 연구성과 총괄 ... 88
- 2) 연구개발성과의 향후 5년간(활용보고서 제출기간) 성과활용 목표․계획 ... 90
- 끝페이지 ... 92
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