kict zine contents Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology 3D 프린터와 건설기술 04 Prologue 3D 프린터가 보여줄 상상 그 이상의 세상 2015 january / Februa

kict zine 2015 01/02 미래를 창조하는 건설기술 이야기 제3의 산업혁명, 3D 프린터와 건설기술 공간을 스캔하자, 3차원 스캔을 통한 도로상태 인식 롤타입 지지판을 활용한 가도로 급속시공 기술 2014년도 주요사업 성과 스마트폰을 통해서도 KICTzine을 만날 수 있습니다

kict zine contents Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology 3D 프린터와 건설기술 04 Prologue 3D 프린터가 보여줄 상상 그 이상의 세상 2015 january / February 06 20 06 10 Special Theme 1 상상을 현실로 만든 3D 프린터 Special Theme 2 미래를 창조하는 건설기술 이야기 3D 프린팅 기술을 활용한 건설기술의 미래 14 건설기술, 미래를 생각하다 공간을 스캔하자, 3차원 스캔을 통한 도로상태 인식 18 같이의 가치를 짓다 함께, 한국을 넘어 세계로 22 KICT 미래지도 발행인 : 이태식 발행일 : 2015년 3월 6일 격월간(비매품) 발행처 : 한국건설기술연구원 경기도 고양시 일산서구 고양대로 283 홈페이지 : www.kict.re.kr 홍보위원 : 윤여환, 양충헌, 엄병식, 신현섭, 이대영, 서명배, 정인수, 옥치열, 이정우, 이찬주, 김일호, 송수원, 김병일, 안찬솔, 권선순, 강성훈, 김형도 구독안내 : t. 031 910 0283 편집담당 : 홍보정보팀 t. 031 910 0117 디자인 제작 : (주)홍커뮤니케이션즈 www.hongcomm.com 사진 : 스튜디오 kenn 09 25 26 44 롤타입 지지판을 활용한 가도로 급속시공 기술 R&D Focus ➊ 콘크리트 부유식 해상 인프라 건설기술 ➋ 극한지 하부구조 급속시공 플랫폼 기술 개발 ➌ 도로안전점검 차량 아라서 개발 ➍ 제로카본 그린홈 실증 및 최적화 운영방안 KICT News 본지는 한국간행물윤리위원회의 도서잡지윤리강령 및 잡지윤리요강을 준수합니다. 본지에 게재된 기사나 사진 등 시각자료는 한국건설기술연구원의 사전 동의 없이 어떠한 형태의 전재 복재를 금하며, 이 책의 내용은 발행처의 견해와 일치하지 않을 수도 있습니다. 10 32 cover story 건설기술의 미래를 함께 열어갈 기술에는 어떤 것들이 있을까요? 이번 호 주제는 3D 프린팅 기술 입니다. 3D 프린터의 발달로 건축은 미지의 영역을 개척하고 있고, 그에 따라 건설기술은 획기적으로 진보하고 있습니다. 이번 호 주제를 통해 다가오는 디지털 건축의 시대에 필요한 건설기술을 알아보고 변화하는 건설기술 패러다임에 대해 이야기해보고자 합니다. 16 41

Prologue 글. 이용국 3D 프린터가 보여줄 상상 그 이상의 세상 컴퓨터, 자동차, 전기, 전화기... 이들의 공통점은 무엇일까요? 바로 인류의 역사를, 그리고 세상을 바꾼 혁신적 기술의 목록입니다. 그리고 이제 그 목록에 또 다른 기술이 이름을 올려놓게 되었죠. 2014년 타임지가 선정한 올해의 발명품인 3D 프린터 는 우리의 삶을 다양한 가능성에 던져놓았습니다. 상상을 눈앞에서 실현해주는 3D 프린팅의 세계. 앞으로 우리에게 필요한 것은 단지 상상력 뿐일지도 모릅니다. 04 05

Special Theme 1 글. 최원석(과학칼럼니스트) 3D 프린터가 우리의 삶을 바꾸다 상상을 현실로 만든 3D 프린터 2006년에 개봉한 <미션 임파서블3>에서 주인공 이단 헌트(톰 크루즈)는 가면을 쓰고 상대방을 멋지게 속인다. <미션 임파서블>시리즈에서 이단이 가면을 쓰고 남을 속이는 장면은 흔히 등장하지만 이전과 달라진 점이 있다. 가면을 미리 준비해서 착용하는 것이 아니라 현장에서 스캔한 얼굴로 순식간에 프린팅 해서 만들어낸다는 점이다. 영화 속에 등장했던 이 기술이 놀랍게도 10년도 채 지나기 전에 3D 프린터를 통해 현실 속으로 들어왔다. 1 3D 프린터는 낡은 기술? <미션 임파서블3>에서 본 장면이 잊혀질 때쯤 국내 TV의 한 예능 프로그램에서 3D 프린터의 놀라운 성능이 소개됐다. 