< 요 약 문 >
사업명 도시건축연구사업 총괄연구개발 식별번호 20AUDP –B106328-06
내역사업명 - 연구개발과제번호 20AUDP –B106328-06
국가과학기술
표준분류 EI0302 50% EI0404 50% - -
총괄연구개발명 세계시장 선도를 위한 초고층빌딩 설계 및 시공 기술 개발 연구개발과제명
(1세부) 기업지원형 초고층빌딩 설계 및 시공 핵심기술 개발 전체 연구개발기간 2015. 12. 22 - 2021. 06. 30(5년 6개월)
총 연구개발비 총 12,905,862 천원
(정부지원연구개발비 : 9,582,700 천원, 기관부담연구개발비 : 3,323,162 천원)
연구개발단계 기초[ ] 응용[ ] 개발[ ✔ ]
기타(위 3가지에 해당되지 않는 경우)[ ] 기술성숙도 착수시점 기준( 4 ) 종료시점 목표( 9 ) 연구개발과제 유형 지정공모 [✔] 자유공모 [ ]
연구개발과제 특성 실용화
연구 개발 목표 및 내용
최종 목표
초고층빌딩 최첨단 기술 분야 Global Top 기술 개발, 강소기업 육성을 위한 기술의 실용화 선순환구조 확립, 글로벌 주역화 실현을 위한 전주기 연구개발 순환체계, 연구
및 현업 역량 결집을 위한 Control Tower 구축
전체 내용
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발
- 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술의 연구목표는 가설 거푸집과 리프트 분 야에서 세계 최고수준의 기술력을 확보하고, 개발 기술의 통합 운영 및 관리를 위한 가설 엔지니어링 기술을 상용화하는 것임
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술의 연구목표는 전산설계 및 풍진동제 어 분야에서 세계 최고수준의 기술을 개발하고 ICT 융합설계 SW 및 다축/다중모드 제어장 치를 상용 제품화 하는 것임
1년차 목표
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 초고층 가설엔지니어링 특성 및 반영요소 도출
- 더블데크 리프트 초안 설계 및 군제어 기초 기술 기획
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술 - 골조/외피 최적화 전산기술 요구성능 분석/도출
- 골조/외피 특화 상세설계정보 모델링 기능 및 물량산출 모듈 설계 - 다축/다중모드 제어 알고리즘 개발
- 다축/다중모드 제진장치 상세분석
- 층간설치형 감쇠장치의 풍하중 설계 모듈 개발
내용
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발
- 초고층 공사 가설시스템(거푸집/타워크레인/CPB) 종류 및 골조 공사 공법(코어선행/후행/동 시), 공사구획(zoning) 특징 분석 및 가설장비 통합운영 대상 설정
- 가설엔지니어링 장비/시스템 간 관계분석 및 통합운영 효율성 극대화 계획 수립 - 공사 특성을 반영한 공사비 산정 기법 설계요소 도출
- 두 개의 리프트 결착을 위한 요구성능 도출 및 어뎁터 시스템의 작동관련 시스템 설계 - 리프트 용량 선정, 대수 산정, 홀수 짝수 층 운행 등 그룹 제어 기술 개발을 위한 요구 성
능 도출
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 초고층 골조/외피 설계변수 분석, 최적화 알고리즘 고도화 기법 설계
- 메가부재 설계 및 물량 상세정보 모델링 기획, 초고층 골조 상세설계 국제기준 분석 - 선형/비선형 알고리즘 보완 및 1방향 제진장치 바탕 병진모드 제어 알고리즘 분석, AMD 제
2년차 목표
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발
- 초고층 장비/시스템 산정 알고리즘, 공사특성을 반영한 공정/공사비 산정 알고리즘 개발 및 모듈화
- 설계단계별 가설 엔지니어링 최적화 시스템 기초 설계
- 가변형 테이블폼 설치/해체 공법별 공정 분석, 요구성능 도출 및 기술 개념안 작성 - 테이블폼 자동 상하차를 위한 요구성능 분석 및 기초 기술 개념안 작성
- 더블데크 리프트 시스템 및 군 관리 모델 설계
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 초고층 골조 메가 부재 파라메트릭 모델링 컴포넌트 및 동적성능 최적화 알고리즘 개발 - 초고층 메가부재 상세설계 정보 및 외피 모델링 기술 개발
- 초고층 골조/외피 특화 BIM 도구 플랫폼 구축
- PLC 프로그램의 제어알고리즘 다변화 및 제어알고리즘 성능검증 실험 - 다축/다중모드 제어장치 시제품 본체 설계/제작
내용
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발
- 가설장비/시스템의 위치와 성능 및 효율, 공사 특성, 초고층 공사의 시공성과 공정 및 거푸 집, 철근 배근 계획 등을 종합적으로 검토하여 결과값을 도출하는 알고리즘 모델 개발 - 기존 초고층공사 설계 프로세스 및 시공성 검토 업무 범위를 반영한 최적화 알고리즘 개발 - 테이블폼 수평 조정(레벨링) 과정 분석, 테이블폼 수직 상승 및 탈형 자동화를 위한 요구성
능 도출. 이를 반영한 지지부에 4방향으로 높이 조절 및 기계식 탈착 자동화 시스템 개념안 설계
- 기존 테이블폼 상하차 프로세스 분석을 통한 요구성능 도출 후 요구성능 및 기술특성 간 상 관관계 분석, 이를 반영한 기초 기술 개념안 작성 후 경제성, 안전성 등 사전 성능평가 실 시
- 더블데크 리프트 어뎁터 시스템 및 분리형 위치제어 시스템 설계, 군제어용 무선전송 시스 템 및 메인 서버 시스템 제작
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 높은 빈도의 초고층 메가 부재 컴포넌트 분석 및 메가 부재 별 설계변수 모델링 기능 개발, 유형별 동적성능 평가 알고리즘 및 파라메트릭 평가를 위한 동적 성능 평가기능 구현 - 메가부재 및 외피 설계정보 데이터베이스 구축 및 상세설계 자동화 개발
- 단위 모듈별 유기적 결합을 수행할 수 있는 플랫폼 및 상용 3D 도구와의 연동을 위한 인터 페이스 표준 구축
- 제어알고리즘별 HMI 및 가상 디지털 데이터 PLC 입력체계 구축, 2축 소형 ADM 제작 후 다축 /다중 모드 제어 성능 검증 후 제어알고리즘 개선
- 다축/다중 모드 제어장치 시제품 도면 설계 및 5층 테스트타워 실험용 시제품 제작
3년차 목표
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 시공엔지니어링 알고리즘 설계 및 시스템 시제품 제작
- 설계단계 시공엔지니어링 업무 모듈 구축 - 고속설치/해체형 가변형 테이블폼 시제품 제작 - 테이블폼 자동상하차 인양플랫폼 테스트 및 개선
- 더블데크 리프트 및 시뮬레이터 기반의 군제어 시스템 성능 테스트
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 현업과 연계한 골조/외피 상세설계 부분 최적화 알고리즘 및 컴포넌트 개발 - 내진보강상세 기준을 적용한 배근상세설계, 도면작성, 물량산출 요소모듈 개발 - 다축/다중모드 제어장치 PLC 프로그래밍 개발 및 제어장치 콘트롤러 현장적용 - 극한하중 작용에 대한 TMD 지진해석 기술 개발 및 현장적용
