2018년도 주요사업 2차년도 보고서 KICT 2019-001
노후도시 재생을 위한 공중선 지하 매설 신공법 및 관리기술 개발
Development of Technologies and Management Method of Trenching about Cableway for Urban Regeneration
2018.12.
한국건설기술연구원 연구책임자 / 전성일
연구수행자 /권수안, 김병곤, 이대영, 김영진, 양성린, 이문섭, 김동민, 최지영, 김제원, 백철민, 오주삼, 강태욱, 정유석, 노재면, 손정탄, 한영남
2018년도 주요사업 2차년도 보고서 KICT 2019-001
노후도시 재생을 위한 공중선 지하 매설 신공법 및 관리기술 개발
Development of Technologies and Management Method of Trenching about Cableway for Urban Regeneration
2018.12.
요 약 문
I. 연구제목
노후도시 재생을 위한 공중선 지하 매설 신공법 및 관리기술 개발
II. 연구목적
본 연구는 구도심의 공중선을 효과적으로 지중화하기 위한 마이크로/미니 트렌칭 공법과 소규모 공동구 공법을 개발하고, 이를 효율적으로 관리하기 위한 전자기 인식기술과 정보관 리기술을 개발하고자 한다.
III. 연구의 필요성
국내에서는 초고속 인터넷, IPTV, 케이블 TV 등 신규 통신 서비스 기술 발전에 따라 방 송통신사업자들이 경쟁적으로 케이블을 설치하였으며, 이 때 설치의 효율성, 경제성 등을 감 안하여 대부분 공중선 형태로 케이블을 설치하게 되었다. 이에 도심지의 공중케이블이 난립 하게 되어 도시미관을 저해하고, 규정에 맞지 않는 공중선 설치로 교통안전을 위협하며, 전 주 전복사고 등으로 인한 사고 위험성이 증대 되었다. 이와 같은 현상은 우리나라뿐만 아니 라 일본, 동남아시아 대부분의 국가들에서 나타나고 있다.
정부는 공중선 난립의 문제를 해소하고, 재해예방 및 도시미관 개선 등으로 인한 신규 및 기존 통신케이블의 지중화 수요가 지속적으로 증가하고 있어, 정부는 부처간 (미래부 ‧ 국 토부 ‧ 산자부) 합의를 통해 ｢공중선 정비 종합계획(‘12년 11월)」에 따라 5년간(‘13 년~‘17년) 총 1.5조원을 투자 목표로 공중선의 지중화 사업을 추진하게 되었다. 그러나 현 행 기준에 따라 공중선의 지중화 사업을 진행할 경우, 비용 부담 가중으로 인해 공중선 정 비사업 추진의 애로사항이 발생하고 있다고 평가하였다.
이에 국내 공중선의 지중화 사업을 활성화하기 위해서는 공사비용을 크게 저감시킬 수 있 는 신공법 개발 및 효율적 관리 기술 개발이 필요하다.
IV. 연구의 내용 및 범위
◦ 마이크로/미니트렌칭 시공 지침/매뉴얼 개발
◦ 마이크로/미니 트렌칭용 되메움재 개발
◦ 지중 매설 공법 현장 검증 및 기술 실증
◦ 지중매설물 전자기 인식 및 정보관리기술 개발
◦ 지중 매설 기술 기준 및 제도 정비
V. 연구개발 결과
1,2차년도 주요연구개발 결과는 아래와 같다.
- 국내외 공중선 및 지중화율을 분석한 결과, 한국이 일본을 제외한 주요 선진국에 비해 국내 지중화율이 낮은 것으로 분석되었으며, 공중선 지중화 사업의 활성화를 위해 비용 을 절감시킬 수 있는 효과적인 지중매설공법의 도입이 필요할 것으로 판단되었다.
- 국외 최신 지중매설공법을 분석한 결과, 현재 유럽과 미국에서 마이크로/미니 트렌칭 공법이 활발히 적용되고 있으며, 이를 국내에 도입하기 위해서는 기술개발과 법 개정과 같은 노력이 필요할 것으로 판단되었다. 지하매설물 기술 분석에서는 GPR 탐사 기술 에 대한 검토와 현재 개발되어 있는 관로 인식기술을 비교․분석하였다.
- 마이크로/미니 트렌칭의 요소기술개발 연구와 기준(안) 개발 연구를 진행하였으며, 현장시험시공 을 통해 요소기술 및 기준(안)을 검증하였다. 또한 구도심에 GPR 탐사를 통해 마이크로/미니 트렌칭 공법 적용 전 사전조사 방안을 마련하였다. 지중매설물의 전자기인식 기술을 검증하기 위해, 테스트 베드를 구축하고 타입별 인식성능을 평가하였다.
VI. 활용방안 및 기대효과
◦ 하루 공사연장 기존대비 3배 이상 증가, 지중화비용과 지체비용 크게 감소
◦ 기존 굴착 복구 공법 대비 약 70%의 공사시간‧비용 절감
◦ 공중선의 지중화사업 활성화 유도
◦ 안정되고 경제적인 지중 매설 공사로 도로굴착 최소화와 도로함몰 예방
◦ 사업자들 공동 지중화 유도, 도로굴착최소화로 포장파손 감소, 지중화 비용 크게 감소
Summary
I. Research Title
Development of Technologies and Management Method of Trenching about Cableway for Urban Regeneration
II. Research Objective
The objective of this research is to develop micro/mini trenching method and small utility conduit that are effective methods to lay the cableway of old downtown area, and to develop electromagnetic recognition technology and information management technology for efficient management.
III. Research Needs
In Korea, broadcasting service providers competitively installed cables according to the development of new communication service technologies such as high-speed Internet, IPTV, cable TV, etc. In this case, most of the cables were installed in the form of aerial lines considering the ease of installation and economical efficiency. As a result, the cableway in urban areas have been obstructed and the beauties of city have been spoiled. In addition, there has been an increase in the risk of the accident of electric pole. This phenomenon is occurring not only in Korea but also in most countries in Japan and Southeast Asia.
The government is continuing to increase the demand for underground construction of new and existing communication cables due to the prevention of disasters and the improvement of the city's aesthetics. As a result, The government established the "Cableway Maintenance Plan (November, 12)" and began to undertake an underground project for cableway with a total
investment of 1.5 trillion won for five years (from '13 to '17). However, in the case of carrying out the underground project of the cableway according to the current standards, it was evaluated that the underground construction costs a lot of money.
Therefore, it is necessary to develop a new methods that can reduce the construction cost and to develop efficient management technology in order to activate the underground project of domestic cableway.
IV. Research Contents and Area
◦ Micro/Mini trenching construction guidelines/manual development
◦ Development of backfill for micro/mini-trenching
◦ Field test for micro/mini-trenching and small utility conduit method
◦ Development of underground utilities embedded electromagnetic recognition and information management technology
◦ The Proposal of laws amendment and technical standards
V. Research Result
Major research and development results of the first and second year are as follows.
This study was set up by analyzing domestic and foreign technology status and patent trends. And, some basic experimental research was carried out.
As a result of analysis of cableway and urban regeneration ratio of domestic and foreign countries, it is analyzed that Korea has lower domestic landing rate than major developed countries except Japan, and it is necessary to introduce an effective underground burial method Respectively.
As a result of analyzing the latest method of underground construction of foreign country, micro / min trenching method is actively applied in Europe
and USA and it is considered that efforts such as technological development and legal amendment will be needed to introduce it in Korea. Underground technology analysis compares and analyzes the GPR exploration technology and the currently developed channel recognition technology.
this study was conducted on development of elemental technology for micro/mini-trenching and development of standards (draft), and verified the element technology and standard (draft) through field test construction. In addition, this study set up a preliminary survey method before applying the micro/min trenching through GPR survey. In order to verify the electromagnetic recognition technology of the underground, a test bed was constructed and the type recognition performance was evaluated.