그리고 최근 몇 년 사이에 영화나 TV에서만 볼 수 있었던 3D 프린터가 현실이 되 어 일상에서도 만날 수 있게 되었다. 2013년에는 미국의 오바마 대통령이 국정연설에서 3D 프린터 를 3차 산업혁명의 주인공이라고 극찬했고, 경쟁이라도 하듯 박근혜 대통령도 창조경제를 이끌어갈 기술이라며 추켜세우기 바빴다. 아직도 일반인들에게는 모형을 만들 때 쓰는 재미있는 프린터 정도 로밖에 인식되지 않는 3D 프린터에 각국의 대통령들은 왜 이렇게 관심을 보이는 것일까? 3D 프린터가 영화나 각종 TV프로그램에 소개되고 있어 마치 최신 발명품처럼 느껴지겠지만 사실은 등장한지 30년이나 된 낡은 기술이다. 시제품을 만들던 미국의 발명가 찰스 헐이 1984년 쾌속조형 시스템이라는 최초의 3D 프린터를 고안해 낸 것이 시초이다. 헐의 쾌속조형 방식은 적층형 방식이 라고도 하는데, 석고 같은 파우더나 플라스틱 액체를 겹겹이 쌓아 입체 형상을 만들어내는 방식이 다. 헐의 3차원 물체를 만드는 방식은 자연이 물체를 만드는 방식을 그대로 모방한 것이라고 할 수 있다. 원리만 놓고 따져 본다면 태초부터 자연은 하나하나 쌓아서 물체를 만들었으니 3D 프린터는 낡을 대로 낡은 기술인 셈이다. 자수정 동굴을 빛내는 아름다운 수정은 자연이 만들어낸 3D 프린팅 작품이다. 수정은 이산화규소가 오랜 세월 동안 일정한 규칙에 따라 결합하여 결정을 이룬 것이다. 원래 자연은 원자나 분자 단위로 물질을 하나씩 쌓아서 3차원 물체를 만들어내기 때문에 보석은 자 연이 빚어낸 아름다운 3D 프린팅 작품이라고 할 수 있다. 수정과 같이 자연이 만들어낸 작품에 비하 면 현재의 3D 프린팅 작품들은 투박하고 조악하게 느껴진다. 방식만 본다면 사출성형을 통해 플라스틱 제품을 만들거나 CNC 선반을 이용해 물건을 깎아서 만드는 것과 별 차이도 없다. 그렇다면 전혀 새로울 것이 없는 3D 프린터에 사람들이 열광하는 이유는 무엇일까? 그 이유는 바로 비트가 원자를 만나 새로운 세상을 열었기 때문이다. 3D 프린터는 전통적인 생산 방식에 디지털이 결합되어 사이버 세계에서 상상하는 모든 것을 현실로 연결시켜 주는 역할을 한다. 즉 데스크톱 생산을 가능케 해 1인 공장이 탄생하게 되는 것이다. 2 1. 상상하는 모든 것을 눈 앞에서 직접 구현해주는 3D 프린터 2. 자수정 동굴을 빛내는 아름다운 수정은 자연이 만들어 낸 3D 프린팅 작품이다. 3. 3D 프린터는 제3의 산업혁명이라 불리며 전 세계적으로 주목을 받고 있다. 3 디지털 장금이 드라마 <대장금>에서 주인공 장금이는 절대미각을 타고났지만 뛰어난 요리사가 되기 위해서는 피나는 수련과 노력이 필요했다. 전통적인 제조 방식에서는 숙련된 기술을 습득한 장인과 그렇지 못한 도제 사이에는 수준차이가 커서 누구나 이러한 과정을 거쳐야 대접을 받을 수 있었다. 하지만 3D 프린터를 이용하면 숙련된 기술을 익히기 위해 노력할 필요가 없으며, 오로지 전문가의 디지털 레시피만 제공 받으면 누구나 일품요리를 만들 수 있다. 상상하는 바를 그대로 3D 프린터로 찍어내면 되기 때문이다. 3D 프린터로 장금이의 레시피를 그대로 출력하면 요리 초보자들도 얼마든지 장금이 의 요리를 그대로 복제해 낼 수 있다. 물론 음식은 재료에 따른 화학적 특성이 달라 그것을 관리하 고 취급하는 것이 쉽지 않아 복잡한 요리를 대체하기는 어렵다. 그래서 아직까지는 초콜릿처럼 단 순한 재료로 된 음식만 찍어낼 수 있다. 하지만 앞으로는 애니메이션 <하늘에서 음식이 내린다면>처럼 원하는 음식을 마음대로 만들 수 있게 될 것이다. 또한 다양한 음식재료를 공급하면 3D 프린터는 06 07

4 분자요리처럼 색다른 요리의 세계를 개척해줄 수도 있다. 맛과 영양, 모양을 마음대로 선택해서 자신만의 창의적인 요리를 탄생시킬 수 있을 것이다. 몇 가지 단순한 음식을 3D 프린터로 찍어낼 수 있다고 해서 그것으로 산업혁명을 논 할 수는 없다. 하지만 요리는 한 가지 예에 불과하며 이미 건축물이나 비행기와 같은 큰 물건을 찍어내기 위한 연구가 진행되고 있다. 2014년 중국에서는 3D 프린터로 하루에 10채나 되는 집을 만들었고, 네덜란드의 건축업체도 다양한 건축물을 찍어내는 연구를 하고 있다. 자전거나 자동차, 모형비행기를 3D 프린터로 출력하여 작동시키는 데 성공 했으며, 실제 비행기 부품도 프린팅하여 사용하고 있는 곳도 있다. 따라서 3D 프린터는 건축 소요시간과 비용을 줄여주어 건축의 패러다임을 바꿀 가능성을 지니고 있다. 또한 물건 생산 방식에도 큰 변화를 주어 전통적인 공장이 모두 문을 닫게 될 수도 있다. 4. 3D 프린터는 단순한 것에서부터 자동차처럼 대형 제품도 만들어낼 수 있는 기술을 개발 중에 있다. 5. 