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연구의 목적 및 내용
○ 최근 해안 침식의 방지목적으로 인공리프에 대한 관심이 고조되고 있는 실정임. 인공리프는 수면 하에 설치되는 구조물로 그에 따른 설계는 제체의 파괴에 대한 피복층 블록 또는 사석의 이동에 주안을 두고 진행되고 있음. 기존 연구에 따르면 해안침식 저감기술의 연구개발 흐름은 강성공법＞연성공법＞복합공법 등의 순서로 진행되고 있고, 더욱 효율적인 공법을 위해 다양한 소재의 개발도 진행되고 있는 것으로 판단되므로 기초기술 확립 및 실용화를 위해서는 요소기술에 관한 연구 외에도 제조단가 및 효율 면에서 경제성을 해결할 수 있는 상업적 연구가 병행되어야 할 것으로 보고됨. 대구경북권을 포함한 동해안의 해안침식 저감기술개발을 위해서는 동해안 지질과 지형 특성 등에 적합한 기술개발이 필요함, 이를 위해서는 지형특성, 침식원인의 분석과 지형특성에 적합한 기술의 도출 및 기술개발 추진방향의 정립, 연구개발 비전 및 추진전략 등의 심도 있는 연구 수행이 필요함.
○ 본 연구에서는 이러한 사전연구를 토대로 한 이상 고파랑 제어를 위한 다기능 잠제형 인공리프 및 친환경 재료 개발을 위한 목적으로 2세부과제로 나누어 연구를 진행하며 각 세부는 해양설치용 다기능 인공리프 개발과 해양설치용 인공리프 블록의 친환경 재료 개발에 관한 연구로 이루어짐
연구개발성과
○ 블록형상에 대한 기능별 메커니즘확립 및 인공리프의 성능 극대화 기술 개발
- 3차원 파동장모델과 지형변화모델을 결합한 3차원 직접수치시뮬레이터 개발
- 파랑·인공리프·표사간의 상호작용 해석을 위한 3차원 직접수치모델의 매뉴얼 개발
○ 복합기능 블록형상의 개발 및 이를 이용한 인공리프의 수리적 특성 검토
- 새롭게 개발된 고중량, 고밀도, 다공성 친환경재료를 이용한 신형식 다기능 블록형상의 도출 및 성능검토
- 개발된 블록을 이용한 인공리프의 내파성능 및 최적기능 검증
○ 대상해역을 고려한 인공리프 설계 및 시공 기술개발
- 설치대상 해역선정을 위한 상세시공조건 평가 및 공정별 시공기술 개발
- 동해안 특성에 적합하게 개발된 블록 활용을 위한 설계기준 작성
○ 해양 설치용 인공리프 블록을 위한 고중량, 고밀도, 다공성 등을 고려한 콘크리트 잠제와 블록 연결재의 개발
- 비중 2.8, 강도 40 MPa 급 해양 콘크리트 재료 개발
○ 무시멘트 등 친환경 콘크리트 재료기술 및 친환경성 평가 기준 개발
- 모르타르/콘크리트(OPC) 압축강도 대비 90% 이상 수준 달성 실용화 기술 (모르타르 29 MPa, 콘크리트 27 MPa, 탈형강도 5 MPa)
- 모르타르/콘크리트(OPC) 대비 환경유해성 안정화 기술(pH 10% 저감, 내황산염 10% 향상, 중금속 용출기준(KSLP) 이하)
- 해양생태계(해수/생물) 고려한 콘크리트 친환경성 평가 가이드라인 개발
연구개발성과의 활용계획(기대효과)
○ 고파랑 제어, 구조적 안정성 및 어장환경복원 기능 인공리프개발을 통해 고파랑에 의한 연안재해로부터 지역주민을 보호하고 지역경제 활성화에 기여
- 연안재해로부터 국토를 보전하기 위한 대표적인 국가사업인 연안정비사업에 소요되는 25,052억원(2010~2019)에 대한 예산절감 및 국내기술적용을 통한 국가 경제 활성화 도모
- 다기능 인공리프의 파랑제어를 위한 최적단면 및 연안특성에 따른 최적평면 배치를 검토할 수 있는 수치모델의 국외 기술이전을 통한 외화획득 기대(베트남등에서 기술이전요청)
