본 세부 연구에서는 지반 굴착시 차수성능 향상을 위한 보강기술 개발을 목표로 하였으며 이 를 위해 ‘차수용 박층 멤브레인 재료 및 공법’과 ‘무시멘트 고화제와 다중 동시주입용 펌프를 활용한 차수 보강 공법 개발’의 2가지 핵심연구 성과물을 계획하였다.
차수용 박츠엠 멤브레인 재료 및 공법은 개발된 재료에 대해 현장 시험 및 현장 적용을 수행하 여 재료와 공법의 적용성을 검증하였다. 또한, 전문가들과 관련 학회 등에 연구개발 성과를 홍 보하여 터널설계기준에 차수 멤브레인 사용에 대한 설계 내용을 추가하여 심의를 받고 있는 상태로 추후 터널분야 설계에 반영이 될 것으로 기대하고 있다. 연구 성과물로 개발된 공법은 신기술 신청을 준비하고 있어서 이를 통해 국가공인인증을 획득할 계획이므로 향후 사용 실적 이 늘어갈 것으로 기대하고 있다. 특히, 차수용 박층 멤브레인의 성능평가 방법과 재료에 관해 공동연구기관(실크로드티앤디)으로 기술이전이 완료되어 생산과 시공에 활용할 계획이다.
무시멘트 고화제와 다중 동시주입용 펌프를 활용한 차수 보강 공법 개발을 최종 목표로 하였 다. 연구개발 결과, 지하수가 노출된 지반에 적용이 가능한 친환경 무시멘트 고화제를 활용한 다중 동시주입 공법이 최종적으로 개발되어 건설신기술 인증(제858호)을 취득하였으며 본 연 구과제의 4, 5차년도의 현장시험을 통해 개발공법의 적용성 검증이 완료된 바 있다. 따라서, 개 발된 무시멘트 고화제를 활용한 다중동시주입 공법 기술의 적극적인 홍보를 통해 향후 도로공 사, 철도청, 해양수산청, 각 지자체, 국방부 등 국가기관 및 공공기관의 발주나 대형건설사와 토목설계업체의 설계 및 시공에서 충분히 활용될 수 있을 것으로 기대된다.
4-1 한국건설기술연구원: 차수용 박층 멤브레인 공법 개발
① 기술개요
㉮ 차수용 박층 멤브레인의 방수 설계패턴/공법 개발
㉯ 차수용 박층 멤브레인의 성능 평가 방안 제시
㉰ 차수용 박층 멤브레인의 경제성, 시공성, 적용성 분석
㉱ 차수용 박층 멤브레인의 현장 시험 시공
② 성과활용 방안
㉮ 차수용 박층 멤브레인 기술은 지식재산권화(특허, 실용신안 등)를 통해 기술을 보호 하고 현장적용 실적을 쌓아서 연구기간 중에 ‘건설신기술’ 신청을 추진
㉯ 차수용 박층 멤브레인 기술을 참여기업(중소기업)으로 기술이전하여 사업화를 즉시 추진하고, 특히 유입수로 인해 굴착공사 구간의 지반함몰이 우려되는 조건, 구조물 형상 특성 상 종래의 방수 시공이 어려운 조건, 지하 대규모 시설, 장대 사갱 등과 같 이 종래의 콘크리트 라이닝을 생략하는 조건, 노후 구조물의 고효율 박층 보강 등의 신시장을 창출하고 진출
③ 성과활용 효과
㉮ 차수용 박층 멤브레인에 의해 다양한 지반구조물(터널, 옹벽, 지중연속벽, 기초 등)에 구조 형상과 무관하게 적용이 가능한 신속하고 빠른 전면 방수 신공법 제시
㉯ 지하 굴착구간 전체에 대한 방수 시공뿐만 아니라, 일부 필요한 구간에 대해 국부적 으로 방수 시공법으로 적용할 수 있는 효과적인 공법 제공
4-2 실크로드티엔디: 차수용 박층 멤브레인 재료 개발
① 기술개요
㉮ 차수용 박층 멤브레인의 시작품 개발
㉯ 차수용 박층 멤브레인 타설장비 검토 및 실용화
㉰ 현장시험 시공을 통한 타설장비 및 재료의 성능 검증
② 성과활용 방안
㉮ 실크로드티엔디는 국내 최대의 터널 혼화재(급결제 등) 생산 기업이며, 모기업인 ㈜ 실크로드시앤티 역시 국내 최대의 콘크리트 혼화재 생산기업으로서 사업화 추진에 적합
㉯ 현재 아시아, 중동, 유럽지역을 중심으로 세계 50여개국에 수출하고 있는 상황으로 서, 개발 기술의 해외 시장 진출에 필요한 글로벌 네트워크를 기 구축하고 있으므로 사업화를 통해 해외 진출 도모
③ 성과활용 효과
㉮ 유럽 위주의 일부 국가에서만 비공개로 보유하고 있는 차수용 뿜칠 방수 라이너 재 료 및 공법 관련 원천기술 확보