VI. Application Strategy and Expected Effectiveness
◦ Extension of day work by applying micro/min trenching method More than 3 times increase compared to existing method
◦ Approximately 70% reduction in construction time and cost compared to existing excavation restoration method
◦ Activation of cableway underground project
◦ Stable and economical underground construction minimizes road excavation and prevents road collapse
◦ Reduction of pavement damage due to minimization of road excavation, and drastic reduction of underground cost
목 차
제 1 장 서 론 ··· 1
1. 연구의 필요성 ··· 1
1.1 공중케이블 난립 문제 ··· 1
1.2 국내 공중케이블 정비사업 추진 및 한계 ··· 2
2. 연구의 목표 ··· 3
2.1 최종 목표 ··· 3
2.2 연차별 목표 및 연구 내용 ··· 4
3. 연구추진전략 및 체계 ··· 6
3.1 연구추진 방향 ··· 6
3.2 연구 추진 체계 및 전략 ··· 6
3.3 연구개발 Roadmap ··· 7
제 2 장 국내외 공중선 지중화 사업현황 분석 ··· 9
1. 국내 공중선 설치현황 ··· 9
1.1 도로상 공중선, 지하관로의 설치절차 ··· 9
1.2 국내 공중선 설치 현황 ··· 11
2. 국내외 지중관로 현황 ··· 15
2.1 국내 지중관로 설치현황 ··· 15
2.2 국외 지중관로 설치현황 ··· 17
3. 소결 ··· 18
제 3 장 최신 지중매설공법 현황 분석 ··· 19
1. 일반 지중매설공법 현황 ··· 19
1.1 국내외 관로 매설기준 ··· 19
1.2 일반적인 관로 지중화 공사 방법 ··· 21
1.3 일반적인 관로 지중화 공사의 한계 ··· 25
2. 마이크로/미니 트렌칭 공법 ··· 28
2.1 마이크로/미니 트렌칭 정의 및 기준 ··· 28
2.2 마이크로/미니 트렌칭 시공장비 ··· 31
2.3 마이크로/미니 트렌칭 시공절차 및 장단점 분석 ··· 36
3. 일본 굴착복구 공법 관련 동향 ··· 38
3.1 개요 ··· 38
3.2 저비용 전기통신선 매설 공법 연구 ··· 39
3.3 일본 기준완화 내용 및 동향 ··· 42
제 4 장 일반 굴착복구공사 관로 매설깊이 검토 ··· 47
1. 개요 ··· 47
2. 통신관(FC관) 성능평가 ··· 47
2.1 실험개요 ··· 47
2.2 편평실험 결과 ··· 49
2.3 관로 동적재하실험 결과 ··· 51
3. 일반굴착복구공법 검증용 현장시험시공 ··· 56
3.1 시험시공개요 ··· 56
3.2 일반굴착복구단면 차량재하시험 ··· 59
4. 지중매설관 해석 ··· 70
4.1 연성관 강성의 이론해 ··· 70
4.2 실내시험 및 해석모형 ··· 73
4.3 매설관의 재료모형 ··· 74
4.4 일반 굴착복구단면 구조해석 ··· 79
제 5 장 마이크로/미니 트렌칭 요소기술 개발 및 검증 연구 ··· 91
1. 개요 ··· 91
2. 자가다짐 아스팔트계 되메움재 연구 ··· 92
2.1 마이크로/미니 트렌칭 되메움재 기본 요구사항 ··· 92
2.2 아스팔트계 되메움재 기초물성 평가 ··· 93
2.3 마이크로/미니트렌칭 공법 적용 유기질계 되메움재 개발 아이디어 ··· 99
2.4 유지질계 되메움재용 재료의 물리적 특성 ··· 104
2.5 유기질계용 되메움재 현장 시공 및 평가 ··· 110
3. 트렌칭 장비 국내 도입 검토 ··· 112
3.1 트렌칭 장비 기준 검토 ··· 112
3.2 트렌칭 시공장비 개선(안) 마련 ··· 117
4. 통신관(MD/COD관) 성능평가 ··· 119
4.1 실험개요 ··· 119
4.2 편평실험 결과 ··· 120
4.3 관로 동적재하실험 결과 ··· 124
5. 마이크로/미니 트렌칭 검증용 현장시험시공 ··· 129
5.1 시험시공개요 ··· 129
5.2 마이크로/미니 트렌치 공법 시험시공 ··· 131
5.3 마이크로/미니 트렌칭 단면 차량재하시험 ··· 134
5.4 마이크로/미니 트렌칭 단면 구조해석 ··· 140
제 6 장 트렌칭 시공구간 지하매설물 최적조사 방안 검토 ··· 149
1. GPR 탐사기술 국내외 현황 분석 ··· 149
1.1 GPR 탐사 ··· 149
1.2 국내 GPR 탐사기술 현황 ··· 155
1.3 국외 GPR 탐사기술 현황 ··· 159
1.4 지하매설물 GPR 탐사 적용사례 ··· 163
2. 지하매설물 사전조사의 중요성 ··· 166
3. Test Bed 현장 GPR 탐사 적용 ··· 169
3.1 탐사계획 ··· 169
3.2 탐사결과 ··· 173
4. 지하매설물 GPR 탐사 적용성 평가 ··· 180
4.1 탐사계획 ··· 180
4.2 탐사결과 ··· 182
4.3 트렌칭 최적경로 도출 ··· 192
5. GIS 기반 지하매설물 GPR 탐사결과 DB 시스템 초기개발 ··· 202
5.1 개요 ··· 202
5.2 초기버전 설계 ··· 204
제 7 장 지중매설물 전자인식기 관련 기술 ··· 209
1. 개 요 ··· 209
1.1 관계규정에 따른 지하매설물 관리 ··· 210
1.2 지하매설물 관리사례 비교 ··· 217
2. 지중매설물 관리 기술 동향 ··· 220
2.1 지상 및 지하 표식 ··· 220
2.2 도로대장 및 지하시설물도 ··· 224
3. 지중매설물 관리를 위한 전자인식 기술 ··· 229
3.1 Electromagnetic (EM) Locator ··· 229
3.2 Ground Penetrating Radar ··· 241
3.3 RFID + GPS Marking System ··· 259
3.4 사물인터넷 기술 기반 ··· 266
3.5 기 타 ··· 279
4. 지중매설물 전자기 인식 센서 요구 기능 및 핵심사양 도출 ··· 291
4.1 개 요 ··· 291
4.2 전자인식기 요구 기능 정의 ··· 292
4.3 IoT 센서 인식관련 센서 요구 기능 도출 ··· 301
5. 핵심장치 기본 설계 ··· 303
5.1 지중 매설물 위치 관리 응용 프로그램 설계 ··· 303
5.2 핵심장치에 대한 세부 설계 ··· 310
6. 주요 변수(매설깊이 등)에 따른 인식 성능 평가 ··· 323
6.1 개 요 ··· 323
6.2 Passive RFID 현장 테스트 ··· 325
6.3 IoT 센서 현장 테스트 ··· 327
6.4 지자기센서 센서 현장 테스트 ··· 331
제 8 장 결 론 ··· 337
참고문헌 ··· 342
부록 - 통신관로 매설용 미니트렌칭 시공지침(안) ··· 347
표 목 차
표 1.1 연차별 연구목표 및 연구내용 ··· 4
표 2.1 공중선 관련 도로점용허가 대상 공작물의 도로법 시행령 개정이력 ··· 9
표 2.2 도로횡단 전기선로 관련 도로법 시행령 개정이력 ··· 10
표 2.3 사업자별 전주 설치현황 (국무조정실, 2015년) ··· 11
표 2.4 통신사업자별 배전전주 임대료 현황 (단위:백만원) ··· 12
표 2.5 사업자별 공중선 설치현황(2016년 12월 기준) ··· 13
표 2.6 사업자별 지중관로 설치현황(2016년 12월 기준) ··· 15
표 3.1 국내 관로 매설깊이 기준 ··· 19
표 3.2 일본 관로 매설깊이 기준 ··· 20
표 3.3 연방정부 관로 매설깊이 기준(49 CFR 195.248) ··· 21
표 3.4 일반적인 도심 당일굴착․당일복구 단계별 시간 ··· 23
표 3.5 통신관로 지중화 공사비용 산출내역 예시(2016년 기준) ··· 27
표 3.6 국가별 트렌칭 단면 규격 비교 ··· 29
표 3.7 아스팔트/콘크리트 커팅날 형상 및 특징(Ditch Witch Korea 제공자료) ··· 32
표 3.8 Bobcat 휠쏘 타입별 제원(www.bobcat.com) ··· 35
표 3.9 마이크로/미니 트렌칭 장단점 ··· 37
표 3.10 노상에 매설하는 경우 적용(국토교통성 통달, 2016) ··· 42
표 3.11 노반에 또는 노상에 매설하는 경우 적용(국토교통성 통달, 2016) ··· 43
표 4.1 FC관 품질기준(KS M 3413) ··· 48
표 4.2 FC관 형상 및 제원 ··· 49
표 4.3 일반굴착복구 해석에 적용된 재료물성 ··· 81
표 4.4 일반굴착복구 해석모형 case ··· 82
표 4.5 아스팔트 콘크리트층 하단 변형률 해석결과 ··· 85
표 4.6 일반굴착복구 현장계측 자료와 해석결과의 오차율 ··· 87
표 5.1 굵은 골재 활용 비율별 공극률 측정 결과 ··· 103
표 5.2 개질 아스팔트 바인더의 PG 등급 시험 결과 ··· 105
표 5.3 MD관과 COD관의 형상 및 제원 ··· 121
표 5.4 마이크로/미니 트렌칭 시공단면 제원 및 되메움재 타입 ··· 130
표 5.5 마이크로/미니 트렌칭 해석에 적용된 재료 물성 ··· 142
표 5.6 마이크로/미니 트렌칭 현장계측 자료와 해석결과의 오차율 ··· 144
표 6.1 각 매질별 전기적 물성 및 전자파의 전파속도 값(손호웅 외, 2000) ··· 150
표 6.2 RCSV 장비 사양 ··· 157
표 6.3 NM-GPR 장비 사양 ··· 158