치아교정기나 의족, 의수 등 개인 신체 조건에 맞는 맞춤제작은 3D 프린터를 통해 정확도는 높이고 비용은 절감할 수 있게 되었다. 6. 3D 프린터로 만든 정확한 인체 모형은 수술 성공률을 높이고 시간을 단축시켜주는 등 의료 분야에서도 큰 역할을 할 것으로 기대되고 있다. 사람마다 외이도나 치열이 달라 보청기나 치아교정기를 만들기 위해서는 개인별로 본을 떠서 하 나씩 만들어야 한다. 본을 떠서 본사로 보내는데 잘못될 경우 새로 본을 뜨고 수정해야 하는 등 비용과 시간이 많이 소요된다. 이에 비해 3D 프린터는 3D 스캔 파일을 바로 전송해 디지털 작업을 거쳐 바로 제조할 수 있어 실수할 가능성 없이 빠르고 정확하게 만들 수 있다. 의족이나 의수도 개인의 신체 조건에 맞게 맞춤제작을 하면서도 비용은 더 저렴하다. 3D 프린터를 통해 만든 정확한 인체 모형은 수술 성공률을 높이고 시간을 단축시켜주는 역할도 한다. 인체를 컴퓨터단층촬영(CT)이나 자기공명영상(MRI)을 통해 스캔한 데이터를 바탕으로 3D 프린터로 모형을 만든 후 수술하면 훨씬 정확한 수술을 할 수 있다. 의사는 단지 영상을 보고 머릿속에 수술 상황을 그려보며 수술 준비를 하는 것이 아니라 실물을 놓고 미리 수술 계획을 짜 고 시연을 해 볼 수 있기 때문이다. 또한 수술 후의 모형을 제작해 두고 수술이 제대로 진행되고 있는지 비교하면서 수술할 수 있어 그만큼 성공확률이 높다. 개인 맞춤형 보형물이나 수술 연습용 도구 제작에 3D 프린터는 효과적인 장비로 인정받고 있다. 이제 남은 것은 세포를 하나씩 쌓아서 조직을 만들어내고, 결국에는 복잡한 장기까지도 3D 프린터를 통해 만드는 일이다. 영화 <제5원소>에서는 단지 손가락 하나에서 완전한 인체 조직을 복구해내는 마법 같은 프린팅 기술이 등장한다. 물론 그와 같은 일은 영화 속에서나 가능 하겠지만 언젠가는 신장이나 심장과 같은 복잡한 장기를 프린팅해서 교체할 날도 올 것이다. 이렇게 살아있는 잉크로 원하는 장기를 쉽게 찍어 낼 수 있으면 어떻게 될까? 그런 날이 온다면 오래된 자동차를 부품을 교환해 항상 새 차처럼 유지하듯 사람도 영원한 젊음을 유지할 수 있게 될지도 모른다. 아직까지는 행복한 고민일 수 있지만 3D 프린터가 열어 줄 미래에 대해 다양한 고민을 해 볼 필요가 있다. 살아 있는 잉크 3D 프린터로 먹고 싶은 요리나 살고 싶은 집을 만들 수 있다는 것이 놀랍기는 하지만 아직까지는 요리사나 건축가의 솜씨에 견줄 바가 못된다. 모양은 흉내 내도 맛을 따라잡 기는 어렵고, 프린팅 된 건물의 내구성이나 안전성을 보장할 수 있는 기준을 마련해야 하는 등 갈 길이 멀다. 자전거나 자동차도 프린터로 찍어내는 데 성공했지만 전통적인 생산 방식을 대체할 수준은 못된다. 이렇게 대부분의 경우 가능성을 보여주는 수준이 지만 의료 분야에서는 이미 시장에 성공적으로 진입하였다. 5 6 08 09

Special Theme 2 글. 서명배(ICT융합연구소 전임연구원) 건물을 짓다? 건물을 찍어내다! 3D 프린팅 기술을 활용한 건설기술의 미래 최근 3D 프린팅 기술의 원천특허 권리가 만료됨에 따라 기존의 Rapid Prototyping (쾌속조형)의 활용 영역이 다방면으로 확대되고 있다. Wohlers Associates 자료에 따르면 2012년 3D 프린터 산업 규모는 약 22억 달러이며, 연평균 19.3% 증가하여 2021년 108억 달러 규모로 성장할 것으로 전망하고 있다. 산업 분야 및 제조 분야에서는 쾌속조형 기법을 활용한 다양한 연구 등이 활발하게 진행되고 있으며 특히, 소형 맞춤형 제작이 용이한 의료 분야에 활발히 적용 중에 있다. 1 3D 프린팅, 제조산업의 벽을 허물다 3D 프린팅은 Computer Aided Manufacturing(CAM) 기술의 일종으로서 Computer Aided Design(CAD) 을 통해 생성된 도면을 컴퓨팅 신호를 통해 재료물질을 연속적인 적층 구조로 쌓아 올려서 제품 형 태로 만드는 기술이다. 3D 프린팅 기술은 빠른 시제품 제작 가능, 바로 사용 가능한 단품 제조, 복잡 형상 및 맞춤형 제작 가능, 20여 가지 이상의 다양한 재료의 출력이 가능하다는 장점 등으로 인해 최근 다양한 분야로 광범위하게 활용되고 있다. 