내용
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발
- 초고층 골조공사 층당 cycle 알고리즘 설계 및 공정표에 따른 input/output 시스템 적용 - 설계단계 내 업무반영을 위한 업무 재그룹화 및 의존관계구조행렬방법론을 활용한 시공엔지
니어링 업무 프로세스 구축
- 1차, 2차 현장시험 수행을 통해 해당기술을 검증 및 보완하여 개선 시제품 제작
- 테스트 타워 적용을 통한 성능 검토, 스페셜 케이지 도어 성능 테스트 및 시뮬레이터 기반 의 그룹제어 성능 테스트 수행 및 개선 보완점 도출
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 현업 요구사항 조사 및 기능 설계 주조화를 통한 최적화 알고리즘 고도화 기법 및 최적설계 프로세스 개발
- 배근설계 자동화 알고리즘 개선 및 배근시공도 템플릿 활용 2D 기반 배근시공도 자동 작성 시스템 개발, 물량산출식 변수화 모듈 기획 및 비교분석 모듈 고도화
- 엔지니어링 전산도구 빌더허브 1.0 개발
- LQR 제어기, 속도피드백, 뱅뱅제어기 등 제어알고리즘 다변화 - 초고층 건축물을 대상으로한 제어장치 컨트롤러 설계
- 극한하중에 의한 구조물의 시간이력 해석, TMD 작동에 따른 설계스트로크 초과시 지진해석, 제진장치 기본 설계도면 제작
4년차 목표
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 초고층 시공엔지니어링 시스템 알고리즘 설계 및 시제품 제작 - 설계단계 시공엔진이어링 기술 업무모듈 보완
- 수평·수직 거푸집 범용적용이 가능한 경량형 조립식 거푸집 개발을 통해 거푸집 시공속도 향상 및 공사비 절감
- 테이블폼 자동상하차 인양플랫폼 개선 시제품 개발더블데크 리프트 시제품 제작 및 현장적 용 추진
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술 - 골조/외피 상세설계기능 검증 및 현업 적용 가능성 검토
- 골조/외피 특화 3D 설계 엔지니어링 전산도구 BIM 적용 파일럿 프로젝트 수행 - 다축/다중 모드 자동제어장치 제작 및 공장 성능 실험
- 다축/다중 모드 풍하중 추정기술 프로그램화 및 풍동실험결과와의 비교를 통한 다축/다중 모드 풍하중 추정기술의 성능 검증
내용
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발
- 초고층 시공엔지니어링 시스템 스케줄링 알고리즘 설계를 통한 오버리핑/동일공종 작업조 분배방식/현실적 노무비 계상 단위 고려
- 시공엔지니어링 기술 업무 수행에 따른 설계대안 시공성 평가 방안 마련
- 거푸집 프레임 경량화, 패널 소재 및 코팅재 선정, 형상 최적화 등을 통한 고속 설치/해체 형 가변형 테이블폼 개선 시제품 제작
- 테이블폼 자동상하차 인양플랫폼 구조설계 재검토 및 단면 형상 변경, 재질 변경 - 더블데크 리프트 조절용 연결 프레임 설계 및 시제품 제작
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술 - 골조/외피 상세설계기능 검증 및 현업 적용 시도
- 골조/외피 상세설계 부분 최적화 알고리즘 개발
- 골조/외피 특화 3D 설계 엔지니어링 전산도구 프로그램 성능 개선 - 다축/다중 모드 자동제어장치 제작 후 안성소재 공장에서 성능실험 실시
- 초고층 빌딩 모니터링 자료와 테스트타워 자료를 활용한 자체 추정기술 개발 완료 후 국제 학회 발표
5년차 목표
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 초고층 시공엔지니어링 시스템 보완 및 개선
- 가변형 테이블폼 개선 시제품 현장적용을 통한 기술 검증 및 보완사항 도출 - 테이블폼 자동상하차 인양플랫폼 운영성 및 신뢰성 평가
- 더블데크 리프트 기술 및 군제어 기술의 상용화 계획 점검
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술 - 외피 최적설계 모듈 현장 적용
- 골조/외피 상세설계 자동화 모듈 제품화 - 다축/다중모드 자동제어장치 현장 성능실험
- 다축/다중 모드 제어장치의 최적 설계·배치 기술 사업화 프로젝트 수행
내용
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 기존 초고층 현장데이터 적용을 통한 시스템 개선사항 도출 및 보완
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- KBC2016 기준 풍하중 자동계산 템플릿 작성 및 풍하중에 의한 외피 패널 풍하중 산정 알고 리즘
- 골조 전산설계 도구 BuilderHub-S 현장적용 및 기능 개선 - 10톤금 다축/다중모드 제어장치 제어반 시제품 제작
- 김해공항 관제탑 내진/풍진동 저감을 위한 다축/다중모드 제어장치 설계 적용
6년차 목표
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 초고층 시공엔지니어링 시스템 상용화 계획 수립
- 고속 설치/해체형 가변형 테이블폼 기술 홍보 및 상용화 계획 수립 - 테이블폼 자동상하차 인양플랫폼 개발기술의 범용적 활용계획 수립 - 상하연계형 더블데크 리프트 기술의 초고층 적용성 검토
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술 - 초고층 골조/외피 최적설계 시스템 제품화/사업화
- 골조/외피 상세설계 자동화 현장시험
- 다축/다중 모드 자동제어장치 브랜드화 및 홍보 - 다축/다중모드 제어장치 설계/제작 지침 개발
내용
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 시공엔지니어링 최적화 플랫폼 운영 매뉴얼 작성
- 가변형 테이블폼 기술 언론사 홍보 및 학술지 홍보, 국제 장비박람회 참석 - 인양플랫폼 운영 단계별 작업자 지침사항 수립 및 기술홍보전략 논의 - 초고층 현장 더블데크 리프트 및 군제어 기술 현장적용
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 골조/외피 최적설계를 위한 파일럿 프로그램 제작 및 알고리즘 구현 후 사업화 - 상세도 작성모듈 개발 후 프로그램 내 탑재
- 현장 적용성과 및 성능실험 결과를 바탕으로 한 제어장치의 우수성 홍보 - 다축/다중모드 제어장치 설계/제작 자료 조사 및 지침 개발
- 제진장치-통합엔지니어링 플랫폼 설계 패키치 개발 완료
연구개발성과
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 초고층 시공 엔지니어링 시스템 개발
- 고속 설치/해체형 가변형 테이블폼 개발 - 테이블 폼 자동 상하차 인양 플랫폼 개발
- 고속 설치/해체형 가변형 테이블폼 관련 학술논문
- 고속 설치/해체형 가변형 테이블 폼 공법 운영기술 매뉴얼 작성 - 상하 연계형 더블데크 리프트 및 군제어 기술 개발
- 개발기술의 특허 출원 및 등록 - 시스템 기술 상용화 및 현장적용