표 6.4 국외 카트식 그라운드 커플형 GPR 탐사장비 개요 ··· 160
표 6.5 일본의 3차원 GPR 탐사업체 ··· 161
표 6.6 유럽의 멀티 GPR 시스템 ··· 162
표 6.7 Test Bed 현장 GPR 탐사 계획 ··· 170
표 6.8 Test Bed 현장에 사용된 멀티채널 GPR 탐사장비 사양 ··· 171
표 7.1 국내규정에 따른 지하매설물 관리 사례 ··· 213
표 7.2 일본의 지하매설물 관리 사례 ··· 215
표 7.3 미국의 지하매설물 관리 사례 ··· 216
표 7.4 한국, 미국, 일본의 지하매설물 관리사례 비교 ··· 218
표 7.5 경고테이프 제품 규격 및 사양 예시 ··· 221
표 7.6 Radio Wave Frequencies and Applications (SHRP2, 2009) ··· 230
표 7.7 주파수 대역별 장점/단점 (Radiodetection, 2017) ··· 231
표 7.8 Standard Guide for Using the Surface Ground Penetrating Redar Method for Subsurface Investigation ··· 243
표 7.9 RCSV 장비 사양 ··· 250
표 7.10 NM-GPR 장비 사양 ··· 252
표 7.11 국외 카트식 그라운드 커플형 GPR 탐사장비 개요 ··· 253
표 7.12 일본의 3차원 GPR 탐사업체 ··· 254
표 7.13 유럽의 멀티 GPR 시스템 ··· 255
표 7.14 RFID Marker 의 예 (3M Corporation) ··· 262
표 7.15 U4D와 성동구 UGS 비교 ··· 272
표 7.16 U4D와 유량·수압 감시 시스템 비교 ··· 274
표 7.17 U4D와 씨엘쓰리디 솔루션 비교 ··· 277
표 7.18 U4D와 자기마커 기반 프로그램 비교 ··· 282
표 7.19 요구사항 정의서 ··· 292
표 7.20 로그인 화면 설명 ··· 304
표 7.21 대시보드 화면 설명 ··· 305
표 7.22 실시간뷰 화면 설명 ··· 306
표 7.23 검색 화면 설명 ··· 307
표 7.24 센서리스트 화면 설명 ··· 308
표 7.25 센서등록 화면 설명 ··· 309
표 7.26 사용자관리 화면 설명 ··· 309
그림목차
그림 1-1 한국 도심지 공중케이블 설치 전경 ··· 1
그림 1-2 일본 도심지 공중케이블 설치 및 전복사고 전경 ··· 2
그림 1-3 베트남 도심지 공중케이블 설치 전경 ··· 2
그림 1-4 연구목표 및 비전 ··· 3
그림 1-5 연구추진체계 ··· 7
그림 1-6 연구개발 로드맵 ··· 7
그림 2-1 도로상 공중선, 자하관로의 설치절차 ··· 10
그림 2-2 사업자별 공중선 설치비율 대비 전주 설치 현황 ··· 14
그림 2-3 선로 종류별 공중선 설치현황 ··· 14
그림 2-4 선로 종류별 지중관로 설치현황 ··· 16
그림 2-5 사업자별 공중선 대비 지중관로 비율 ··· 16
그림 2-6 국외 주요국 전력선의 지중관로 설치 현황 ··· 17
그림 2-7 국내 대비 국외 주요국의 지중관로 설치현황 비교 ··· 17
그림 2-8 국내 공중선 및 지중관로 설치현황 (2016년 12월 기준) ··· 18
그림 3-1 통신관로 매설을 위한 굴착복구단면 ··· 21
그림 3-2 통신관로 지중화 공사 절차 ··· 24
그림 3-3 굴착복구단면 파손 형태 ··· 26
그림 3-4 ITU Trenching 단면 비교 ··· 29
그림 3-5 미국 텍사스주 오스틴 지역 마이크로 트렌칭 시공사례 ··· 30
그림 3-6 마이크로/미니 트렌칭 시공장비 제조회사 분포 ··· 31
그림 3-7 Ditch Witch사 마이크로 트랜칭 장비(좌: 휠형, 우:체인형) ··· 31
그림 3-8 Ditch Witch사 마이크로 트렌칭 장비(좌:MT12, 우:MT16) ··· 32
그림 3-9 Ditch Witch사 마이크로 트렌칭 장비와 진공흡입차량 ··· 33
그림 3-10 Rivard사의 마이크로 트렌칭 장비 ··· 33
그림 3-11 Garbin사 마이크로 트렌칭 장비형상 ··· 34
그림 3-12 Marais사(좌)와 Dellcron사 마이크로 트렌칭 장비 ··· 34
그림 3-13 Bobcat 휠쏘 마이크로 트랜칭 장비 ··· 35
그림 3-14 마이크로/미니 트렌칭 시공순서 ··· 36
그림 3-15 일본 전주 파손사례(좌:지진에 의한 파손, 우:태풍에 의한 파손) ··· 38
그림 3-16 시험주로 시험 전경 ··· 39
그림 3-17 직접매설 시험단면 ··· 40
그림 3-18 소형박스 시험단면 ··· 40
그림 3-19 계측단면 ··· 41
그림 3-20 일본 한지연구소 소형박스 시험시공 사례 ··· 43
그림 3-21 천층화 가능성 여부를 판단하기 위한 실내냉동실험 ··· 44
그림 3-22 천층화 가능성 여부를 판단하기 위한 옥외폭로실험 ··· 44
그림 3-23 일본 미니트렌칭 시험시공 사례 ··· 45
그림 4-1 FC관 편평실험 전경 ··· 49
그림 4-2 하중-변형률 분석결과(FC관) ··· 50
그림 4-3 하중-변위분석결과(FC관) ··· 51
그림 4-4 관로 스트레인게이지 설치 위치(동적재하실험) ··· 52
그림 4-5 관로 동적재하실험 전경 ··· 52
그림 4-6 동적재하실험 결과(FC관) ··· 54
그림 4-7 수직변형률-수직변위 곡선(FC관) ··· 55
그림 4-8 일반굴착복구공사 통신관 매설깊이 검증용 시험단면 ··· 56
그림 4-9 계측센서 매설위치 및 설치전경 ··· 57
그림 4-10 일반굴착복구검증용 테스트베드 시공절차 ··· 58
그림 4-11 일반 굴착복구공법 단면 차량재하시험 전경 ··· 59
그림 4-12 FC관 변형률(관로수 2개, 오전) ··· 62
그림 4-13 FC관 변형률(관로수 4개, 오전) ··· 63
그림 4-14 FC관 변형률(관로수 2개, 오후) ··· 64
그림 4-15 FC관 변형률(관로수 4개, 오후) ··· 65
그림 4-16 아스팔트 콘크리트층 하단 변형률(오전) ··· 66
그림 4-17 아스팔트 콘크리트층 하단 변형률(오후) ··· 67
그림 4-18 보조기층 상단 응력(오전) ··· 68
그림 4-19 보조기층 상단 응력(오후) ··· 69
그림 4-20 얇은 만곡보의 굽힘 ··· 70
그림 4-21 하중에 대한 원형관의 자유물체도 ··· 72
그림 4-22 시험체 해석을 위한 유한요소모형 ··· 74
그림 4-23 FC관 및 COD관 재료의 응력-변형률 관계 ··· 77
그림 4-24 초탄성 재료의 모형적합도 평가 결과 ··· 77
그림 4-25 해석결과와 시험결과 비교 ··· 78
그림 4-26 변위하중에 대한 매설관의 응력 분포도 ··· 79
그림 4-27 현장실험해석을 위한 유한요소모형 ··· 80
그림 4-28 현장 아스팔트 재료의 동탄성계수 실험결과 ··· 81
그림 4-29 해석case 2X1-D0.8 결과 ··· 83
그림 4-30 해석case 2X1-D0.5 결과 ··· 83
그림 4-31 해석case 2X1-D0.3 결과 ··· 83
그림 4-32 해석case 2X2-D0.8 결과 ··· 83
그림 4-33 해석case 2X2-D0.5 결과 ··· 83
그림 4-34 해석case 2X2-D0.3 결과 ··· 83
그림 4-35 해석case 3X2-D0.8 결과 ··· 84
그림 4-36 해석case 3X2-D0.5 결과 ··· 84
그림 4-37 해석case 3X2-D0.3 결과 ··· 84
그림 4-38 해석case 3X3-D0.8 결과 ··· 84
그림 4-39 해석case 3X3-D0.5 결과 ··· 84
그림 4-40 해석case 3X3-D0.3 결과 ··· 84
그림 4-41 관로매설깊이에 따른 도로포장체 응력분포(관로매설깊이 0.8m, 0.5m, 0.3m) ··· 86
그림 4-42 2X1 배열 시 깊이에 따른 관의 최대변형률 ··· 88
그림 4-43 2X2 배열 시 깊이에 따른 관의 최대변형률 ··· 88
그림 4-44 배열 시 깊이에 따른 관의 최대변형률 ··· 89
그림 4-45 배열 시 깊이에 따른 관의 최대변형률 ··· 89
그림 5-1 마이크로/미니 트렌칭 적용 구간(미국 텍사스주 오스틴, 공용기간 약 2년) ··· 92
그림 5-2 마이크로/미니 트렌칭 되메움재 구성 단면(안) ··· 93
그림 5-3 구스 아스팔트 시공 전경 ··· 94
그림 5-4 도로포장에 발생한 균열 및 파손 메카니즘 ··· 94
그림 5-5 균열보수공법 종류 및 균열보수 전경 ··· 95
그림 5-6 구스 아스팔트 개량 입도곡선 ··· 96
그림 5-7 류엘 유동성 시험전경 및 시험결과 ··· 97
그림 5-8 관입량 시험전경 및 시험결과 ··· 97
그림 5-9 휠트랙킹 시험전경 ··· 98
그림 5-10 콘 침입도 시험전경 및 시험결과 ··· 99
그림 5-11 선정된 개질첨가제 후보군 ··· 100
그림 5-12 굵은 골재 맞물림 효과 및 공극률 20% 이상 확보 입도 ··· 101
그림 5-13 동전단탄성계수 마스터커브 예시 ··· 106
그림 5-14 Shift Factor 예시 ··· 106
그림 5-15 각 개질 아스팔트 바인더의 동전단탄성계수 마스터커브 ··· 107
그림 5-16 전이함수(Shift Factor) ··· 108
그림 5-17 각 혼합물 별 윤하중 횟수에 따른 변형 깊이 ··· 109
그림 5-18 각 혼합물 별 동적안정도 결과 ··· 110
그림 5-19 아스팔트 되메움재 현장 시험시공 전과정 ··· 111