이에 미국, 유럽 등 선진국에서는 이미 항공우주산 업과 같은 복잡한 부품 제조에 광범위한 응용이 시도되고 있으며 공업디자인, 신소재, 비정형 건축 물, 제조공정 개선 영역에서 혁신을 이루고 있다. 3D 프린팅 기술과 건설의 만남 건설 분야에서도 쾌속조형기법을 활용하여 시간적, 공간적 제약을 받지 않고 대량생산과 개별주문 생산이 융합된 새로운 기술에 대한 수요가 꾸준히 증가하고 있으나 건축 분야의 적용은 4%로 타 산업 대비 매우 저조한 수준이다. 세계적 경영 컨설팅 전문업체인 맥킨지는 2013년 12대 와해성 기 술 중 하나로 3D 프린팅 기술을 선정했으며 연간 경제적 파급효과를 최소 2,300만 달러에서 5,500 만 달러로 분석했다. 이는 가정용 3D 프린터, 맞춤형 고부가 산업용 부품, 공구 및 금형 분야를 중심 으로 측정된 결과이며 2014년 건설 분야 3D 프린팅 기술의 점유율이 4%인 점과 맞춤형 건설용 부 재 자재와 장비, 프로세스 등의 생산성을 고려하면 그 파급효과는 엄청날 것으로 추측된다. 영국 의 Royal Academy of Engineering에서 발행한 보고서(Additive Manufacturing : opportunities and constraints(2013))에 따르면 건설 분야의 3D 프린팅 기술 개발이 2017년에 주를 이룰 것으로 예측하고 있다. 이러한 흐름에 따라 관련기술을 선점하기 위해 전 세계적으로 3D 프린팅 기술을 건 설 분야에 접목하기 위한 다양한 연구가 진행 중이다. 미국의 USC(University of Southern California)의 Behrokh Khoshnevis 교수는 로보틱 컨스트럭션 시스템(Robotic Construction System)인 컨투어 크래프팅(Contour Crafting)기술을 개발하였다. 이 기술은 3D 프린터의 원리로 콘크리트를 분사하여 구조체를 만드는 방식으로 현재 콘크리트 시공법으로 구현하기 힘든 기하하적 비정형 건물의 시공 및 비용절감이 장점이다. 1. 3D 프린터의 원리를 이용해 개발된 컨투어 크래프팅(Contour Crafting)기술은 현재 콘크리트 시공법으로 구현하기 힘든 기하하적 비정형 건물의 시공을 저비용으로 가능케 하고 있다. 2. 미국, 유럽 등 선진국에서는 이미 항공우주산업과 같은 복잡한 부품 제조에 3D 프린 팅의 광범위한 응용이 시도되고 있다. 3. 전 세계적으로 3D 프린팅 기술을 이용한 건설산업이 주목을 받고 있다. 2 3 10 11

영국의 Loughborough University의 건축학과 Russ Harris 교수는 포스터 앤드 파트너스(Poster and Partners) 건축사무소와 공동으로 연구실에 실제 대형 콘크리트 프린터를 제작하고 프리폼 구조체(Freeform construction)를 출력하는 연구를 진행하였으며 결과물로 1톤짜리 콘크리트 벤치를 제작했다. USC의 컨투어 크래프팅 기술이 대량, 급속시공을 지향하는 반면, 이 기술은 다양한 형태의 고품질 구조물을 소량 생산하는 것을 지향하고 있다. 이탈리아 Dini사는 사람 개입 없이 Full-Size Sandstone 빌딩 건축이 가능한 D-Shape 이라는 프린터를 개발하였으며 이는 모래재질에 자신들이 제작 한 바인딩을 분사 및 결합하여 돌과 같이 견고한 형상을 제작하는 기술이다. 해당 기술은 모래와 해수, 마그네슘을 기반으로 레이저를 이용해 금속분말을 가열하여 응고시키는 SLS(Selective Laser Sintering) 방식의 3D 프린팅 네덜란드의 Dus Architect사에서는 바이오 플라스틱 등을 활용하여 3D 프린팅 건축을 계획하고 실행에 옮기고 있다. 비교적 낮은 온도에서 재료를 용융 하고 구조적으로도 견고한 구조물을 프린팅 할 수 있는 기술을 개발했다. 이 뿐만 아니라 나무, 석재 폐기물을 이용한 3D 프린팅 건설을 계획하고 있다. 중국은 2014년 5월 상해 소재 Yingchuang New Materials 회사가 유리보강 시멘트와 건설폐자재를 활용하여 건물의 일부를 프린트하고 이를 조립하는 방식을 선보인바 있으며 대량생산 체계를 목표로 하고 있다. 특히, 최근 미국(NASA, USC)과 영국, 이탈리아 등을 중심으로 한 ESA(European Space Agency) 등에서 3D 프린팅 기술을 달 탐사기지 건설에 접목하기 위한 연구들을 시작하면서 3D 프린팅과 건설산업과의 연계가 더욱 주목받고 있다. 기술을 활용하여 시설물 전체를 한 번에 프린팅하는 기술이며, 대부분의 3D 프린팅 건설 사례는 고체 재료를 녹여 쌓는 방식인 FDM(Fused Deposition Modeling) 기술을 활용한 데 반해 건설에 적용이 어렵다고 판단되는 SLS 방식을 활용한 것이 특징이다. 