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 세계 선도 수준 초고층 구조시스템 최적설계 파라메트릭 설계도구 개발로 초고층건축물 기본설계 단계에서 다수 프로젝트에 현업 적용
- 국내 최초, 유일의 골조상세설계 3D 디지털 설계도구 개발 및 상용화
- 상기 ICT 융합 설계기술 국내 30여개 대형 건설사, 50여개 설계사가 전사적 또는 현장 별 현업 적 용 실적
- 베트남, 중국, 싱가폴 등 해외 건설사/설계사에 기술이전 및 협업으로 해외시장 진출
- 다축/다중모드 제어장치 상용화 (제어 및 제작기술 패키지) 및 현장적용 (인천공항 제2계류장 관 제탑 : 10ton AMD 2기, 터키 1915 CANAKKALE BRIDGE 세계 최장스팬 현수교 : 37ton AMD 6기) - 첨단 센싱 기술을 이용한 다축/다중 모드 식별 기술 S/W 개발, 건축물 풍진동 DB구축, 모니터링시
스템 설계 가이드 북
- 다축/다중모드 제어장치 최적 설계 및 배치 S/W 연구개발성과
활용방안 및
§ 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 - 기술집약적 고부가가치 초고층 시공 엔지니어링 기술 혁신
- 해외기술로드쇼, BAUMA 등 해외 건설 네트워크를 활용하여 개발 기술의 해외 홍보 및 해외 제품화 추진
- 다양한 활용성을 지닌 자동상하차 인양 플랫폼의 경우 자원 운반이 크게 요구되는 조선, 제조, 운 수업 등 타 산업과의 적용을 통해 기술적용 확대
- 자동인양플랫폼, 상하 연계형 더블데크 리프트, 운행정보 분석 기반 리프트 수직 Zoning 제어 기 술의 패키지화를 통해 건설 양중장비 경쟁력 확보 및 경제적 부가가치 창출
- ICT 융합 설계 기술과 연계하여 설계부터 공정관리까지 통합된 시스템 개발
§ 초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
- 초고층 구조시스템 최적설계기술을 활용한 초고층건축물 기본설계 글로벌 경쟁력 향상
- 해외기술에 100% 의존하던 3D BIM 기반 설게도구 국내 최초 국산화 및 해외시장 진출 성공으로 기 존의 2D 종이도면 기반의 건설기술환경이 3D 디지털 모델 기반으로 전환되는 미래 기술환경에서 설계도구 기술 국산화 및 글로벌 선도기술 추진
- 세계선도 수준의 3D 디지털 BIM 모델 기반 설계도구 자립으로 건설산업 전반의 건설시장 경쟁력 향상
- 다축/다중모드 제어장치 브랜드화 및 현장적용
- 세계 최고수준의 능동형 진동제어장치 개발을 통한 세계적 기술수준 우위 확보와 이에 따른 후광 효과를 반영한 수동형 제진장치 매출실적 확보
- 국내외 적용실적 확보를 통한 해외 공사 입찰시 경쟁성 확보
- 다축/다중모드 제어장치에 대한 모니터링 및 유지관리 서비스를 이용한 부가적인 매출 창출 및 기 술개발 지속
- 다축/다중모드 제어장치의 원천기술을 이용한 부가적인 제품 개발 (수직형 진동제어장치, 대형 가 진장치, 지반 및 건축물 진동 모니터링 시스템 개발 등)
연구개발성과의
비공개여부 및 사유 해당없음
연구개발성과의 등록·기탁 건수
논문 특허 보고서
원문
연구 시설·
장비
기술 요약 정보
소프트
웨어 표준
생명자원
화합물
신품종 생명
정보
생물
자원 정보 실물
46 25 20 - - 44 - - - -
연구시설·장비 종합정보시스템
등록 현황
구입기관 연구시설·
장비명
규격
(모델명) 수량 구입
연월일
구입가격 (천원)
구입처 (전화)
비고 (설치장소)
ZEUS 등록번호
- - - -
국문핵심어 (5개 이내)
초고층 ICT 융합설계 SW
다축/다중모드 제어장치
초고층 시공 엔지니어링
초고층 거푸집 및 양중장비
글로벌 비지니스 지원체계 영문핵심어
(5개 이내)
Software of ICT Fusion Plan for
Super-tall Buildings
Multiaxial/Multim ode Control
System
Construction Engineering for
Super-tall Buildings
Form and Lifting Equipment for
Super-tall Buildings
Global Business Support System
목 차
1. 연구개발과제의 개요 ··· 1
가. 연구개발 필요성 ··· 1
나. 연구개발의 목표 및 범위 ··· 9
다. 과제의 구성 ··· 24
2. 연구수행내용 및 성과 ··· 25
가. 추진전략·방법 ··· 26
나. 추진체계 및 일정 ··· 39
다. 연구(양적) 성과 ··· 60
라. 연구내용 및 결과 ··· 77
3. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ··· 175
가. 계획 대비 목표 달성도 ··· 176
나. 목표 미달성 시 원인(사유) 및 차후대책(후속연구의 필요성 등) ··· 197
4. 연구개발성과의 활용계획 및 기대효과 ··· 201
가. 활용계획 ··· 202
나. 기대효과 ··· 206
제1장
연구개발 과제의 개요
1
가. 연구개발 필요성
(1) 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발 필요
가) 초고층 시공엔지니어링 시스템
§ 국내 건설산업은 제도적으로 설계 단계에서 시공성이 충분히 고려될 수 있는 여건 조성이 미비한 실정으로, 시공 단계에서의 반복적 설계변경 등 자원 낭비 요소의 지속적 발생에 따른 전반적인 프로젝트 운영 효율성 저하가 빈번하게 발생하고 있 음
§ 초고층 공사의 경우 일반적인 저층 구조물 공사 대비 다양한 장비들이 투입되며 가설시스템, 골조공사 공법 등이 복합적으로 운행되는데, 설계 단계에서는 이에 대 한 일차원적인 검토만 진행되고 있는 실정임. 각 요소들의 연계성에 대한 고려가 미흡하여 최적의 공사계획을 도출하는데 어려움이 있음
§ 다수의 가설재 및 장비가 투입될수록 현장에서의 운영 방식에 따라 효율성의 차이 가 크게 발생하므로 각 기자재 운영방식에 대한 통합적인 고려가 요구됨
그림 1. 초고층 시공엔지니어링 시스템 구성
나) 고속 설치/해체형 가변형 테이블폼 개발
§ 테이블 폼은 대형화된 거푸집으로 장비를 사용하여 이동·양중하고 반복적인 작업 에서 효율성이 우수하여 초고층 거푸집 공사에 적합한 가설장비임
§ 국내 건설 현장에서는 유로폼과 알루미늄 폼이 가장 빈번하게 사용되고 있으나, 기 존의 거푸집은 높은 중량으로 인한 생산성 저하, 큰 소음 발생으로 인한 민원·공 기 지연의 문제가 빈번하게 제기되고 있는 실정임
§ 기존 거푸집 대비 경량화, 소음 저감 등의 성능을 개선하고, 테이블 폼 형태로 제 작하였을 때 양중 및 설치·해체 작업이 효율적으로 이뤄질 수 있는 초고층 건설 공사용 거푸집의 개발이 요구됨
다) 테이블 폼 자동 상하차 인양플랫폼 개발
§ 초고층 건설공사에서 테이블 폼의 양중은 목적층에 데크를 설치한 뒤, 타워크레인 을 통한 수동 양중 방식을 사용하고 있음. 이는 데크 설치에 추가적인 시간이 소요 되고, 타워크레인의 작업 부하량을 증가시켜 공기 지연의 원인으로 작용할 수 있음
§ 기존 테이블 폼의 비효율적인 양중 프로세스 개선을 위하여 건설 현장에서 다수 설치되는 리프트의 마스트를 활용하여 테이블 폼의 자동 인양작업을 수행할 수 있 는 상하차 기술의 개발이 요구됨
그림 2. 테이블 폼 자동 상하차 인양플랫폼 개요