그림 5-20 마이크로/미니 트렌칭 전용장비와 굴착단면 ··· 112
그림 5-21 트렌칭 및 진공흡입 전용 장비를 이용한 시공 전경 ··· 113
그림 5-22 국내 현실에 맞는 트렌칭 장비 개발(안) ··· 118
그림 5-23 COD과 MD관 형상 ··· 119
그림 5-24 COD과 MD관의 특성 ··· 119
그림 5-25 MD관과 COD관 편평실험 전경 ··· 120
그림 5-26 하중-변형률 분석결과(MD관) ··· 122
그림 5-27 하중-변형률 분석결과(COD관) ··· 122
그림 5-28 하중-변위분석결과(MD관) ··· 123
그림 5-29 하중-변위분석결과(COD관) ··· 123
그림 5-30 COD관 프아송비 분석 ··· 124
그림 5-31 동적재하실험 결과(MD관) ··· 126
그림 5-32 동적재하실험 결과(COD관) ··· 127
그림 5-33 수직변형률-수직변위 곡선(MD관) ··· 128
그림 5-34 수직변형률-수직변위 곡선(COD관) ··· 128
그림 5-35 마이크로/미니 트렌칭 단면 ··· 129
그림 5-36 관로 측면 계측센서 설치 ··· 130
그림 5-37 마이크로/미니 트렌칭 단면 시공 절차 ··· 131
그림 5-38 포장하부층 제거용 트렌처 시공 전경 ··· 131
그림 5-39 모래+일반 아스콘 되메움 시공 ··· 132
그림 5-40 경량기포 모르타르 시공 ··· 132
그림 5-41 자가다짐 아스팔트 되메움재 시공 ··· 133
그림 5-42 폴리우레탄계 재료(타입 1) 시공 ··· 133
그림 5-43 폴리우레탄계 재료(타입 2) 시공 ··· 133
그림 5-44 관로 상단부 프리캐스트 패널 설치(SK텔레콤) ··· 134
그림 5-45 마이크로/미니 트렌칭 단면 차량재하시험 전경 ··· 134
그림 5-46 트렌칭 단면 차량재하실험결과(1) ··· 136
그림 5-47 트렌칭 단면 차량재하실험결과(2) ··· 137
그림 5-48 트렌칭 단면 차량재하실험결과(3) ···137
그림 5-49 트렌칭 단면 차량재하실험결과(4) ···138
그림 5-50 트렌칭 단면 차량재하실험결과(5) ···138
그림 5-51 트렌칭 단면 차량재하실험결과(6) ···139
그림 5-52 트렌칭 단면 차량재하실험결과(7) ··· 139
그림 5-53 차량재하시험 후 도로노면 상태(좌: 일반단면, 우 : 개발단면1) ··· 140
그림 5-54 마이크로/미니 트렌칭 단면 유한요소모형 ··· 141
그림 5-55 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 142
그림 5-56 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 142
그림 5-57 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 143
그림 5-58 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 143
그림 5-59 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 143
그림 5-60 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 143
그림 5-61 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 143
그림 5-62 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 143
그림 5-63 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 144
그림 5-64 마이크로/미니트렌칭 해석결과 ··· 144
그림 5-65 마이크로/미니 트렌칭 폭에 따른 관로 영향 분석(관 주변부 모래 되메움) ··· 145
그림 5-66 마이크로/미니 트렌칭 폭에 따른 관로 영향 분석(관 주변부 모르타르 되메움) 146 그림 5-67 마이크로/미니 트렌칭의 되메움재료가 미치는 영향 ··· 147
그림 5-68 마이크로/미니 트렌칭의 되메움재료가 미치는 영향 ··· 147
그림 6-1 GPR 탐사 모식도 ··· 150
그림 6-2 GPR 탐사자료 처리 개요 ··· 154
그림 6-3 차량부착식 에어 커플형 GPR 탐사장비(국내) ··· 155
그림 6-4 RCSV 장비 주요 개요 ··· 156
그림 6-5 Single GPR(MALA 사 GX Shield Antena) 주요 구성 ··· 157
그림 6-6 NM-GPR 주요 구성 ··· 158
그림 6-7 매설 파이프에 대한 반사파를 활용한 GPR 투과속도 평가 사례 ··· 163
그림 6-8 매설물에 대한 GPR 반사 신호 실내실험 사례 ··· 164
그림 6-9 이중 상수관 GPR 조사 사례 ··· 165
그림 6-10 상수관 GRP 조사 사례 ··· 165
그림 6-11 종방향으로 지하매설물이 존재하는 경우 GPR 탐사결과 예 ··· 167
그림 6-12 횡방향으로 지하매설물이 존재하는 경우 GPR 탐사결과 예 ··· 167
그림 6-13 마이크로/미니 트렌칭 국내 적용을 위한 요구 기술 및 추진 단계 ··· 168
그림 6-14 마이크로/미니 트렌칭 Test Bed 현장 위치(연천 실증연구센터) ··· 169
그림 6-15 마이크로/미니 트렌칭 Test Bed 현장 모습 ··· 170
그림 6-16 Test Bed 현장 GPR 탐사 측선도 ··· 170
그림 6-17 Test Bed 현장에 사용된 멀티채널 GPR 탐사장비 ··· 171
그림 6-18 Test Bed 현장에 사용된 싱글채널 GPR 탐사장비 ··· 172
그림 6.19 Test Bed 현장 GPR 탐사 모습 ··· 172
그림 6-20 멀티채널 GPR 탐사결과(MLine-1) ··· 173
그림 6-21 MLine-1에서의 트렌칭 심도 및 폭 ··· 174
그림 6-22 멀티채널 GPR 탐사결과(MLine-2) ··· 175
그림 6-23 MLine-2에서의 트렌칭 심도 및 폭 ··· 176
그림 6-24 싱글채널 GPR 탐사결과(160Hz) ··· 177
그림 6-25 싱글채널 GPR 탐사결과(450Hz) ··· 178
그림 6-26 지하매설물 GPR 탐사 수행 구간 ··· 181
그림 6-27 핸드형 멀티채널(600MHZ) GPR 장비 ··· 181
그림 6-28 서울시 용산구 GPR 탐사 모습 ··· 182
그림 6-29 지하매설물도와 GPR 탐사결과가 일치하는 경우 ··· 183
그림 6-30 지하매설물도의 매설관 위치가 다른 경우 ··· 184
그림 6-31 지하매설물도에 매설관 정보가 없는 경우 ··· 186
그림 6-32 지하매설물도의 매설관이 GPR 탐사결과 확인되지 않는 경우 ··· 187
그림 6-33 주파수 400MHz 및 600MHz의 GPR 탐사결과 비교(횡방향 다발형 매설관) ··· 189
그림 6-34 주파수 400MHz 및 600MHz의 GPR 탐사결과 비교(대각선 방향 매설관) ··· 189
그림 6-35 주파수 400MHz 및 600MHz의 GPR 탐사결과 비교(종방향 매설관) ··· 190
그림 6-36 주파수 400MHz 및 600MHz의 GPR 탐사결과 비교(미확인 매설관) ··· 191
그림 6-37 마이크로/미니 트렌칭 최적경로 설계 예1 ··· 193
그림 6-38 마이크로/미니 트렌칭 최적경로 설계 예 2 ··· 195
그림 6-39 마이크로/미니 트렌칭 최적경로 설계 예 3 ··· 197
그림 6-40 마이크로/미니 트렌칭 최적경로 설계 예 4 ··· 199
그림 6-40 마이크로/미니 트렌칭 최적경로 설계 예 5 ··· 200
그림 6-42 마이크로/미니 트렌칭 최적경로 설계(용산구 원효로 550m) ··· 201
그림 6-43 마이크로/미니 트렌칭 최적경로 설계(용산구 청파로 500m) ··· 201
그림 6-44 GIS 기반 지하매설물 GPR 탐사결과 DB 시스템 구조도 ··· 203
그림 6-45 DB 설계 방법 ··· 204
그림 6-46 DB 시스템 로그인 화면 ··· 205
그림 6-47 DB 시스템 메인화면 ··· 205
그림 6-48 DB 시스템의 GPR 조사정보 화면 ··· 206
그림 6-49 DB 시스템의 GPR 탐사결과 및 해당구간의 트렌칭 최적경로 정보 ··· 207
그림 7-1 도로상 관로의 지하매설물 설치 위치 표준도 ··· 210
그림 7-2 일본 도로상 관로의 지하매설물 위치 표준도 ··· 211
그림 7-3 일본 도로(점용)관리시스템의 지하매설물 관리 사례 ··· 215
그림 7-4 필름형 및 직조형 경고테이프 ··· 220
그림 7-5 지중매설 표지판 예시 ··· 221
그림 7-6 표지주 예시 ··· 222
그림 7-7 라인마크 예시 ··· 222
그림 7-8 접착식 라인마크 예시 ··· 223
그림 7-9 특수 노면 표시 스티커 구조 및 예시 ··· 224
그림 7-10 도로대장의 위치도 및 현황도 작성 예시 ··· 225
그림 7-11 지하시설물도 예시 ··· 228
그림 7-12 Horizontal Antenna in EM Locator Operation ··· 232
그림 7-13 Racer wire Structure and Installation ··· 233
그림 7-14 전자파 송신기(Transmitter) 전기 전도가 가능한 금속성 관로에 직접 연결 ··· 233
그림 7-15 가스관 Tracer Wire직접연결 ··· 234
그림 7-16 유도식 클램프를 이용한 전자파 증폭 ··· 235