일본은 2014년 7월 일본 최대 건설회사인 타케나카코무텐과 케이오우대학팀이 외장재를 겸할 수 있는 거푸집을 경질염화비닐 생산과 관련된 연구를 개시 했다. 또한 미국의 MIT Media Lab에서는 합성수지를 활용하여 거푸집을 만드는 연구를 진행 중이다. 미국의 건축가인 Andrey Rudenko는 시멘트를 활용 하여 적층 기준을 폭 30mm, 높이 10mm로 하여 2m 가량의 시멘트 성 모형을 구축했다. 성 모형의 부분을 각각 출력하여 조립한 형태로 실제 규모의 건축물을 3D 프린팅 기술을 이용하여 제작할 수 있다고 판단하고 있다. 4 3D 프린팅 건설기술의 미래 3D 프린팅 기반의 차세대 건설융합기술은 향후 설계, 검증, 조달, 시공, 유지 관리 등 건설 전 단계 과정을 단축시킬 수 있는 쾌속시공이 가능하여 시간 및 비용 절감이 가능하고 건설 자동화를 통한 휴먼에러 감소가 예상되며 비정형 건축 및 주문형, 맞춤형 설계 및 시공이 가능한 새로운 건축생산시스템으로의 전환이 가능하다. 또한, 3D 프린팅 건설기술을 통해 첨단 시공기술 확보 및 건설시장 신기술을 선도하고 재난, 재해지역, 저개발 국가의 활용과 다양한 3D 프린팅 건설재료의 상업화를 통한 신규시장 개척이 가능할 뿐만 아니라 환경, 인력, 자재 등 제한적인 환경인 우주, 극한지에서 시간적, 공간적 제약에서 벗어난 건설이 가능할 것으로 판단된다. 최근 3D 프린터를 이용한 건축물의 실제 시공이 성공한 사례가 있고 비용과 효율 측면을 비롯하여 향후 전망에서 긍정적인 평가가 이어지고 있어 이 분야의 시장성은 매우 높은 것으로 예측되고 있다. 이에 향후 기술경쟁력을 갖추고 미래 건설시장을 선점하기 위해서는 기초연구 수준에서 벗어나 융복 합 연구로의 전환이 필요하며, 아울러 신재료 개발, 선제적 기술 연구, 응용 분야 연구, 비즈니스 모델 발굴, 법 제도적 문제 해결방안 연구 등 다각도의 연구가 시급히 필요한 시점이다. 한국건설기술연구원은 지난 2014년 3D 프린팅 기반의 건설 융복합기술에 대한 기획연구를 진행하였다. 세계 최고 수준의 국내 ICT 기술 및 연구원 내 축척된 건설기술을 바탕으로 향후 5년 안에 저개발국가, 재난지역, 극지 및 월면 등에서 활용 가능하고 경제성과 실효성이 확보된 3D 프린팅 건설기술을 개발할 예정이다. 이러한 기술은 침체된 건설경기를 활성화하고 새로운 건설 4. 건설 분야에 3D 프린팅 기술이 적용되면서 다양한 소재, 다양한 형태의 건축물 제작이 가능해지고 있다. 5. 최근 미국과 영국, 이탈리아 등을 중심으로 3D 프린팅 기술을 달 탐사기지 건설에 접목하기 위한 연구가 진행되고 있다. 6. Concrete Printing(Loughborough Univ(UK)) 5 6 시장을 개척할 수 있으며 미래 신성장 동력으로 자리매김할 수 있을 것이라 기대된다. 3D 프린팅 기술과 함께 건설분야 패러다임 변화의 신선한 바람이 불고 있다. 12 13

건설기술, 미래를 생각하다 글. 최지영(도로연구소 수석연구원) 공간을 스캔하자 3차원 스캔을 통한 도로상태 인식 국외 공간 스캔 현황 외국에서는 철도, 도로, 건축물 등 사회기반시설물에 대한 3차원 정보를 확보하기 시작했으며 이를 활용한 다양한 연구 및 데이터 보존 작업을 진행하고 있다. 또한, 영화 및 애니메이션의 특수 효과를 위한 배경 데이터 확보 등 다양한 분야에서 3차원 정보를 취득하고 가공하고 있는데, 대부분 빠른 속도를 구현하기 위하여 레이저, 라이다 방식의 장비를 사용하고 있다. Fraunhofer IPM (Institute for Physical Measurement Techniques) 주로 철도 관련 시설물을 스캔하는 데 사용되며, 차량에 장착하여 도로포장의 프로파일을 측정할 수 있게 추가 개발되었다. 모바일 레이저 스캐닝 시스템은 7개의 세부파트로 나뉘어 있다. 이곳에서 개발된 레이저 시스템은 세계 각국에서 사용하고 있으며, 국내에서는 코레일이 사용하고 있다. 1-2 1-3 1-1~ 1-4. Fraunhofer IPM의 Pavement Profile Scanner 1-1 1-4 Renishaw 차량에 장착하여 도로 주변의 상황을 스캔하는 장비로, 주로 영화나 게임 등의 특수효과 등에 사용한다. 현재 국내 도로포장면의 상태를 조사하기 위해 ARASEO(아라서) *와 ARAN(Automated Road ANalysis) 등의 도로점검 차량을 이용 하고 있다. 2대의 CCD 카메라와 조명으로 노면을 영상촬영하고, 레이저 시스템을 이용하여 노면의 평탄성 및 단차를 측정하며 GPS 로 위치정보를 수집하는 방식이다. 