§ 초고층 현장 공사 계획 단계에서의 양중계획 수립 시, 단순한 약산식과 같은 수리 모형이나 탐색적 기법에서 다루기 어려운 현실적 영향요인의 해소를 위한 시뮬레 이션적 접근
§ 현재 마감자재 수직운반에 사용되는 리프트 장비의 하드웨어적 발전에도 불구하고 직관적 판단에 의존한 운영계획으로 인해 현 상황의 전후 수직 양중 운영관리의 유동성, 효율성 저하
§ 가설 리프트의 수직 운행 구간은 층용도 및 기간별 양중수량에 근거한 수직 공간 분할방식을 사용하고 있으며 설치 리프트의 성능, 외벽 형태, 리프트의 운행 빈도 등의 부재된 구간 설정방식을 가지고 있음
마) 상하 연계형 더블데크 리프트 및 군제어 기술 개발
§ 초고층 현장의 경우 출퇴근 및 점심시간에 작업자들 집중되어 인원 이동시간만 하 여도 대략 1~2시간이 소요됨. 리프트 설치대수를 늘려 이부분을 보완 할 수 있지 만, 리프트를 설치 할 수 있는 공간 및 비용 제약으로 그렇지 못함. 이에 1회 양중 시 보다 많은 인원을 수송 할수 있는 더블데크 리프트 개발이 필요
§ 또한 현장에 집중/분산되어 설치되어 있는 다수의 리프트를 그룹화하여 가장 효율
적인 운행을 지원하는 그룹제어 시스템 개발을 통해 중복 호출로 인한 불필요한
이동·양중시간 발생 저감이 필요
(2) ICT융합 설계기술 선도의 필요성
가) 건축산업 기술환경의 패러다임 혁신
§ 기존의 2D 종이도면 기반의 건축산업 기술환경은 최근 3D 디지털 및 BIM(Building Information Model) 기반으로 전환이 활성화되고 있음
§ 향후 3D 디지털 설계기술과 이에 기반한 시공, 유지관리 등 건설 업무 수행 역량 은 건설산업 전반의 기술경쟁력을 좌우할 것으로 예상되고 있음
§ 현재 디지털 설계기술과 이에 기반한 건설산업 전반의 디지털 기술은 해외기술에 100% 의존하고 있음
§ 이러한 디지털 기술 종속성은 단지 설계도구의 종속을 넘어 건설산업 기술력 전반 의 종속성으로 연결될 것으로 예상됨
§ 이에 급속히 발전하고 현장에 확산되고 있는 ICT융합 설계기술 분야에서 세계시장 과 기술환경을 선도할 수 있는 자체기술 개발과 해외시장 선점, 그리고 이에 기반 한 건설산업 전반의 디지털화 선도기술의 확보가 시급함
나) 파라메트릭 초고층 구조시스템 최적설계 전산도구 개발의 필요성
§ 초고층 건축물의 성능과 경제성을 좌우하는 구조시스템의 설계는 수많은 설계변수 의 조합과 최적화가 요구되는 최고 난이도의 핵심 설계기술임
§ 정보의 방대함과 무한개에 이르는 대안수로 인하여 전통적인 설계 프로세스에서는 초고층 건물의 성능과 경제성 등에 최적화된 설계안에 전념하기 보다는 필수적인 성능을 만족시키는 대안을 찾는 수준에서 설계가 이루어짐
§ 파라메트릭 설계기술은 초고층건물의 성능과 경제성 등에 영향을 줄 수 있는 다양 한 설계변수들을 파라메트릭화하고, 이를 전산 알고리즘에 의하여 개선하는 방향으 로 설계변수들을 자체 변경해 가며 최적의 솔루션을 찾아가는 인공지능 기반의 첨 단 기법임
§ 본 기술 개발에서는 초고층 구조시스템 최적설계를 위하여 유전자 알고리즘에 의 하여 다양한 구조시스템 대안을 창출하고 각 대안의 성능을 계산하여 비교함으로 써 정량적으로 최적안을 찾아가는 첨단 설계기술임
§ 3D 디지털 모델 기반 골조상세설계 자동화 산도구 개발의 필요성
§ 기존의 2D 종이도면 기술환경에서는 각 설계 및 시공 단계 별 업무 수행을 위하여
이전 단계의 설계결과가 표현된 2D 도면을 엔지니어가 인식하여 후속 설계 업무
수행을 위하여 해당 정보를 입력하고 새로 창출된 설계정보를 도면화, 문서화하는
과정으로 구성됨. 이 과정에서 대규모 초고층건물의 방대한 정보량의 처리르 위하
§ 본 기술 개발에서는 초고층 등 건축물의 설계정보를 3D 디지털 모델 또는 BIM모 델로 디지털화 한 후 이러한 디지털 모델에 기반하여 골조상세설계 업무를 고도의 인공지능을 포함한 알고리즘을 통하여 자동화함
§ 이를 통하여 업무 과정에서 발생할 수 있는 인적오류의 가능성을 원천배제함으로 써 설계 및 건축물의 성능과 신뢰성을 확보하고, 또한 반복적인 상세설계 업무 자 동화를 통하여 설계 생산성을 혁신을 도모함
다) 다축/다중모드 진동제어장치 개발 필요
§ 초고층 구조물, 대경간 교량, 그리고 대공간 구조물과 같이 세장한 구조물은 동적 인 응답에 대해 수개의 진동모드 조합에 의해 큰 변형이 발생되는 진동응답을 나 타냄
§ 이러한 구조물은 시공단계뿐만 아니라 건축물을 운영하는 동안 동적인 시스템이 변경되는 특징을 갖기 때문에 구조물의 안전성 및 사용성 확보를 위해 구조물의 다중모드 응답을 제어할 수 있는 진동제어 장치가 요구되고 있음
§ 동조질량감쇠기(Tuned Mass Damper, TMD), 동조액체감쇠기(Tuned Liquid Damper, TLD) 등 수동형(Passive) 진동제어 장치의 경우 장치와 동조된 구조물의 1차 모드 에 대한 제어만 가능함.
§ 기존 수동형 제진장치의 경우 건축물 용도변화 및 사용 연한 증가에 따라 건축물 의 고유진동수가 변화될 경우 건축물과 진동제어장치의 고유진동수가 동조되지 않 아 진동제어장치의 진동 제어 효율이 저감될 수 있으며, 이에 대한 대응이 불가할 수도 있음
§ 초고층빌딩 설계연구단에서 개발한 능동제어장치 설계 및 제작 기술을 활용하여
세계적으로 대형 건축물에 요구되고 있는 건축물의 다중모드 응답제어, 건축물 동
적 모델 변화에 따른 제어시스템 변경, 구조물 시공단계별 진동제어 기술 개발이
필요함
(a) 2축 능동형 진동제어장치 2기를 이용한 국제공항 관제탑 진동제어
(b) 1축 능동형 진동제어장치 6기를 이용한 세계 최대 규모 터키차나칼레대교
주탑 시공단계별 진동제어 그림 3. 건축물 다축/다중모드 진동제어장치
라) 첨단 센싱 기술을 이용한 건축물의 다축/다중모드 식별 기술 필요
§ 구조물 건전도 모니터링 분야의 기술은 구조물의 안정적인 유지관리를 위해 필수 적으로 요구되는 기술로, 초고층건물뿐만 아니라 국내외 중요도가 높은 주요 건축 물(발전소, 교량, 댐, 초고층건축물, 관공서 등)에 필수적으로 적용되고 있음
§ 건전도 모니터링 기술은 부르즈칼리파, 잠실롯데월드 등 국내외 모든 초고층 건축 물에 기본적으로 요구되는 사양으로 대형건축물에 대한 수요가 증가하고 있는 중 국, 중동 시장을 고려할 때 연구에 대한 수요는 100건/년 이상임.
§ 구조물 건전도 모니터링기술과 시스템식별기술을 이용하여 진동제어가 요구되는
건축물의 고유한 동적시스템 추정이 가능하며, 고도화된 모니터링 시스템 구축을
통해 정확한 제어장치 설계 및 건축물의 유지관리가 가능함
Phase spectrum (a) 차세대 건전도 모니터링 기술
프레임워크
(b) 건축물 동적 시스템 식별 기술을 이용한 건축물 동적 모델 추출 표 4. 건축물 유지관리를 위한 건전도 모니터링 시스템 구축 및 시스템 식별 기술을 이용한 건축물 동적모델 추출
마) 다축/다중 모드 제어장치의 최적 설계 및 배치 기술 요구
§ 고가의 제어장치의 성능을 극대화하고, 골조물량을 최소화하기 위해서는 구조시스 템 설계 전 최적 대안 선정/구조시스템 제어장치 통합설계/제어장치 설계 후 모니 터링을 통한 개선모델 구축 등의 구조물 전 주기에 걸친 통합 설계 및 관리 모듈 의 개발이 요구됨.
