연구에서는 계류라인에 사용되는 앵커체인의 인발 저항을 실내모형실험을 통해 정하중과 반복하중 에 대해 평가하였다. 정하중에 대한 인발 저항을 평가하기 위해 매설깊이, 인발각, 앵커체인의 링크 개수를 다르게 하여 다양하게 인발 저항을 평가하였으며, 한 개의 링크에 대해 이론적으로 도출한 인 발저항과 실내모형실험을 통한 얻은 결과값을 비교분석하였다. 또한 앵커체인의 링크 개수 영향을 평가하여 수동저항과 마찰저항의 기여도를 분석하기 위해 300 mm 매설 깊이에서 앵커체인의 링크 개수를 변화시켜가며 정하중실험과 반복하중실험을 실시하였다. 반복하중실험 시 실험시간을 고려 하여 반복하중횟수를 10회로 제한하였으며 변위는 1회 당 80 mm를 사용하였다. 실험 결과 분석을 통해 다음과 같은 결론을 도출할 수 있었다.
1) 앵커체인 링크 개수가 1개일 경우 매설깊이가 증가할수록 인발지지력도 증가하였다. 앵커체인 링 크 개수 1개를 이론적으로 분석한 인발지지력과 실내모형실험을 통해 얻은 결과값은 매설깊이 100mm, 200mm에서 거의 일치하였다.
2) 앵커체인 링크 개수 13개에 대해 인발각을
~
대해 인발지지력을 평가한 결과 인발각이 증가할수록 인발지지력은 감소하는 것으로 나타났다.3) 동일한 매설깊이 300 mm에 대해서 앵커체인의 링크 개수가 증가할수록 인발지지력도 증가하는 것으로 나타났으나 선형으로 증가하지 않았다. 또한 수동저항 기여도의 경우 개수 증가에 따라 점점 감소하는 것으로 나타났다. 한 개 링크를 인발한 경우 예측된 수동저항력의 기여도는 약 90%로 수동저항력이 큰 영향을 미쳤지만, 18개 링크로 이루어진 체인을 인발한 경우 수동저항력 기여도는 약 53%로 감소하는 것으로 나타났다.
4) 매설깊이 300 mm에 대해 앵커체인의 링크 개수를 다르게 하여 반복인발실험을 수행한 결과 반복 하중횟수가 증가할수록 최대변위에서의 인발저항은 점점 증가하였다. 하지만 변위 40 mm와 20 mm에 대한 인발저항은 체인 반복하중 횟수가 증가할수록 완만하게 감소하는 경향이 있었다. 인발 저항의 감소 정도는 링크의 개수가 적을수록 크게 나타났으며 이는 적의 개수의 링크일수록 수동 저항의 기여도가 크기 때문이다. 수동저항의 기여도가 큰데 반해 적은 변위에서는 모래가 압축되 기 이전으로 수동저항이 거의 발생하지 않는 것으로부터 기인한다.
제 4 장 연구개발목표 달성도
년 차 연구목표 연구내용 및 범위 달성도
1차년도 (2012)
○ 기능별 계류앵커시스템 성능 분석
․ 기존 앵커시스템에 대한 기술기능분석
․ 앵커시스템에 대한 특허, 논문, 시장동향 등 분석
․ 기존 활용중인 선박용, 외해용 앵커시스템의 성능 분석
․ 앵커시스템에 대한 수치해석적 방법에 의한 성능 검토
․ 앵커시스템에 대한 원심모형시험을 이용한 성능 검토
100%
○ 국내 특성을 고려한 해상 도시 구축방안 제시
․ 해상도시 해외건설 및 활용사례 분석
․ 지역별, 기능별 해상도시 수요조사
․ 해상도시 지역별 구축(안) 수립
100%
2차년도 (2013)
○ 고효율 대형 계류앵커 기 술개발
․ 고효율 embedded anchor 후보군 도출
․ 개발 앵커시스템에 대한 수치해석적 방법에 의한 성능 검토
․ 개발 앵커시스템에 대한 원심모형시험을 이용한 성능 검토
․ 모형실험을 통한 계류라인의 지지력 계수 도출
․ 최적 고효율 앵커시스템 개발
100%
○ 관리형 해상최종처분장 테스트베드 계획 수립
․ 수도권 해양최종처분장 테스트베드 계획 수립
․ 관리형 해양최종처분장 연구기획 100%
3차년도 (2014)
○ 부유식 해상구조물 최적 계류앵커 기술개발
․ 부유식 구조물 형태에 따른 최적앵커 선정기법개발
․ 개발 앵커의 최적 설계기술 개발
․ 개발 앵커의 설계 프로그램 개발
100%
표 4.1.1 연구개발목표 달성도
구 분 성과목표 건수 실적 건수 달성도 (%)
논문 게재
SCI/SCIE 3 4 100%
국내 학술지 4 16 100%
학술 발표
국외 0 12 100%
국내 9 14 100%
특허 국내 출원 3 13 100%
등록 3 4 100%
표 4.1.21정량적 연구목표 달성도
제 5 장 연구개발결과의 활용계획
○ 신형식 계류앵커 개발
▪ 설치가 용이하고 효율이 높은 대용량 앵커의 후보군 가운데 성능평가를 통하여 병렬형 석션앵커 를 제안하였으며, 사질토 지반에서는 관입성능이 우수한 다중석션앵커, 점성토 지반에서는 효율이 높은 평판이 결합된 형태인 석션평판앵커를 제안하고 수치해석을 통해 설계도표를 도출하였다.