그림 7-17 Passive Radio/Power Signal Detect Method over Surface ··· 236
그림 7-18 Detectable Duct Rodding Method ··· 237
그림 7-19 Sonde Signal Detection Method ··· 237
그림 7-20 지상에 위치한 유도기에 의한 자기장 유도 ··· 238
그림 7-21 탐지형 경고테이프 예시 ··· 238
그림 7-22 탐지형 섬유내관 ··· 239
그림 7-23 케이블 로케이터 ··· 239
그림 7-24 WEL UD 탐지용 관로 ··· 240
그림 7-25 제품단면 및 탐지원리 ··· 241
그림 7-26 직접법 개략도 ··· 241
그림 7-27 Basic GPR Theory (http://www.impulseradar.se/technology/) ··· 242
그림 7-28 Generalized Diagram of a Pipe Signature: GPR Record (300 M ··· 244
그림 7-29 GPR 을 이용한 지중 매설물 관측 (SUE Quality Level B) ··· 245
그림 7-30 GPR Scan Mode ··· 246
그림 7-31 Display of GPR Inspection Data ··· 247
그림 7-32 GPR Inspection Data Modeling and Analysis I ··· 247
그림 7-33 GPR Inspection Data Modeling and Analysis Ⅱ ··· 248
그림 7-34 차량부착식 에어 커플형 GPR 탐사장비(국내) ··· 249
그림 7-35 RCSV 주요 개요 ··· 250
그림 7-36 Single GPR(MALA 사 GX Shield Antena) 주요 구성 ··· 251
그림 7-37 NM-GPR 주요 구성 ··· 251
그림 7-38 매설 파이프에 대한 반사 주시신호를 활용한 지층 레이더 투과속도 평가 사례 256 그림 7-39 매설물에 대한 GPR 반사 신호 실내실험 사례 ··· 257
그림 7-40 이중 상수관 GPR 조사 사례 ··· 258
그림 7-41 상수관 GRP 조사 사례 ··· 258
그림 7-42 APWA (America Public Works Association) Color Code System for Utility 260 그림 7-43 Electronic Marker 를 이용한 Locating ··· 260
그림 7-44 Electronic Marker 를 이용한 Locating ··· 261
그림 7-45 가스관 공사에 활용된Marker의 설치 ··· 263
그림 7-46 RFID Marker and GIS Locating Process ··· 264
그림 7-47 RFID Marker Installation for Data Read/Write to GIS ··· 265
그림 7-48 사물 인터넷 (IoT) 개념적 구성 (Barnaghi, 2014) ··· 267
그림 7-49 Internet of Things schematic showing the end users and application areas based on data ··· 268
그림 7-50 Sensor Nodes Configured with Ambient Energy Harvesting Devices ··· 268
그림 7-51 WSN Technology Used in Distribution Network Monitoring Applications ( ·· 269
그림 7-52 WLM Sensor System (courtesy of Martinek https://martinek.org/) ··· 271
그림 7-53 Virtual Map for Leak Detection (courtesy of Martinek https://martinek.org/) 271 그림 7-54 성동구 지하 공간 안전관리시스템(UGS) ··· 272
그림 7-55 (주)유솔의 상수관로 소규모 유량 및 수압 감시 시스템 ··· 273
그림 7-56 (주)유솔의 상수관로 관리 프로그램 ··· 274
그림 7-57 언더시티 솔루션 개요 및 시공모습 ··· 275
그림 7-58 (주)씨엘쓰리디의 3D GIS ··· 276
그림 7-59 (주)씨엘쓰리디의 3D 관제프로그램 ··· 276
그림 7-60 (주)차후의 정밀측량 기반 지하시설물 2D/3D GIS ··· 278
그림 7-61 자기마커 시스템 ··· 279
그림 7-62 자기마커의 종류 ··· 280
그림 7-63 자기마커 탐지기 예시 ··· 280
그림 7-64 (주)이우티이씨의 자기마커 기반 지하시설물 2D GIS ··· 281
그림 7-65 자기마커 시스템 구축 프로세스 ··· 282
그림 7-66 드론을 이용한 지하배관 타설 감시 ··· 283
그림 7-67 자주차를 이용한 관내부 CCTV조사 ··· 284
그림 7-68 자주차를 이용한 관내부 CCTV조사 활용예시 ··· 285
그림 7-69 전기방식을 이용한 구조물 부식방지 원격감시/제어 ··· 286
그림 7-70 TDR을 이용한 관로파손 및 누수탐지 시스템 ··· 287
그림 7-71 상관식 누수탐지의 이해도 ··· 288
그림 7-72 GUTERMANN의 누수센서 시스템 ··· 289
그림 7-73 (주)한국빅텍의 누수센서 시스템 ··· 289
그림 7-74 추진 계획 ··· 291
그림 7-75 지자기 센서 ··· 294
그림 7-76 3-tier 인터페이스 ··· 295
그림 7-77 데이터베이스 구조 ··· 298
그림 7-78 RFID 주파수 ··· 300
그림 7-79 WIFI / BLE RF 주파수 대역 ··· 302
그림 7-80 RSSI vs Distance ··· 302
그림 7-81 로그인 화면 ··· 304
그림 7-82 대시보드 화면 ··· 305
그림 7-83 실시간뷰 화면 ··· 305
그림 7-84 검색 화면 ··· 307
그림 7-85 센서리스트 화면 ··· 308
그림 7-86 센서등록 화면 ··· 308
그림 7-87 사용자관리 화면 ··· 309
그림 7-88 RFID 개념도 ··· 311
그림 7-89 RFID 리더 구조 ··· 311
그림 7-90 RFID 태그 구조 ··· 312
그림 7-91 EPC Class ··· 312
그림 7-92 RFID 주파수 대역 ··· 313
그림 7-93 RFID 주파수 대역 특징 ··· 314 그림 7-94 Sparkfun의 UHF RFID Tag Reader 시연 ··· 315 그림 7-95 Sparkfun 사의 UHF RFID Reader 모듈 ··· 315 그림 7-96 모듈에 핀헤드를 설치 ··· 316 그림 7-97 모듈의 시리얼-USB 연결 및 Universal Reader Assistant ··· 316 그림 7-98 기본적인 Tag 테스트 (Universal Reader Assistant) ··· 317 그림 7-99 외부 안테나 연결 ··· 317 그림 7-100 아두이노와 연결 및 코딩 ··· 318 그림 7-101 UHF RFID 테그와 시리얼 모니터를 통한 수집 정보 확인 ··· 318 그림 7-102 블루투스 통신을 활용한 데이터 수집 ··· 319 그림 7-103 RFID 태그 시작품 ··· 321 그림 7-104 RFID 리더 시작품 ··· 322 그림 7-105 수레 카트형 Passive RFID 리더기 ··· 322 그림 7-106 매립 대상지 측면도 ··· 323 그림 7-107 배치 특징 ··· 323 그림 7-108 센서 배치도 ··· 324 그림 7-109 매설 작업 ··· 324 그림 7-110 RFID 태그 매설 ··· 325 그림 7-111 RFID 센서 매립 도표 ··· 325 그림 7-112 RFID 1차 테스트 결과표 ··· 326 그림 7-113 RFID 2차 테스트 결과표 ··· 326 그림 7-114 RFID 3차 테스트(수분 영향 평가) 결과표 ··· 327 그림 7-115 RFID 4차 테스트 결과표 ··· 327 그림 7-116 IoT 센서 ··· 328 그림 7-117 IoT 리더 1 ··· 328 그림 7-118 IoT 리더 2 ··· 328 그림 7-119 RFID 3차 테스트 결과표 IoT 센서 매립 ··· 329 그림 7-120 IoT 센서 매립 도표 ··· 329 그림 7-121 IoT 1차 테스트 결과표 ··· 330 그림 7-122 IoT 2차 테스트 결과표 ··· 330 그림 7-123 IoT 3차 테스트(수분 영향 평가) 결과표 ··· 331 그림 7-124 IoT 4차 테스트 결과표 ··· 331 그림 7-125 지자기 센서 ··· 332 그림 7-126 지자기 리더 ··· 332 그림 7-127 지자기 센서 매립 ··· 333 그림 7-128 지자기 센서 매립 도표 ··· 333 그림 7-129 지자기 1차 테스트 결과표 ··· 334
그림 7-130 지자기 2차 테스트 결과표 ··· 334 그림 7-131 지자기 3차 테스트(수분 영향 평가) 결과표 ··· 335 그림 7-132 지자기 4차 테스트 결과표 ··· 335
제 1 장 서 론
1. 연구의 필요성
1.1 공중케이블 난립 문제
통신분야는 과거 국가가 직접 서비스를 제공하거나 시장독점적 공기업이 서비스를 제공하 여 왔으나, 이동통신서비스의 발달․보급 등과 더불어 현재 국내외적으로 대부분 경쟁체제 가 도입되어 있다(국회입법조사처, 2016). 특히 우리나라는 1990년 이후 공기업의 민영화 에 따른 여러 민간 사업자들이 출현하였고, 2000년 이후 초고속 인터넷 인프라와 다양한 방송통신융합서비스의 보급이 빠르게 이루지고 있다.