이 기술은 사람이 직접 점검하는 방식에 비해 속도가 빠르다는 장점이 있지만 매우 고가의 장비 이며 보급률이 현저히 낮아 장비운영이 원활하지 않다는 단점도 가지고 있다. 따라서 저렴하면서 컴펙트하고, 간단하게 조작 가능한 조사장비의 필요성이 대두되고 있다. Laser scanning 또는 Light Detection and Ranging (LIDAR)를 이용하여 도로 주변의 상황을 스캔한다. 2 3 4 *ARASEO(Automated Road Analysis and Safety Evaluation tool)는 도로를 주행하면서 도로 정보를 수정하고 안전성을 분석하는 자동차로 지난 2003년부터 연구원 기본과제로 5년에 걸쳐 개발한 도 로안전성 조사 분석 차량(RoSSAV)을 최신의 센싱 기술과 데이터처리 기술을 접목하여 업데이트한 차량. 2. Renishaw의 Dynascan 3. 주택가 도로 주변 스캔 결과 4. 산악지형 도로 주변 스캔 결과 14 15

Dynatest 5 Road Surface Profilometer(RSP)는 레이저 프로파일러로 longitudinal Kinect를 이용한 공간스캔 실험 및 후속연구 제안 profile International Roughness Index(IRI), Ride Number(RN), Kinect를 바닥과 수평하게 위치시키기 위하여 그림10과 같이 삼각대에 수평 transverse profile, rut depth, macro texture, geometrics(cross fall, 계를 부착하여 실험을 준비했으며, 조명에 따른 효과를 보기 위하여 led curvature and gradient)를 측정할 수 있는 장비이다. 조명을 추가로 설치했다. Full HD 영상이지만, 조명 등의 조건에 의해 영상 만으로는 포장면의 상태를 정확하게 파악하기는 어려움이 있었다. 하지만, 간단하고 활용성 높은 마이크로소프트의 Kinect 6 Depth Camera를 사용할 경우 확연하게 포장체가 손상된 모습을 확인할 수 2012년 마이크로소프트에서 출시한 Kinect는 Depth(깊이)와 Skeleton(인물 있으며, 시편간의 유격은 균열이 난 것처럼 명확하게 인식됐다. 또한, 범용 자세) 등의 정보를 간단하게 검색할 수 있다는 것에 개발자나 연구자들로부터 뷰어 프로그램 등을 이용하면 손상된 부분의 부피, 균열의 폭과 깊이 등을 주목을 받았다. Kinect를 활용한 저가의 장비는 고속으로 3차원 데이터를 계산할 수 있었다. 수집하지는 못하지만, 이를 연구하여 고속화하면, 기존의 장비를 매우 저렴 본 연구는 기존의 라인스캐너 방식이 아닌 적외선을 이용하여 공간을 스캔하 하게 대체할 수 있을 것으로 예상된다. 는 방식으로, 고가의 레이저 스캐너를 대체함으로써 장비를 구축하기 위하 구형 Kinect의 Depth센서는 투광된 적외선 패턴을 읽어 패턴 왜곡으로 여 많은 비용을 지불하지 않고 매우 저렴하게 기능을 구현할 수 있는 장점이 Depth 정보를 얻는 Light Coding이라는 방식을 채용하고 있으며, 적외선 패턴을 투광하는 IR프로젝터와 IR카메라로 구성되어 있다. 있다. 가정용 게임 컨트롤러인 Kinect를 도로시설물용 3차원 스캐너로 활용 하기 위하여 기초적인 가능성과 성능을 확인하였으며, 새로 출시된 Kinect v2 10 2014년 여름 정식 출시된 Kinect for Windows v2는 하드웨어, 소프트 모델은 이전 모델에 비하여 하드웨어 성능이 많이 향상되어 이를 이용하여 웨어 모두 크게 발전됐다. 신형 Kinect는 투광한 적외선이 반사되어 리턴되는 도로포장이나 도로시설물에 활용하기에 충분한 성능을 가지고 있는 것 시간에서 Depth정보를 얻는 TOF(Time of Flight)라는 방식을 채용하고 있다. 으로 확인됐다. 해상도가 640 480에서 1920 1080으로 개선되었으며, 심도(Depth)도 320 240에서 512 424로 향상되었다. 그 외에 다수의 사람 인식, 사람의 관절 인식, 손의 상태 등은 NUI(Nutural User Interface)에서 주로 사용 7 앞으로 Kinect를 이용해 도로포장면 전체를 스캔하기 위해서는 여러대의 Kinect를 병렬로 연결하여 사용해야 한다. 이를 위한 전용 프로그램 개발이 필수적이며, 차량 등에 장착을 하기 위해서는 센서를 설치할 수 있는 가이드 11 되는 기능이다. 장비의 개발이 필요하다. 5. Dynatest의 Road Surface Profilometer 6. RSP 개념도 7. 