§ 초고층빌딩 설계연구단 1단계 풍진동제어-전산플랫폼 연계모듈 개발 연구를 통해, 층간 설치형 및 최상층 설치형 제어장치의 최적설계 모듈을 개발하였음.
§ 2단계 고도화 연구에서는 1-1세세부 ICT 융합 전산플랫폼과 연계하여 다축/다중모
드 제어장치의 최적 설계 및 배치 모듈의 개발이 필요함.
구조물 모델링
감쇠장치
모델링 감쇠장치 그룹화 ICT융합 전산플랫폼 제어장치 최적설계 모듈
그림 6. 건축물 유지관리를 위한 건전도 모니터링 시스템 구축 및 시스템 식별 기술을 이용한 건축물 동적모델 추출
(1) 연구목표
가) 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발
§ 국내 초고층 공사 특성상 가설 장비·자재 및 공정 관리 측면에서 발생할 수 있는 문제점을 분석하고 이를 보완하는 시스템 거푸집 및 장비·자재 양중기술을 개발 하여, 국내외 초고층 공사에 적용되어 시공 효율성을 증대시킬 수 있는 하드웨어·
소프트웨어 시스템 기반을 구축함. 본 연구는 건물 특성에 따른 골조공사 공법, 수 평·수직 공간 구획(Zoning), 가설시스템을 종합적으로 검토하여 적절한 공사계획 을 수립하는 1) 초고층 시공엔지니어링 시스템, 2) 운행정보 분석 기반 리프트 수 직 Zoning 제어 기술과 거푸집 공사의 생산성 향상을 위한 3) 고속 설치/해체형 가 변형 테이블폼, 그리고 시공 현장에서의 양
§ 중 비용 감소 및 효율 향상을 위한 자재 양중 기술인 4) 테이블폼 자동상하차 인양 플랫폼, 5) 상하 연계형 더블데크 리프트 및 군제어 기술을 개발하고자 함.
나) 전산설계 및 풍진동제어 관련 기술 개발과 ICT 융합설계 SW 및 다축/다중모드 제어장치 상용화
§ 초고층, 대공간, 비정형 건축물의 골조와 외피 최적 전산설계기술, 골조 및 외피 상 세설계 모듈, 설계 단계(기획·기본·실시 설계)별 골조 및 외피 설계 대안 평가 시스템, 초고층 골조와 외피에 특화된 3차원 설계 엔지니어링 전산도구 개발 및 제 품화하고자 함
§ 다축/다중 모드 제어장치 설계 및 제작기술, 다축/다중 모드 식별 기술, 다축/다중
모드 제어장치의 최적 설계·배치 기술, 풍하중 효과를 고려한 외피최적설계 SW를
개발하고자 함
(2) 연구과제 설명
가) 1-1세부: 저비용·고속시공을 위한 시스템 거푸집 및 양중기술 개발
① 초고층 시공엔지니어링 시스템
§ 건물 특성에 따른 골조공사 공법(코어선행/후행/동시), 공사구획(Zoning)/가설시스템 (거푸집/타워크레인/CPB)을 종합적으로 검토하여 각 건물특성에 적합한 공사계획 대안을 도출할 수 있는 통합공사계획 모델을 개발하는 것을 목표로 함.
§ 시공 단계에서 투입되는 다수의 가설 및 장비의 운영 효율성을 향상시키기 위한 방안이 미흡한 실정이므로, 가설엔지니어링 수준의 통합 관리 모델이 요구됨. 국내 독자적인 가설엔지니어링 기술 개발을 통해 최근 증가하는 Design-build 방식의 발주 프로젝트에도 국내 기업이 경쟁력을 가지고 수주할 수 있을 것으로 보이며, 정확한 공사비 예측을 통해 프로젝트의 생산성 평가에 대한 합리적인 의사결정을 수립할 수 있음 [그림 1].
§ 초고층 공사는 일반적인 건축물 공사와 비교하여 높은 작업층, 협소한 작업공간, 짧은 공사기간 등의 특성으로 인하여 공사비 산정에 있어서 단순 공사물량에 단가 를 곱하는 방식이 아닌 시공성을 고려하는 것이 중요함. 따라서 공사 특성을 반영 한 공사비 산정 및 시공관리 알고리즘의 개발을 통해 신뢰도 높은 견적 업무 수행 이 가능함.
그림 7. 초고층 시공엔지니어링 시스템 목표
§ 국제 건설 시장에서 경쟁력을 갖추기 위해서는 저비용·고속시공 기술을 통한 경 쟁력 확보가 요구되는 추세에서, 해외 선도국에서는 초고층 건축물 시공시 공사기 간 단축 및 공사비 절감에 유리한 테이블폼과 같은 시스템 거푸집 기술을 적용 확 대하고 있으며, 효율적인 공법 운영을 위한 연구개발도 추진되는 것으로 조사되었 음.
§ 거푸집 공사의 생산성은 전체 골조공사의 공기 및 품질과 더불어 전체 프로젝트의 공기와 비용을 좌우하는 중요 요인이므로 시스템 거푸집 등의 생산성 높은 거푸집 기술의 개발이 현 시점에서 개발이 필요한 상황암. 따라서 본 연구 수행을 통하여 세계적 수준의 거푸집 기술을 확보하여 초고층 공사의 생산성 향상과 더불어 국내 기술의 브랜드화를 추진이 필요함.
§ 국내 현장에서 사용되고 있는 기존 거푸집의 대표적인 문제점은 무거운 중량으로 인한 작업자의 생산성 저하 및 안전사고 피해 증가, 설치/해체 시 발생하는 높은 소음으로 인한 작업자 간 의사소통 저해 및 현장 민원 증가, 거푸집 탈형 작업을 위해 사용되는 박리제의 환경오염 문제 등을 지적할 수 있음.
§ 가설장비 및 양중기술이 전체 초고층 건설 시장에서 높은 비중을 차지하는 데 반 해 해당 국내 기술들의 발전 정도는 미비한 실정임. 본 연구에서 기존 제품들의 문 제점 개선이 이루어지고 선도적인 기술 개발을 주도한다면, 시장 점유율 확대 및 국내 기업의 진출 판로를 개척함으로서 국내 산업의 부흥을 지원할 수 있음.
그림 8. 고속 설치/해체형 가변형 테이블폼 개발
③ 테이블 폼 자동 상하차 인양 플랫폼 개발
§ 테이블 폼 공법은 장비 중심의 공법으로서 거푸집 설치/해체 시 타워크레인 등과 같은 양중, 이동 장비가 필수적임. 이러한 양중 장비의 종류와 효율성은 양중 시간 에 큰 영향을 미치며, 나아가 생산성 측면에서도 영향을 미칠 수 있는 중요한 요소 임.
§ 기존 방식의 경우 타워크레인, 트롤리 등의 양중 장비와 테이블 폼 간의 고정 작업 이 필요하므로 인력(작업자)이 투입되어 테이블 폼을 로프로 고정하는 절차가 발생 하지만, 본 연구에서 고정 장치가 자동으로 테이블 폼을 고정하는 시스템을 개발하 여 인력 및 작업시간을 절감할 수 있음.
§ 본 연구에서는 테이블폼의 고속 양중을 위한 테이블폼 자동상하차 기술이 연계된 자동 인양 플랫폼을 개발하여 상하차 작업시간 절감을 통한 공기 단축, 기존 제품 대비 허용 하중 증가 및 상하차 작업 안전성 향상을 통하여 운반과정에서의 안전 사고 및 공기지연 리스크를 최소화함으로서 거푸집 공사의 경제성을 향상시킬 수 있음.