㉯ 차수용 박층 멤브레인의 기본 색상은 흰색(white)으로서 지하 공사장에서 시인성을 향상시킬 수 있으며, 기타 색소와 조합할 경우 다양한 색상으로도 시공이 가능
4-3 덴버코리아이엔씨㈜: 시공품질을 모니터링 하는 다중 동시 주입용 차수 지반보강 그라우팅 공법 개발
① 기술개요
㉮ 지반함몰이 우려되는 취약지반조건에서 품질을 확보하면서 빠르고 경제적인 보강을 위한 다중동시주입펌프 및 실시간 시공관리 모니터링 시스템 개발
② 성과활용 방안
㉮ 그라우팅 공법에 대한 우수성을 토목, 건축관련 학회지에 국내외 눈문을 게재하여 다중동시주입용 그라우팅 공법을 홍보하여 최적의 그라우팅 공법으로 시장을 확대할 계획
㉯ 신기술 인증으로 도로공사, 철도청, 해양수산청, 각 지자체, 국방부 등 국가기관 및 공공기관에 개발된 공법을 적극 홍보하여 설계와 시공에 반영 될 수 있도록 추진
㉰ 대형건설사와 토목설계업체를 대상으로 턴키 공사나 SOC 민자사업 입찰에 참여하 여 설계시 부터 개발된 그라우팅 공법이 설계와 시공에 반영될 수 있도록 추진
③ 성과활용 효과
㉮ 신기술 인증(제 858호) : 주입공별로 주입압력, 주입량 등 조절이 가능한 다중동시주 입 펌프를 이용한 컴팩션 그라우팅 시공기술
그림 4.1 신기술 인증
㉯ 국가기관 및 공공기관에 신기술 심의하여 공법 적용
그림 4.2 신기술 및 특허 사용협약서
4-4 고려대학교 산학협력단: 무시멘트 고화제의 지반개량 영향 범위 산정 및 다중 동시주입 공법의 설계(안) 제시
① 기술개요
㉮ 무시멘트 고화제를 이용한 다중 동시주입공법 적용 시 지반조건별 지반개량 영향범 위 산정방안 정립 및 다중 동시주입공법의 설계(안) 제시
② 성과활용 방안
㉮ 저유동성 그라우트의 지반 내 동시 주입 시 지반조건별 지반개량 영향범위 예측결과 의 다중 동시주입공법 적용 시 활용
㉯ 무시멘트 고화제를 활용한 다중 동시주입공법의 적용 시 개발된 설계(안)의 그라우 팅 지반보강 시공 및 설계에서의 활용
③ 성과활용 효과
㉮ 수치해석 및 현장 실증시험 결과 분석을 통하여 그라우팅과 주변 지반의 상호 거동 을 예측하는 지반개량 영향범위 산정식의 개발된 공법에의 적용 가능
㉯ 개발된 다중 동시주입 공법에 최적화된 설계안 제시를 목적으로 하여 다양한 설계인 자에 대한 분석을 통해 주변 지반 및 구조물의 영향을 최소화하는 다중동시주입 그라 우팅 공법 설계가 가능함
4-5 대호산업개발㈜: 압축강도 15 MPa급 무시멘트 지반고화제 개발 및 상용화
① 기술개요
㉮ 압축강도 15 MPa을 만족하는 친환경 무시멘트 지반고화제의 개발 및 사업화를 통한 상용화
② 성과활용 방안
㉮ 개발기술을 응용하여 알칼리 자극제의 종류 및 배합비율을 조정함으로써 유·무기성 슬러지 고화제, 경사 사면 보강용 고화제, 표층 고화제, 매입 말뚝 주입용 그라우트재, 구조물 배면을 뒷채움 하기 위한 저강도 기포혼합 고화제 등의 연관분야로 널리 활용
㉯ 무시멘트 고화제 신기술의 홍보를 통해 지반 보강 연관 분야의 설계와 시공에 반영 될 수 있도록 추진
③ 성과활용 효과
㉮ 무시멘트 고화제 개발에 따라 산업폐기물․부산물 재활용, 시멘트 사용 불필요 등으 로 지반 보강시 토양, 해수, 하천, 지하수 등을 오염시키지 않아 환경오염 최소화
㉯ MgO를 다량 함유한 경소백운석의 발열 및 팽창작용을 응용해 수입광물인 벤토나이 트(팽창재)를 대체하고, 고로슬래그를 자극하는 자극제로서 탈황석고와 소각재 등을 활용함으로써 고가의 화공약품을 사용하는 기존의 알칼리 활성화 슬래그(A.A.S.)와 는 전혀 다른 매커니즘의 고화제 신기술을 상용화
표 4.1 기관별 핵심 연구성과 및 핵심기술의 활용방안
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주 의
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