- 백사장 침식 저감 및 친수공간 조성으로 이루어진 지역 해수욕장의 관광 부가 가치 유발 효과는 월간 약 300억원으로 추산. (이는 중소기업 200여 개를 가동하는 것 이상의 경제효과)
- 백사장 침식 저감이 이루어진 해수욕장 개장 기간 동안 취업유발 인원도 5만 2천 명에 달하는 등 해수욕장 관광객의 소비·지출에 따른 월간 생산 유발 효과는 6,700억원. (부산발전연구원)
○ 수치모델의 적용은 인공리프의 계획·설계에서부터 시공·관리에 이르기까지 폭넓게 활용될 수 있으며, 국내에서 사용되고 있는 해외 수치모델을 대처할 수 있을 것으로 판단되어 건당 1억 이상의 경제적인 설계기술지원 기대(등록 소프트웨어 3건, 2차원 Program 3000만원, 3차원 Program 2500만원 예상)
○ 국내 인공리프(수중잠제) 기술력 세계적 수준 도달 (세계 최고수준 대비 80 %), 인공리프 재료·시공 핵심기술 자립 및 수출
- 해양건설재료의 기술확보로 공사비 절감·공기절감(20%) 단축, 인공리프 최적형상 기술확보 등
○ 우리나라의 인공리프 설계 기준이 명확히 규정되어 있지 않아 설계시 항만 및 어항설계기준의 외곽시설 설계기준을 기초로 설계가 수행되고 있음. 따라서 개발되는 인공리프의 설계사례를 통하여 설계시 기초자료 제공
- 국내현장(속초·양양) 연안정비사업의 설계에 시범적용하여 약 3.1억의 현장적용 비용절감 효과를 창출.
○ 기존의 우리나라 동해안에서 계획되고 설치된 잠제형 인공리프 구조물에 대한 성능평가가 제대로 이루어진 사례가 없음. 본 과제를 통해 인공리프 실해역 성능평가를 위한 모니터링 시스템이 마련된다면 향후 개발될 인공리프의 성능평가 및 유지보수는 물론 유사한 형식의 인공리프 성능평가를 위한 기초자료로 활용될 수 있을 것으로 기대됨.
○ 개발된 해양 콘크리트 재료의 현재 개획/실행중인 대경권 연안정비 사업(2010~2019)에의 적용을 통하여, 약 500억 규모의 재료비용(전체 비용의 40%상당)에서의 비용 절감 기대
○ 연간 약 100억원 규모인 철강 슬래그 처리 비용 절감.
○ 해양 생물 부착 및 군집 환경 조성을 통한 연안 어족자원의 2~3배 증가를 유도하여, 매년 2000억원대 규모인 대경권 어업 규모의 신장 기대
○ 해양 설치 구조물용 콘크리트 재료기술 개발을 통하여 향후 10년간 5,000억 규모의 해안 정비 사업에서 10% 이상의 경비 절감 효과 예측
- 전 세계적으로 활용 가능한 실용화 기술로서 재료와 기술의 국산화 및 특수화를 통하여 해외수주 경쟁력 강화에 기여할 것으로 기대
- 강알칼리계 자극제 또는 황산염계 자극제는 비교적 고가이며, 그 자체가 높은 pH를 가지고 있어, 알루미나 성분이 풍부한 산업부산물이나 천연광물을 활용한 칼슘알루미네이트계 알칼리 자극제 개발은 친환경 인공리프를 개발함에 있어 기존의 콘크리트 대비 경제성이 높고 친환경적인 콘크리트의 제작이 가능함
○ 개발 자극제 적용으로 기존 시멘트(OPC)의 80%을 혼화재로 대체 가능하며, 이는 기존 시멘트(OPC) 사용 대비 23%(/1㎥) 가격 절감할 수 있는 경제적 효과 기대
○ 침체된 국내 건설 시장의 미개척분야인 해양 건설산업 활성화로 새로운 성장동력을 제공하여 일자리 창출하고 공간보전을 통한 관광인프라 구축으로 연간 2000명 이상의 일자리 창출 및 해양생물(해조류 및 패조류) 환경보전을 통한 어촌계 활성화로 수산산업발전으로 연간 1000명 이상의 일자리 창출 기대.
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