▪ 정량적인 연구목표인 용량 200톤, 효율 100 달성 가능함을 확인하였으며, 수치해석과 원심모형실 험 및 1-g 관입성능평가는 연구계획에 충실하게 수행하여 성과를 검증하였다.
▪ 개발된 신형식 앵커는 해양수산부 연구개발과제인 ‘부유식 복합발전 시스템 개발’사업에서 설 계에 반영되어 연구 진행 중이며, 향후 다양한 대형 부유식 구조의 계류에서 다양하게 활용할 수 있을 것으로 예상한다.
○ 관리형 해상 최종처분장 기획
▪ 해상에 육상에서 발생하거나 해상에서 수거된 쓰레기를 매립하여 인공지반을 조성하는 관리형 해 상 최종처분장에 대한 연구기획를 수행하여 국가연구과제로 제안한 바 있으며, 수도권에서 발생 하는 쓰레기와 매립지의 현황을 분석하여 수도권 해상최종처분장에 대한 (안)을 제시하였다.
▪ 향후 관리형 해상 최종처분장에 대한 국가연구사업 또는 조성사업에서 활용한다면 기술적인 측면 과 사업적인 측면에서 연구의 성과를 활용할 수 있을 것으로 판단된다.
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관리형 해상최종처분장 조성
기술개발 기획연구보고서(요약)
■ 배경 및 필요성
◦ 한계에 도달하고 있는 육지공간의 활용기술을 벗어나 세계적으로 방대한 해양공간을 활용하는 기 술이 개발되고 현실화되고 있으므로 해양공간 개발을 위한 기술개발은 매우 시의적절하며, 해양환경 과 공존할 수 있는 지속가능한 개발이 되기 위해 연구개발이 필요함
◦ 해상 최종처분장과 관련하여, 2016년에 수명이 종료하는 수도권매립지로 인한 지자체간의 분쟁과 관계기관 및 주민의 의견 대립은 극한 상황으로 치닫고 있으며, 제주도의 매립지 수명종료에 대비한 추가 매립지 미확보로 인해 쓰레기 대란이 예견되고 있어 쓰레기 매립장에 대한 새로운 대안이 필요 한 실정이며 해상 최종처분장은 경제적이고 효과적인 대안 가운데 하나임
◦ 정부는 환경과 에너지 문제를 동시에 해결하기 위한 “친환경 에너지 타운” 조성 정책을 발표하 고 추진중이므로 정부 정책에 부응하는 해양분야 친환경에너지 타운 모델 개발 필요
◦ 이미 해외에서 많은 활용사례가 있는 해상 처분장은 최근 해양생태환경과 해양공간의 융복합 활 용을 통해 새로운 해양비지니스의 사례가 되어 있으므로 우리나라에서도 해양환경에 대한 안전성 확 보를 위한 연구개발을 통한 기술의 축적과 우리나라 입지와 수요에 부합하는 모델을 개발할 필요가 있음
표준모델 개발 기술 개발 및 검증
◦ 일본에서는 폐기물을 해양공간개발자원으로 인식하여 1970년대부터 해상처분장을 조성하기 시작