이와 같이 초고속 인터넷, IPTV, 케이블 TV 등 신규 통신 서비스 기술 발전에 따라 방 송통신사업자들이 경쟁적으로 케이블을 설치하게 되는데, 이 때 설치의 효율성, 경제성 등을 감안하여 대부분 공중선 형태로 케이블을 설치하게 되었다. 이에 도심지의 공중케이블이 난 립하게 되어 도시미관을 저해하고, 규정에 맞지 않는 공중선 설치로 교통안전을 위협하며, 전주 전복사고 등으로 인한 사고 위험성이 증대 되었다(국무조정실, 2015). 이와 같은 현상 은 우리나라뿐만 아니라 일본, 동남아시아 대부분의 국가들에서 나타나고 있다. 그림 1-1~
그림 1-3은 각 국가들의 도심지 공중케이블 설치 전경을 보여주고 있다.
그림 1-1 한국 도심지 공중케이블 설치 전경
그림 1-2 일본 도심지 공중케이블 설치 및 전복사고 전경
그림 1-3 베트남 도심지 공중케이블 설치 전경
1.2 국내 공중케이블 정비사업 추진 및 한계
공중케이블 과다 및 난립으로 인한 문제점을 해소하기 위해 한국전력 및 통신사업자는 2008년～2011년에 자율정비를 추진한바 있다. 그러나 본 정비사업은 개선효과가 미흡하고 체계적인 관리가 부족하다는 지적이 제기되었으며, 이는 종합계획 부재와 관리체계 미흡이 주요한 원인인 것으로 분석되었다.
정부는 공중선 난립의 문제를 해소하고, 재해예방 및 도시미관 개선 등으로 인한 신규 및 기존 통신케이블의 지중화 수요가 지속적으로 증가하고 있어, 정부는 부처간 (미래부 ‧ 국 토부 ‧ 산자부) 합의를 통해 ｢공중선 정비 종합계획(‘12년 11월)」에 따라 5년간(‘13 년~‘17년) 총 1.5조원을 투자 목표로 공중선의 지중화 사업을 추진하게 되었다. 그러나 현 행 기준에 따라 공중선의 지중화 사업을 진행할 경우, 비용 부담 가중으로 인해 공중선 정 비사업 추진의 애로사항이 발생하고 있다고 평가하였다. 특히 2013년~2014년 공중케이블 정비사업 집행실적을 분석한 결과, 공중케이블 정리 달성률은 131%로 목표치를 초과하였으 나, 공중케이블 지중화 달성률은 63%로 목표치에 미치지 못하였다.
이에 국무조정실에서는 「공중선정비사업 결과분석 및 개선방안 정책용역연구(2015)」을 진행하여, 공중케이블 지중화 사업을 촉진하기 위한 방안들을 제시한 바 있다. 해당 용역에
서는 개선방안 중 하나로 “방송통신 케이블의 지하매설 기준 완화”와 “지중화 관련 도로 점 용료 면제”에 대한 부분을 제안하였다. 또한 2015년 9월 국무조정실에서 열린 공중선 정비 제도 개선 관련 관계 부처 협의회에서 마이크로 트렌칭(micro trenching) 공법에 대해 미 래부와 국토부가 공동 연구 추진을 통해 실효성 검증 후 도입을 결정하기로 한 바 있다.
2013년~2015년까지 지난 3년간 한국전력․방송통신사 및 지자체가 투자한 금액은 총 1조 274억원있고, 2016년～2020년까지 5년간 총 2조 5,410억원이 투자될 계획이다(국회 입법조사처, 2016). 그러나 국가기준에 대한 개선, 공사비를 혁신적으로 절감할 수 있는 신 공법이 적용되지 않고서는 이 공중선 지중화 사업이 효과적으로 추진되는데는 한계가 있을 것으로 판단된다.
2. 연구의 목표
2.1 최종 목표
본 연구에서는 구도심의 공중선을 효과적으로 지중화하기 위한 마이크로/미니 트렌칭 공 법을 개발하고, 이를 효율적으로 관리하기 위한 전자기 인식기술과 정보관리기술 개발을 목 표로 한다. 그림 1-4는 연구목표 및 비전을 나타내고 있다.
그림 1-4 연구목표 및 비전
2.2 연차별 목표 및 연구 내용
표 1.1은 연차별 연구목표 및 연구내용을 나타내고 있다.