레이저 프로파일러의 노면손상 스캔 방법 8. Kinect V1 9. Kinect V2 12 8 9 자료 1. http://www.ipm.fraunhofer.de/en/solutions-markets/transportlogistics/3d-road-surfaces.html 2. http://www.renishaw.com/en/3d-laser-scanning-helping-bringgames-and-movies-to-life 19955 3. http://www.dynatest.com/equipment/functional/profiling.aspx 10. 실험 세팅 장면 11. 손상된 아스팔트 시편 depth camera 화면 캡쳐 12. 손상된 아스팔트 시편 3차원 mesh 형상 16 17

같이의 가치를 짓다 글. 이용국 사진. 엄지민 함께, 한국을 넘어 세계로 지중열교환기용 고성능 그라우팅 재료의 열물성 분석 및 상용화 기술 우리는 화석연료 를 언제까지 사용할 수 있을까? 석유의 경우, 적게는 30년에서부터 많게는 400년까지 사용 가능할 것이라고 많은 전문가들 은 예상하고 있다. 문제는 이러한 화석연료가 언젠가는 고갈되는 비재 생에너지라는 것, 그리고 다양한 환경문제를 일으키고 있다는 것이다. 화석연료를 태움으로써 발생하는 이산화탄소를 비롯한 각종 물질은 지구 온난화를 일으키고 인류에게 좋지 않은 영향을 끼치기 때문이다. 현재 전 세계적으로 화석연료를 대체할만한 다양한 재생에너지원 개발이 활발하게 이뤄지고 있으며, 한국건설기술연구원 또한 신재생에너지에 대한 다양한 연구개발 및 지원활동을 해오고 있다. 건축도시연구소 손병후 수석연구원과 국내 지열업계를 이끌고 있는 코텍엔지니어링(주) 기술연구소 민경천 소장을 함께 만나 이야기를 들어보았다. 지열 냉난방 시스템 성능의 핵심, 고성능 그라우트* 수력, 풍력, 태양열 등 기존에 많이 알려진 재생에너지 이외에도 최근 국내에서는 지구가 가지고 있는 열에너지인 지열에너지 가 주목을 받고 있다. 지열 냉난방 시스템은 그러한 지열에너지를 활용해 냉난방할 수 있는 시스템이다. 미국 에너지부와 환경보호청은 지열 냉난방 시스템이 기존 냉난방 설비보다 효율이 높아 경제적이며, 화석연료를 사용하지 않기 때문에 현존하는 냉난방 기술 중 에너지 이용 효율과 환경 면에서 가장 친환경적인 시스템이라고 발표했다. 또한, 2007년 IPCC보고서에 따르면 온실가스(GHG) 배출량이 가장 높은 분야에 지열 냉난방 시스 템은 경제적으로 타당한 해결책이라고 발표한 바 있다. 주거용 건물, 중대형 건물, 산업현장, 시설원예, 도로 융설 등 많은 분야에서 활용할 수 있다는 것 역시 지열 냉난방 시스템의 장점이다. 선진국에서는 이미 오래전부터 지열을 활용해 냉난방을 해왔지만, 뒤늦게 뛰어든 한국은 시장이 크지 않고 성능 또한 선진국에 비해 뛰어 나지 않다. 지열에너지 분야 전문가인 한국건설기술연구원 손병후 수석연구원은 지열 냉난방 시스템의 성능은 크게 두 가지가 좌우한다고 말한다. 지열 냉난방 시스템의 성능을 향상시키는 방법은 히트펌프의 성능을 향상시키는 것과 지중열교환기의 성능을 향상하는 것입니다. 이미 국내 지열시장에서는 국산 히트펌프가 90% 이상을 점유하고, 성능도 선진국과 대등한 수준에 와 있어요. 문제는 지중열교환기의 성능인데 미국과 유럽은 고성능 그라우트 가 일반화되어 있지만, 국내는 아직도 대부분 일반 그라우트 를 사용하고 있다는 것입니다. 고성능 그라우트는 일반 그라우트보다 지중열교환기의 용량을 최대 30% 축소할 수 있는데, 천공면적을 줄일 수 있고, 공기를 단축할 수 있어 땅이 좁은 우리나라에서 초기투자비를 절감할 수 있는 매우 유용한 기술이다. 지난 2002년에 설립되어 히트 펌프를 이용한 냉난방시스템 사업을 기반으로 성장해오다 2010년을 전후해 지열 냉난방 시스템 사업 에 전념하고 있는 코텍엔지니어링(이하 코텍)은 지열과 관련해 아시아 최대규모인 제2롯데월드(10,000kW)를 비롯해 서울시청, 세종시 정부청사, 한전 신사옥, 경북도청, 인천공항 등 국내의 대표적인 지열사업을 성공적으로 수행해왔지만, 고성능 그라우트의 현장 적용에 있어서는 큰 어려움을 겪게 되었다. 2013년부터 미국의 고성능 그라우트를 수입해 현장적용을 시도하려 했으나 이론적, 기술적 자료 부족과 시공 장비 및 기술인력의 부족으로 인해 중도 포기의 위기에 빠지게 되었다. 그러던 중 코텍의 부사장이자 기술연구소장을 맡고 있는 민경천 소장은 한국건설기술연구원(이하 건설연)을 통해 해답을 찾게 되었다. 