그림 9. 테이블 폼 자동 상하차 인양 플랫폼 기술 개요
§ 인력 수송 Elevator와 달리 공사용 가설 리프트는 사용기간이 제한적이고, 건물의 외벽을 타고 설치되는 특성으로 인해 통합관리 및 제어에 어려움을 가짐. 장비의 사용빈도, 고장에 대한 정보 모니터링의 현장 통합화는 가설 장비 고장에 신속한 대응뿐만 아니라 현장 양중 현황에 대한 정확한 판단 근거로써 활용이 가능함
§ 건설용 리프트의 비가동 시간 제거를 통한 생산성 향상을 위해 내장형 리프트 운 행 정보 모니터링 기술 및 이를 기반으로 실시간 최적 제어 프로그램을 개발하여, 현장 리프트 운행정보에 기반한 리프트 운행 효율 향상을 목적으로 함
그림 10. 리프트 수직 Zoning 최적화 소프트웨어 활용 개념안
나) 1-2세부: 상하연계형 더블데크 리프트 및 군제어 기술
① 상하연계형 더블데크 리프트 및 군제어 기술
§ 리프트의 물리적 한계를 극복하고 양중효율을 극대화라기 위해 2개의 운반구가 상 하 연계되어 운영되는 리프트
§ 기존 리프트의 경우 1개 라인의 승강로(마스트)에 최대 2개의 운반구가 좌우로 조 립되어 운행되어지고 있음
§ 상,하부 리프트 각각에 작업자 및 자재를 양중 할 수 있으며, 1회 양중량을 극대화
할 수 있음
그림 11. 기존의 트윈타워 리프트(좌)와 더블데크 리프트(우)
§ 군제어 시스템은 건설용 리프트와 호출기 관리 및 제어에 관한 것으로 운행정 및 제어를 일괄적으로 관리하는 방법임
§ 현재 건설용 리프트에 사용중인 일반적인 호출 시스템은 방금 지나간 리프트를 재 호출 하여도 다시 되돌아 올 때 까지 대기시간 많이 소요되고, 가장 근접해 있는 리프트 확인이 불가함. 이에 가장 효율적인 리프트 운행방식을 도출하는 군제어 시 스템 개발 필요
그림 12. 군제어 시스템 흐름도
① 초고층/대공간/비정형 건축물 골조/외피 최적 전산설계기술
§ 초고층 골조/외피 설계에서 도출 가능한 다양한 설계 대안의 가능성을 반영함
§ 설계대안 창출에 포함되는 다양한 설계변수들을 파라메터로 정의하고 유전자 알고 리즘 등 인공지능 기법을 이용하여 설계변수들을 변경하며 대안 창출
§ 각 대안의 성능과 경제성 등을 자동화된 설계 알고리즘을 통하여 분석
§ 대안 평가 결과를 바탕으로 최적의 초고층 골조/외피 설계 대안을 창출
§ 다수의 파일럿 및 현장 적용 프로젝트 수행을 통하여 평균 7% 정도의 경제성 향상 과 소요 성능 확보가 검증됨
② 골조/외피 상세설계 모듈
§ 초고층을 포함하여 건축물의 골조/외피 상세설계는 방대한 양의 엔지니어링 업무 를 수반하여, 이 과정에서 엔지니어의 인적오류에 의한 건축물 성능에 악영향 가능 성 높음
§ 본 과제에서는 골조/외피 상세설계 업무를 자동화하여 방대한 업무량에 소요되는 작업시간을 단축하고, 또한 인적오류의 가능성을 원천적으로 배제하여 골조/외피 상세설계 업무의 생산성과 품질 향상을 동시에 달성함
§ 특히 고도의 엔지니어링 역량과 정밀성을 요하는 철근 배근상세설계, 거푸집 상세 설계, 외피를 포함한 마감상세설계 업무의 자동화 기술을 성공적으로 개발함
§ 본 기술 개발을 통하여 철근콘크리트골조의 철근 물량을 5%~15% 절감하는 효과를 달성함
③ 설계 단계별 골조 및 외피 설계 대안 평가 시스템
§ 다양한 설계 대안이 가능한 골조/외피 설계업무를 대상으로 각 대안의 핵심 평가 요소인 경제성을 정확하게 평가하기 위하여 물량산출과 공사비 산출 기술을 개발 함
§ 특히 골조의 경우 철근, 콘크리트, 거푸집 상세설계를 자동화하여 디지털화된 설계 정보를 기반으로 수량산출을 함으로써 기존의 물량 오차율 10%를 1~2%로 낮춰 업 무의 신뢰성을 향상함
④ 다축/다중 모드 자동제어 기술
§ 최소 개수의 제진장치로 병진모드(x 및 y방향) 및 비틀림 모드, 그리고 고차모드를 동시에 제어할 수 있는 기술
§ 제어알고리즘의 개발로 제어장치의 설치개수, 공간, 질량을 최소화하면서도 목표제
어성능인 다축/다중 모드제어성능을 구현하는 것이 핵심기술임
⑤ 첨단 센싱 기술을 통한 다축/다중 모드 식별 기술
§ 차세대 건전도 모니터링 기술 프레임워크 : 하드웨어/소프트웨어적인 측면에서 모 두 모듈화와 스케일화가 가능한 차세대 구조물 모니터링 프레임을 제시.
§ 시간과 하중의 이력에 따라 변하는 구조물 다축/다중 모드 특성에 대해 실시간 모 니터링
§ 최신 시스템 식별 기술을 이용한 건축물의 동적 모델 추정기술 개발
⑥ 다축/다중 모드 제어장치의 최적 설계·배치 기술
§ ICT 융합 전산플랫폼을 활용한 감쇠장치 최적 설계·배치 기술 개발 : 다축/다중 모드 제어용 질량형 제어장치 및 층간 설치형 수동형 감쇠장치의 다축/다중 모드 응답감소효과의 정량적 평가
§ 제어장치 설치에 따른 구조물량 감소효과 정밀평가 모듈 개발
§ 제어장치의 종류, 개수, 설치위치, 제어알고리즘, 제어모드 수 등 입력정보 수준에 따른 구조물 응답 평가
§ 제어장치 설치 유무에 따른 골조물량 산출 자동화
라) 1-4세부: 초고층 3차원 설계엔지니어링 전산도구 플랫폼 개발
① 골조/외피 특화 3D 설계 엔지니어링 전산도구 개발/제품화(창소프트)
§ 이상의 요소기술을 포함하고, 최신의 사용자화면과 3D 솔리드 모델링 기술에 기반 한 세계선도 수준의 3D 설계 엔지니어링 전산도구를 개발함
§ 기존의 2D 도면을 인식하여 3D 디지털 모델로 자동전환하는 인식기술을 개발하여 기존의 해외 3D 설계도구 대비 300% 이상의 모델링 생산성 향상을 달성함
§ 골조/외피 상세설계, 특히 골조상세설계에서 가장 어렵고 업무량이 많은 배근상세 설계 업무의 자동화를 통하여 기존에 6~12개월 소요되던 골조상세설계 업무를 실 시간으로 수행하고, 설계 변경 시에도 즉각 대응할 수 있는 세계선도 수준의 기술 을 개발함
§ 이상의 상세설계 결과가 표현된 3D 디지털 모델을 활용한 수량산출 및 내역서 작 성, 현장 시공을 위한 시공상세도(Shop Drawing)를 자동추출하는 기술 개발을 통하 여 후속 시공단계 업무 혁신을 위한 플랫폼을 구축함
§ 이상의 기술은 글로벌 경쟁기술 대비, 시공단계 상세설계정보의 정확성과 완성도 면에서 탁월한 성능을 현장에서 인정받음
§ 현재 국내외 골조상세설계 시장에서 가장 우수한 기술로 인정받으며 확산중
① 다축/다중모드 제어장치 제작 기술