구분 세부연구목표 세부연구목표별 Activities 비 고
1차년도 (기획단계)
○ 공중선 지하매설신공법 및 관리기술 개발을 위한 타당성 조사
- 국내 공중케이블 지중화 사업현황 분석 - 지중매설공법/전자기인식기술 특허동향 조사 - 국외 최신지중매설공법 현황 분석
- 지하매설물 관리 규정 및 기술조사
주관 (인프라안전 연구본부,미 래융합연구
본부)
○ 마이크로/미니 트렌칭용 되메움재 성능 기준안 제안
- 무기질계/유기질계 바인더 성능 평가 - 절삭폭에 따른 바인더의 침투성능 평가 - 되메움재 성능 기준안 제안 및 개발방향 설정
주관 (인프라안전
연구본부)
○ GPR 탐사기법 국내외 현황 분석
- 국내외 GPR 탐사 적용 현황 조사 - GPR 탐사기법 관련 특허동향 조사
주관 (인프라안전
연구본부)
2차년도 (핵심기술
도출)
○ 공중케이블 지중매설공법 개발 : 마이크로/미니 트렌칭
기술 검토 및 시공 지침(안) 제안
- 자가다짐․고성능․속경성 되메움재 배합연구 - 시공장비/공정 검토 및 개선안 마련 - 관로(duct) 사양 검토 및 성능평가 - 포장구조해석을 통한 안정성 검토 - 마이크로/미니 트렌칭 경제성 분석
- (시험시공) 절삭폭/절삭깊이에 따른 도로포장상태 분석
- 마이크로/미니 트렌칭 시공 지침(안) 제안
주관 (인프라안전
연구본부)
○ 일반굴착복구공사 통신관 매설깊이 검증
- 도로법, 시방서 등 국내 기준 상세 분석 - 관로 매설깊이에 따른 포장구조해석
- (시험시공) 관로 매설깊이에 따른 도로포장상태 분석 - 일반굴착공사 통신관로매설깊이 개선(안) 제안
주관 (인프라안전
연구본부)
○ 공중선 지중매설물 전자기 인식 관련 센서 핵심 사양 도출
- 공중선 지중매설물 전자기 인식 관련 센서 요구 기능 도출
- 관련 센서 핵심 기능과 사양 도출 - 센서 등 관련 핵심장치 기본 설계
- 사전 타당성 검토를 위한 매설깊이 등 주요 변수에 따른 인식 성능 평가
주관 (미래융합연
구본부)
○ 공중선 매설 대상 지반 최적 조사를 위한 GPR 방안 도출
- 서울시 공중선 존재 구도심 지반 대상 GPR 탐사 수행 : 탐사구간 특성(지중매설물 크기, 매설심도, 정확도
등) 고려 주파수별 탐사 수행
: 지중매설물의 효과적인 파악을 위한 GPR 탐사결과 분석
- GPR 탐사결과 근거 대상 구간에서의 공중선 매설가능 경로(안) 제안(덕트 및 케이블 크기, 매설심도, 직진성 등 고려)
- 마이크로/미니 트렌칭 시공지침(안) 내 GPR 탐사가이드라인(안) 작성
객원 (인프라안전
연구본부) 표 1.1 연차별 연구목표 및 연구내용
구분 세부연구목표 세부연구목표별 Activities 비 고
3차년도 (검증및보
완단계)
○ 공중케이블 지중매설공법 개발 : 국내 맞춤형
마이크로/미니 트렌칭 기술 개발
- 유기질계 자가다짐․고성능 되메움재 개발 - 되메움재 현장 생산 프로세스(안) 도출 (위탁) - 포장가속시험을 통한 공중케이블 지중매설공법 검증 - 마이크로/미니 트렌칭 공법 검증을 위한 구도심 -
현장시험시공(1차)
- 마이크로/미니 트렌칭 시공 지침(안) 수정 및 보완
주관 (노후인프라
센터)
○ 공중선 지중매설물 전자기 인식 기술 개발
- 공중선 지중매설물 핵심장치(센서장비 등) 데이터분석 및 정의
- 공중선 지중매설물 매설깊이 등 주요 변수에 따른 인식 성능 평가 및 문제점 보완
주관 (미래융합연
구본부)
○ 공중선 지중화 대상구간 GPR 조사 및 트렌칭 가능 경로 도면화
- 마이크로/미니 트렌칭 시험시공 구간 지중매설물 조사 및 트렌칭 가능 경로 도면화
: 시험시공 구간 측량을 통한 수치지도화
: 시험시공 구간 지중매설물 GPR 탐사 및 결과분석을 - 통한 트렌칭 가능 경로 도면 제시
: 지중매설물 GPR 탐사지침(안) 보완 및 개선
주관 (인프라안전
연구본부)
4차년도 (공법완성
단계)
○ 공중케이블 지중매설공법 개발 : 국내 맞춤형
마이크로/미니 트렌칭 공법 성능 평가
- 1차 구도심 현장시험시공구간 시험평가 및 도로포장상태 조사
- 공용성능 및 경제성을 고려한 유기질계 자가다짐․고성능 되메움재 개선 및 보완
- 유기질계 자가다짐․고성능 되메움재 mock-up test - 마이크로/미니 트렌칭 공법 현장적용성 평가를 위한
구도심 현장시험시공(2차)
주관 (노후인프라
센터)
○ 공중선 지중매설물 이력추적을 위한 정보관리 기술 개발
- 공중선 지중매설물 핵심장치와 관련 SW 구현 방안 개발
- 관로(덕트)+전자기인식기술 조합 관련 검토
- 공중선 지중매설물 이력 정보관리 기능 설계(전자기 인식 등 최신기술 적용)
주관 (미래융합연
구본부)
○ 공중선 지중화 확대를 위한 소규모 공동구 국낸 적용방안 도출
- 소규모 공동구 국내 적용을 위한 전략 도출 : 소규모 공동구 관련 국외 기술 및 적용 현황 조사 : 체계적인 공중선 정비를 위한 소규모 공동구 국내
적용 가능성 검토
: 소규모 공동구 기술 개발을 위한 중점 연구방안 제안
- 마이크로/미니 트렌칭 구간 되메움용 무기질계 되메움재 개발
: 되메움 지반 특성 고려 최적규격 도출(속경성, 유동성, 조기강도, 장기강도 등)
: 실내시험을 통한 배합 도출 및 Mock-up test를 통한 성능검증
: 무기질계 되메움재 품질규격 도출
주관 (인프라안전
연구본부)
3. 연구추진전략 및 체계
3.1 연구추진 방향
「전기통신사업법」제35조의2(공중케이블 정비의무)에서는 아래와 같은 규정을 통해 사 업자의 법적 의무를 두게 하였다. 이 법을 근거로 정부는 「공중케이블 정비 중장기 종합계 획」을 발표하여 5년간 2조 5,410억을 투자한다는 계획을 발표한 바 있다.
「전기 통신 사업법」
제 35조의 2(공중케이블 정비의무) ① 전기통신사업자와 시설관리기관은 도시미관의 보호를 위 하여 전주에 설치되는 케이블(이하 이 조에서 "공중케이블"이라 한다)을 정비하여야 한다.
② 미래창조과학부장관은 제1항에 따른 정비가 체계적으로 추진될 수 있도록 공중케이블 정비계 획(이하 이 조에서 "정비계획"이라 한다)을 매년 수립하여야 한다. 이 경우 관계 부처 및 관련 전 기통신사업자 등으로 구성된 공중케이블정비협의회의 심의를 거쳐야 한다.
③ 전기통신사업자와 시설관리기관은 정비계획에 따라야 하며, 정비계획의 시행에 소요되는 비용 은 대통령령으로 정하는 바에 따라 해당 설비등을 제공·이용하는 자가 공동으로 분담한다.
④ 공중케이블정비협의회의 구성·운영 등에 필요한 사항은 대통령령으로 정한다.[본조신설 2015.20]
이와 같이 정부주도하에 이루어지는 공중케이블 정비 사업 중에서 지중화 분야는 5년간 약 9,000억원으로 계획되어 있으며, 향후 지중화 사업 금액은 지속적으로 증가될 것이다.
그러나 현재의 공사기술로 5년간 사업을 진행한다 하여도 지중화 연장 비율이 전체 공중선 에 1%에도 미치지 못할 것이다. 이에 공사비용을 크게 절감하고 공사의 효율성을 높일 수 있는 신공법 개발 및 적용을 통해 이 지중화 사업을 활성화시킬 필요가 있다.
이에 본 연구는 사회문제 해결형 공공연구 R&D로 분류될 수 있으며, 연구결과물들에 대 한 실용화를 통해 지중화 사업에 대한 통합적 해결방안을 제시하고 궁극적으로 국민 삶의 질을 향상시키는 것을 목표로 하고 있다.
3.2 연구 추진 체계 및 전략
본 연구는 지하매설 신공법 및 재료, 전자기 인식 및 정보관리와 지반 안정화 분야별로 노후인프라센터, 인프라안전연구본부, 미래융합연구본부가 공동연구를 수행하여 공중선 지하 매설 핵심기술을 개발하고자 한다. 또한 국토교통부, 과하기술정보통신부 및 지자체와의 유 기적인 협력을 통한 제도 개선을 추진하여 체계적인 연구 성과 활용 추진할 계획이며, 기술 개발 단계에서 사업 수행자 등 유관 기관과의 협력 체계 수립을 통해 신속하고 경제적인 공 중선 정비 지원도 할 계획이다. 그림 1-5는 연구 추진 체계를 보여주고 있다.
시급하게 추진되어야 하는 공중선 지중화 사업을 위하여 한국형 지중 매설공법(트렌칭 공 법을 중심으로)을 개발하고, 공중선 지중 매설공법 실증을 위하여 연구원 연천SOC실증센터 내 테스트베드를 기획·구현하고, 이후 구도심 현장에 시험시공을 위한 과기부, 국토부 및 지 자체와의 협력체계를 구축할 계획이다.
그림 1-5 연구추진체계
3.3 연구개발 Roadmap
그림 1-6은 연구개발 로드맵을 보여주고 있다.
그림 1-6 연구개발 로드맵
제 2 장
국내외 공중선 지중화 사업현황 분석
1. 국내 공중선 설치현황
1.1 도로상 공중선, 지하관로의 설치절차
도로에 설치하는 공중선은 크게 전력선과 통신선(케이블TV 등 포함)으로 구분할 수 있으 며, 한국전력공사나 통신사업자 등이 도로관리청의 도로점용허가를 받아서 설치하고 있다.
도로점용허가를 받아서 도로에 설치할 수 있는 공작물, 시설의 종류는 도로법 시행령에서 정하고 있으며, 다음은 공중선 도로점용허가 대상 공작물 관련 도로법 시행령 개정이력이다.