§ 다축/다중 모드 제어를 위한 제진장치 설계, 제작, 운영 기술
§ 국내 및 국외 프로젝트 수주를 통한 기술력을 검증하고 세계적으로 경쟁력을 갖추
기 위한 기술 개발
(3) 연구내용 및 범위
연구 분야 세부기술 연구내용 및 범위
저비용·고속시공 을 위한 시스템
거푸집 및 양중기술 개발
초고층 시공엔지니어링 시스템
(1-1세부, 위탁-조선대학교)
§ 초고층 가설엔지니어링 관련 장비/시스템 조사 및 대상 선정
§ 각 장비/시스템별 적용 특성 분석 및 관계도 작성
§ 기존 초고층 개략 공사비 산정 방법론 조사, 특성 분석 및 반영요소 도출
§ 초고층 가설 장비/시스템 투입대수 산정 알고리즘 및 모 델 시제품 개발
§ 초고층 공사특성을 반영한 공정/공사비 산정 알고리즘 개발 및 모델화
§ 초고층 가설엔지니어링 최적화 플랫폼 시스템화 및 시제 품 제작
§ 시스템 연계방안 구축
고속 설치/해체형 가변형 테이블폼 개발
(1-1세부)
§ 가변형 테이블폼 설치/해체 공법별 공정 분석
§ 고속 설치/해체형 테이블폼 요구성능 도출 및 기술 개념 안 작성
§ 개발 기술의 현장시험을 통한 적용성 검토 및 보완
§ 고속 설치/해체형 테이블폼 개선 시제품 제작
§ 개발 기술의 현장적용 및 매출액 발생을 통한 사업화 추 진
§ 고속 설치/해체형 테이블폼 운영 매뉴얼 작성
테이블 폼 자동 상하차 인양플랫폼 개발
(1-1세부)
§ 테이블 폼 자동 상하차를 위한 요구성능 및 기술특성 간 상관관계 분석
§ 테이블 폼 자동 상하차 인양플랫폼 설계 및 시제품 제작
§ 구조 안전성 검토
§ 개발 기술의 현장시험을 통한 현장적용성 검토 및 보완
§ 보완 및 개선된 시제품의 제작 및 현장적용 추진
§ 테이블 폼 자동상하차 인양플랫폼 운영 매뉴얼 작성
운행정보 분석 기반 리프트 수직 Zoning 제어
기술 (위탁-성균관대)
§ 시뮬레이션 Input 정보 구축을 위한 리프트 운행정보 저 장 DB 시스템 설계
§ 시뮬레이션 기반 수직 Zoning 개념 도출 및 적절성 평가
§ 리프트 수직 Zoning 제어 기술 시제품 제작 및 현장시험
§ 시제품 현장 적용성 평가 및 개선사항 도출
상하 연계형 더블데크 리프트
및 군제어 기술
상하 연계형 더블데크 리프트 및 군제어 기술
(1-2세부)
§ 더블데크 리프트 시스템 및 군제어 기술 설계
§ 더블데크 리프트 시제품 제작
§ 현장적용을 통한 기술검증 및 보완
§ 그룹제어 운영모델 개발 및 시제품 제작
§ 상하연계형 더블데크 리프트 기술의 초고층 빌딩 적용성 검토 및 기술 보완
초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어
기술 개발
비정형 초고층 건축물의 골조와 외피 최적
전산설계기술 (1-3세부)
§ 초고층/대공간/비정형 건물의 골조/외피 설계 요구조건 분석
§ 초고층/대공간/비정형 골조 최적설계 컴포넌트 개발
§ 청라시티타워 적용
§ 골조/외피 최적설계를 위한 파일럿 프로그램 제작 및 알 고리즘 구현
§ 3D 골조/외피 최적설계 알고리즘 개발
§ 골조/외피 상세설계 부분 최적화 알고리즘 개발
§ 초고층 골조/외피 파라메트릭 설계 프로세스 구축 및 요 소기술 모듈화
§ KBC2016 기준 풍하중 자동계산 템플릿작성 및 풍하중에 의한 외피 패널 풍하중 산정 알고리즘
골조 및 외피 상세설계 모듈
(1-3세부)
§ 상세설계, 도면 작성, 제작정보 생성 현업 요구 조건 분 석
§ 골조상세설계 고도화 및 거푸집 기획
§ 외피 상세설계 분석
§ 배근상세설계, 배근상세도 작성모듈 개발
§ 거푸집 기획
§ 중국 설계기준 반영
§ 상세설계기능 검증 및 현업 적용 시도
§ 골조상세설계 자동화 모듈 BuilderHub-S 기능 개선
§ 골조 모델 외피 포함 마감 상세설계 도구에 적용
§ 골조 모델 거푸집 상세설계 도구에 적용
설계 단계별 골조 및 외피 설계 대안 평가 시스템
(1-3세부)
§ 실시설계, 물량산출 현업 요구 조건 분석
§ 골조 정밀물량 산출
§ 골조상세 V/E 기능 개발
§ 물량산출 및 공사비 추적 시스템 개발
§ 물량산출기능 검증 및 현업 적용 시도
§ 골조상세설계 설계대안 수량산출 및 내역서 기능 개발
§ 외피 마감 설계대안 수량산출 및 내역서 작성 기능 기획 및 개발
§ 3D 디지털 설계 모델 기반 공사비 산출 기능 및 경제성 검토 기능 개발
연구 분야 세부기술 연구내용 및 범위
다축/다중모드 자동제어 기술
(1-3세부)
§ 수평 병진 및 비틀림 연계 모드 제어 알고리즘 개발
§ 제어 및 계측 신호 위상 최적화 방법 개발
§ 범용 모션 컨트롤러를 이용한 소형 AMD 모션컨트롤러 개발
§ AMD 제어알고리즘의 범용 모션컨트롤러 적용
§ 범용 모션컨트롤러를 이용한 소형 AMD 성능실험
§ 다축제어 PLC 프로그래밍
§ 다축/다중모드 제어알고리즘 개발
§ 다축/ 다중모드 제어 알고리즘 구현을 위한 범용 모션 컨트롤러 개발
§ 제어알고리즘 PLC 프로그래밍
§ 제어알고리즘 특허 출원 및 SW 등록
§ 다양한 제어 알고리즘별 제어성능 검토
§ PLC 제어알고리즘 탑재 및 제어장치 필요 기능 프로그 래밍
§ 여수항만공사 진동계측
§ 초고층 빌딩 다축/다중 자동제어 사업화 프로젝트 수주
§ 제작 및 공장성능실험
§ 10톤급 다축/다중모드 제어장치 제어반 시제품 제작
§ 여수항만공사 풍진동 모니터링 용역 수행
§ 공항 관제탑 풍진동 모니터링 용역 수행
첨단 센싱 기술을 통한 다축/다중 모드 식별 기술
(1-3세부)
§ 최적 가속도, 속도 센서 IMU 선정
§ 변위 측정을 위한 GPS-RTK 선정
§ ㈜티이솔루션에 위치한 5층 테스트 타워에 대한 모니터 링 시스템 구축
§ 가진실험에 기초한 테스트타워 구조모델 추정
§ 병진 및 회전 응답계측에 기초한 시스템식별 기법 개발
§ 5층 테스트타워를 사용한 다축/다중 모드 원격 모니터링 시스템 구축
§ GPS-RTK센서, Vision센서, 가속도센서 미진동 계측 성능 분석
§ 강제가진실험 및 상시진동 계측 데이터 분석을 통한 시 스템 식별
§ 다축/다중 모드 풍하중 추정기술 프로그램 화 및 풍동실 험결과와의 비교를 통한 다축/다중 모드 풍하중 추정기 술의 성능 검증
§ 가이드북 작성
§ 김해공항 관제탑 내진/풍진동 저감을 위한 다축/다중모 드 제어장치 설계 적용
다축/다중 모드 제어장치의 최적 설계·배치
기술 (1-3세부)
§ 1단계 전산플랫폼 개발 기술에 대한 개선사항 도출
§ 수치해석 소프트웨어를 이용한 감쇠장치 적용에 따른 구 조물 응답 해석
§ 변위 및 속도 의존형 감쇠장치 설계모듈 업데이트
§ 기존 최상층 설치형 제어장치 외, 층간설치형 설계절차 제시
§ 설치 위치별(가새-감쇠장치, 인방형, 벽식 삽입형) 최적 설계모듈 개발
§ 건축구조기준(KBC)의 풍하중 생성 절차에 따른 풍하중 생성 프로그램 구축
§ 1단계 전산플랫폼-풍진동 연계모듈의 기능 업데이트
§ 층간설치형 감쇠장치의 풍하중 설계 모듈 개발
§ 제어장치 설계를 위한 풍하중 입력 모듈 개발
§ 상용구조해석 프로그램을 이용한 S/W 성능 Benchmark
§ 2차 시제품 추가 기능 탑제(풍하중, 지진하중 성능평가 모듈, 제진장치 설계모듈 개선)
§ 최적설계 소프트웨어 성능 리뷰
§ 시제품 출시 및 판매
§ 외피 및 접합부 설계하중 검토
§ 외피-접합부 하중적용시 변형 검토
§ 외피-접합부 자동 설계모듈 개발
요소기술의 실무 적용성 평가
(1-3세부)
§ 골조 설계조건 검토
§ 외피 설계조건 검토 및 구조검토 (부재별/통합모듈)
§ 국내・외 감쇠장치 및 제진장치 설계절차 확인
§ 제진장치-구조물 설계모듈 절차설계 절차 검토 (1단계 개발기술)
§ 층간설치형 감쇠장치 풍하중 설계모듈 해석검증 (1차년 도 개발기술)
§ ICT 융합설계기술의 외피 최적 설계모듈에 대한 시뮬레 이션
§ KBC2016의 설계기준에 따른 정적풍하중과 설계모듈에 대한 선형해석 결과 비교
§ 층간설치형 감쇠장치 설계알고리즘 최종검증
§ 시스템 모니터링 및 구조해석 모델 업데이트
§ 헬스모니터링 시스템과 구조설계 연계를 위한 조건 검토
§ StaAuto를 이용하여 청라시티타워 구조해석 설계 및 제 진장치 적용 가능성에 대한 검토를 쉽게 가능하도록 구
연구 분야 세부기술 연구내용 및 범위
현
§ StrAuto 개발기술에 대한 평가 및 향후 필요한 기능에 대해 피드백 제공
§ 여수항만공사 진동모니터링에 대해 단국대와 업무 협조
§ 여수항만공사 진동 모니터링 시스템 적용에 대해 검토
§ 최적설계 시뮬레이션 실시
§ 설계가이드북 작성
풍하중 효과를 고려한 외피 최적설계
(1-3세부)
§ ICT 융합설계기술의 외피 최적 설계모듈에 대한 시뮬레 이션
§ StaAuto를 이용하여 청라시티타워 구조해석 설계 및 제 진장치 적용 가능성에 대한 검토를 쉽게 가능하도록 구 현
§ StrAuto 개발기술에 대한 평가 및 향후 필요한 기능에 대해 피드백 제공
초고층 3차원 설계엔지니어링 전산도구 플랫폼
개발
초고층 골조/외피 특화3차원 전산도구
(1-4세부)
§ 이상의 요소기술을 하나의 설계도구로 융합
§ 최신의 사용자화면과 3D 솔리드 모델링 기술 적용
§ 세계선도 수준의 3D 설계 엔지니어링 전산도구를 개발
§ 기존의 2D 도면을 인식하여 3D 디지털 모델로 자동전환 하는 인식기술을 개발
§ 기존의 해외 3D 설계도구 대비 300% 이상의 모델링 생 산성 향상을 달성
§ 골조/외피 상세설계, 특히 골조상세설계에서 가장 어렵 고 업무량이 많은 배근상세설계 업무의 자동화
§ 기존 6~12개월 소요되던 골조상세설계 업무 실시간 수 행
§ 설계 변경 시에도 즉각 대응할 수 있는 세계선도 수준 기술
§ 이상의 3D 디지털 모델을 활용한 수량산출 및 내역서 작성
§ 현장 시공을 위한 시공상세도(Shop Drawing)를 자동추 출
§ 시공단계 업무 혁신을 위한 플랫폼을 구축함
§ 글로벌 경쟁기술 대비, 상세설계정보의 정확성과 완성도 면에서 탁월한 성능을 현장에서 검증
다축·다중모드 제어장치 제작기술
다축/다중 모드 제어장치 제작 기술
(1-5세부)
§ 다축/다중 모드형 제진장치 연구동향, 기존사례 분석
§ TMD/HMD의 점성계수 및 마찰계수 동시 추정기법
§ 극한하중 작용에 대한 TMD의 충돌해석 기술개발
§ 2축 제어장치 시제품 설계/제작
§ TAIWAN Taichung Treasure Garden 150ton TMD 사업 화
§ 인천국제공항 제2계류장관제탑 10ton AMD 2기 사업화
§ UAE DUBAI EYE TMD 설계/제작 사업화
§ USA NEW YORK Wheel TMD 사업화
§ 인천국제공항 주관제탑 HMD 리뉴얼 사업화
§ AUSTRALIA Sydney Greenland Centre 200ton LRB type TMD 사업화
§ TURKEY 1915 CANAKKALE BRIDGE 30ton AMD 6기 사 업화
§ 천사대교 제진장치 사업화
§ 도원역 TMD 사업화
§ 인천국제공항 제1계류장관제탑 AMD 2기 사업화
다. 과제의 구성
연구개발과제(연구단) 연구개발과제(1세부)
과제명
세계시장 선도를 위한 초고층빌딩 설계 및
시공기술 개발
과제명 기업지원형 초고층빌딩 설계 및 시공 핵심기술 개발
주관
연구기관 단국대학교 산학협력단 협동
연구기관 고려대학교 산학협력단
주관
연구책임자 정 란 협동
연구책임자 강 경 인
공동연구기관 및 참여기업
1-1세부과제 (고려대학교)
1-1세부과제(위탁) (조선대학교)
1-1세부과제(위탁) (성균관대학교)
1-2세부과제 (리프텍)
과제명
저비용·고속시공 을 위한 시스템
거푸집 및 양중기술 개발
과제명
설계단계 시공성 반영을
위한 가설엔지니어링
기술
과제명
운행정보 분석 기반 리프트 수직 Zoning
제어 기술
과제명
상하 연계형 더블데크 리프트
및 군제어 기술
§ 초고층 시공엔지니어링 시스템 개발
§ 고속 설치/해체형 가변형 테이블폼 개발
§ 테이블 폼 자동 상하차 인양플랫폼 개발
§ 시공성 반영을 위한 가설엔지니어링 시스템 개발
§ 운행정보 분석 기반 리프트 수직 Zoning 제어 기술 개발
§ 상하연계형 더블데크 리프트 개발
§ 효율적인 리프트 운영을 위한 군제어기술 개발
1-3세부과제 (단국대학교)
1-4세부과제 (창소프트)
1-5세부과제 (티이솔루션)
과제명
초고층 비정형 건축물 ICT 융합 설계 및 다축제어 기술
개발
과제명
초고층 3차원 설계엔지니어링
전산도구 플랫폼 개발
과제명
다축·다중모드 제어장치 제작기술
§ 초고층 골조와 외피에 특화된 3차원 설계 엔지니어링 전산도구 개발 및 제품화
§ 다축/다중모드 제어장치 설계, 제작, 최적배치 기술 개발
§ 초고층 골조/외피 특화 3차원전 산도구
§ 다축/다중 모드 제어장치 제작 기술