일 자 도로점용허가를 받을 수 있는 공작물 (도로법 시행령 제55조) 1971.8.5
(신설) 1. 전기통신설비 및 전선로와 이들의 지지물 및 그 지지물에 유사한 공작물 2. ~ 7. (생략)
1977.5.27 1. 전기사업법에 의한 전기공작물, 전기통신법에 의한 전기통신시설 및 우편법에 의한 우편함 과 이들에 유사한 공작물
2. ~ 7. (생략)
1985.10.16 1. 전기사업법에 의한 전기공작물, 전기통신기본법에 의한 전기통신설비, 전파관리법에 의한 전파관리업무의 공중선과 그 부속설비 및 우편법에 의한 우편함과 이들에 유사한 공작물 2. ~ 7. (생략)
1993.8.14 1. 전주·전선·변압탑·공중선·우체통·공중전화 기타 이와 유사한 것 2. ~ 11. (생략)
1999.8.6 1. 전주·전선·변압탑·공중선·우체통·공중전화·무선전화기지국·종합유선방송용단자함·발신전용휴 대전화기지국 기타 이와 유사한 것
2. ~ 11. (생략)
2010.9.17
1. 전주·전선·변압탑·공중선·우체통·공중전화·무선전화기지국·종합유선방송용단자함·발신전용휴 대전화기지국·전기자동차 충전시설·태양광발전시설·태양열발전시설·풍력발전시설, 그 밖에 이와 유사한 것
2. ~ 9. (생략)
2014.7.14
1. 전주·전선, 공중선, 가로등, 변압탑, 지중배전용기기함, 무선전화기지국, 종합유선방송용단 자함, 발신전용휴대전화기지국, 교통량검지기, 주차측정기, 전기자동차 충전시설, 태양광발 전시설, 태양열발전시설, 풍력발전시설, 우체통, 소화전, 모래함, 제설용구함, 공중전화, 송전탑, 그 밖에 이와 유사한 것
2. ~ 12. (생략)
표 2.1 공중선 관련 도로점용허가 대상 공작물의 도로법 시행령 개정이력
도로법 시행령에 신설 당시(1971.8.5)에 전력선은 “전선로”로, 통신선은 “전기통신설비”로 서 도로점용허가를 받을 수 있는 공작물로 명시하였으며, 이 후 “전선로”는 “전기사업법에 의 한 전기공작물”로 개정(1977.5.27)되었다가 “전주·전선·공주선”으로 개정(1993.8.14)되고,
“전주‧전선, 공중선”으로 재개정(1914.7.14)되었다.
이와는 별도로 도로의 상부를 횡단하는 전기선로를 도로에 설치하는 경우에는 미리 도로 관리청과 협의하는 제도를 도로법 시행령에서 운영(1971.8.5 신설)하였으나, 현재에는 도 로점용허가를 통해 설치하고 있다. 이는 “전선, 그 밖에 이와 유사한 것”이 도로점용허가를 받을 수 있는 공작물로 규정(1993.8.14)됨에 따라 도로횡단 공중케이블의 도로관리청 협의 규정은 삭제(1999.2.26)된 것으로 판단된다.
일 자 도로횡단 전기선로의 설치 (도로법 시행령)
1971.8.5
(신설) 제24조의2 (전기선로의 설치) 도로의 상부를 횡단하는 전기선로를 설치하고자 하는 자는 미 리 관리청과 협의하여야 한다.
1999.2.26 제24조의2 삭제 <1999.2.26.>
표 2.2 도로횡단 전기선로 관련 도로법 시행령 개정이력
공중선 관련 지하관로는 “전기통신설비 및 전선로”로서 공중선과 같이 신설(1971.8.5)되 었으며, “전기통신관”으로 도로법 시행령 개정(1999.8.6)된 후, “전기관, 전기통신관”으로 재개정(2014.7.14)되었다. 지하관로는 도로점용허가를 신청하기 전에 도로관리심의회의 심 의를 받는 다는 점이 공중선의 설치절차와는 차이가 있다. 다음은 도로법령에 따른 공중선 과 지하관리의 설치절차이다.
도로관리심의
(지하관로) → 도로점용허가 → 설치공사 → 준공확인 → 사후 관리 그림 2-1 도로상 공중선, 자하관로의 설치절차
1.2 국내 공중선 설치 현황
도로에 설치하는 공중선은 자가 전주(공중선을 자기소유 전주에 설치하는 형태)를 이용한 설치와 타인 소유의 전주를 임대하여 설치하는 형태로 구분할 수 있다. 일선 도로관리청에 서는 대부분의 공중선이 “전주, 통신주” 등의 형태로 도로점용허가를 받고 있으며, 전주를 임대하여 설치하는 공중선의 단독 도로점용허가 사례는 거의 찾을 수 없다. 이러한 현상은 전선 점용료에 공중선 점용료가 포함된 것으로 판결한 대법원 판례(2010다70247, 2012.5.24)에서 그 원인을 찾을 수 있다. 해당 판례에서는 공중선을 독립된 점용물이 아 닌, 전주에 종속된 점용물로 보고 있는 것이다. 이에 따라 한국전력공사 등은 전선과 전주가 혼합된 도로점용물에 대해 “전주 설치”로 도로점용허가를 신청하고, 도로관리청은 도로점용 허가 검토시 공중선의 설치높이 등을 검토하여 도로점용허가를 한 후, 도로점용물 관리단계 에서는 “전주”로 관리하고 있다. 사후 관리단계에서 “전주”로 관리하는 형태가 관행적으로 적 용됨에 따라 전주를 임대하여 설치하는 공중선은 도로관리청에 별도의 도로점용허가를 받지 않고 있으며, 전주 소유자의 전주사용계약 후 설치하고 있다.
구분 한전 KT LGU+ SKT SKB 등 CATV사 계
(천주)전주 8,464 4,071 13 65 119 6 12,738
표 2.3 사업자별 전주 설치현황 (국무조정실, 2015년)
국무조정실(공중선 정비사업 결과분석 및 개선방안 연구, 2015년)에 따르면 한국전력공 사, 통신사업자 등이 설치한 전주는 2015년 기준으로 전국에 12,738천주에 달하는 것으로 보고되었다. 이 중에서 한전주와 KT주는 8,464,000주와 4,071,000주로 전체 전주의 98.4%(=12,535,000주/12,738,000주)에 해당하고 있으며, 그 밖의 통신사업자 등은 자 가전주 설치를 통해 공중선을 설치하는 것 보다는 한전주와 KT주를 임대하여 공중선을 설 치하고 있다. 도로관리청의 임장에서는 신규로 전주를 설치하는 것 보다는 기존에 설치된 전주를 공동으로 활용하는 것이 도로관리에 유리한 측면이 있을 것으로 판단된다. 다만, 전 주를 임대하여 공중선을 설치하는 경우에도 도로관리청의 도로점용허가를 별도로 받아야 하 는 지 여부에 대한 검토는 본 보고서의 연구범위를 벗어나는 것으로 판단되어 세부적으로 조사하지 않는다.
구 분 2011년 2012년 2013년 2014년 2015년
통신 사업 자
LG유플러스 50,814 60,556 64,252 69,663 77,274
SK텔레콤 27,971 30,345 28,486 25,648 29,031 SK브로드밴드 20,545 22,676 22,837 24,054 23,948
드림라인 8,708 8,226 6,624 3,727 5,532
세종텔레콤 3,517 3,016 2,754 1,724 2,022
KT 675 827 876 2,894 4,004
기타 사업자 64 24 20 7 26
종합유선방송사업자 23,075 26,607 31,479 33,592 33,939
중계유선방송사업자
3,744
2,571 2,265 2,060 1,726
전송망사업자 636 760 1,067 1,193
행정(공공)기관 1,040 1,764 1,888 1,635 1,748
계 140,153 157,248 162,241 166,071 180,443
표 2.4 통신사업자별 배전전주 임대료 현황 (단위:백만원)
통신사업자들이 임대한 전주의 현황은 별도의 통계로 조사된 사례는 현재까지 없는 것으 로 파악된다. 다만, 국회 산업통상자원위원회 곽대훈(새누리, 대구 달서갑) 국회의원이 한국 전력공사가 제출한 ‘전주임대에 따른 수입현황’을 분석한 결과 LG유플러스, SK텔레콤 등 통신사업자에 임대해 벌어들인 수익이 1,804억원(위약금 포함, ‘15.12월 기준)에 달한 것 으로 보도되었다. 한국전력공사가 전주 1주당 통신선 1조에 대해 연간 9,306원(행정기관 및 공공기관은 4,524원)의 임대료를 징수하는 것(배전설비 공가업무 처리지침, 한국전력공 사 내규)을 고려하면 통신자사업자가 공중선을 설치하기 위해 한국전력공사로부터 587,516 천주를 임대하였으며, 도심부 전주간의 표준경간을 30미터로 가정한다면 전주를 임대하여 설치한 공중선은 587,517Km로 추정된다.
도로에 설치된 공중선을 정비하기 위하여 지하관로의 형태로 매설하는 경우에는 공중선 소유자별로 별도의 지하관로 설치를 위한 도로점용허가를 받아야 하므로, 지중매설을 고려 한 공중선 설치현황을 파악을 위해서는 소유자별로 공중선 설치현황을 조사할 필요가 있다.
전주 설치현황이나 임대료 지불현황을 이용하여 공중선 설치현황을 추정할 수는 있지만, 정