고성능 그라우트를 도입하려는 계획이 난관에 부딪히고, 포기하려고 할 때쯤 중소 기업 애로기술 지원사업을 알게 되었습니다. 여기 계시는 손병후 박사님을 비롯한 건설연의 이론적, 기술적 도움으로 문제를 해결할 수 있었죠. 1. 코텍엔지니어링(주) 기술연구소 민경천 소장 2. 건축도시연구소 손병후 수석연구원 1 2 *그라우팅(grouting)이라고도 하며, 지중열교환기를 시추공에 매설한 후 시추공과 파이프 사이의 빈 공간 을 메우는 것을 말한다. 지중과 지중열교환기 파이프 내 작동 유체 사이의 열전달을 촉진하고 지상의 오염 물질 유입에 의한 토양 또는 지하수 오염을 방지하는 역할을 한다. 18 19

애로기술 지원사업을 통한 중소기업과 연구원의 상생 건설연에서 시행하고 있는 중소기업 현장 애로기술 지원사업 은 중소기업이 현장에 서 직면하는 기술적 애로사항을 건설연의 우수 연구인력과 연구비를 투입해 기술개 발을 지원하고, 세계 최고 수준의 연구 인프라를 활용해 중소기업 시제품의 현장 적 용 및 시험 평가 분석을 돕는 사업이다. 당시 코텍이 건설연에 요청한 애로사항은 크게 지중열교환기용 고성능 그라우팅 재 료의 열물성 측정 및 혼합비에 따른 열물성 분석 과 고성능 그라우팅 재료의 현장 시공성과 경제성 평가, 그리고 시공비 절감을 위한 최적 조합비 도출 이다. 이번 프 로젝트의 책임자로서, 그리고 지열 관련 전문가로서 프로젝트를 진두지휘한 손병후 수석연구원은 그 당시 상황에 대해 이야기했다. 고성능 그라우트는 조성비에 따라 열전도도와 투수계수 등이 변하기 때문에 데이터 확보가 반드시 필요합니다. 하지만 기업에서 연구시설을 갖춰놓고 재료의 열물성을 측정하는 것은 현실적으로 어려운 일이죠. 또한, 산업통상자원부 고시(지침)에 명시 된 재료 외의 그라우팅 재료를 사용하기 위해서는 반드시 건설연의 검증된 결과가 있어야 합니다. 이에 건설연은 QTM-500 과 KD2 Pro 등 자체적으로 보유한 열물성 측정 장비를 활용하여 재료의 조성비에 따른 열전도도와 열저항, 열확산계수 등의 열물성 상관식을 도출했다. 또한, 외부기관과 협조하여 그라우팅 재료 자체의 열물성을 분 석, 혼합비에 따른 열전도와 점도 변화 측정, 염분이 재료의 열물성에 미치는 영향 등을 분석했다. 이러한 실험 결과를 바탕으로 인천공항과 김포공항 등 여러 현장에 재료를 적용한 후, 열응답 시험(in-situ thermal response test)을 통해 지중 유효 열전도도와 보어홀 열저항 등을 산정하여 재료의 현장 적용성과 성능 테스트를 진행했다. 그 결과, 코텍 은 고성능 그라우트의 이론적, 기술적 데이터베이스를 구축할 수 있었고 설계기준 과 시공기술을 확보할 수 있었다. 이 모든 것이 일반 중소기업의 장비와 기술인력만 으로는 불가능한 일이었다. 기술지원 이후 시행하는 대부분의 프로젝트에 이 기준과 기술을 적용하고 있습니 다. 2017년까지 초기 투자비 13억 5천만 원을 절감할 것으로 보고 있고, 매출은 312억 가량 증가할 것으로 예상하고 있어요. 고용 창출 효과 7명, R&D 수주 13억 원 등 부 수적인 효과도 예상됩니다. 이번 지원사업을 통해 건설연 역시 국내외 논문 발표 및 특허 출원을 통해 기술력을 3 4 3. 민경천 소장과 손병후 수석연구원이 고성능 그라우트에 대해 이야기하고 있다. 4. 현장에서 사용하는 그라우팅 머신(좌)과 호퍼(우) 5. 실리카샌드 호반에 그라우트를 충전하는 모습 6. 코텍엔지니어링 기술연구소 직원들과 한국건설기술연구원 손병후 수석연구원 7. 고성능 그라우트(High TC Geothermal Grout) 7 6 함께, 세계적인 지열전문기업으로 도약을 꿈꾸다 손병후 수석연구원은 이번 연구와 성과를 상생 이란 단어로 표현했다. 건설연에서 진행하고 있는 국가적 차원의 R&D 과제도 중요하지만 이렇게 중소기업이 실제 현장에서 필요로 하는 것에 대해 지원하는 것 또한 건설연의 존재 이유이기도 합니다. 현 정부가 아젠다로 내세우고 있는 중소기업 상생은 이런 지원사업을 통해 조금씩 이뤄지고 성과를 거둘 수 있으리라 생각합니다. 건설연과 함께 많은 R&D 사업을 진행해왔고, 지금도 진행 중인 코텍은 그동안 국내 지열산업의 리딩기업으로 미국, 독일, 스위스, 프랑스 등 지열선진국 으로부터 장비, 자재, 설계 및 시공기술을 적극적으로 도입해 우리나라의 지열 냉난방 시스템의 수준을 끌어올렸다. 앞으로 국내 지열업계 1위를 넘어 세계적인 지열전문기업으로의 도약을 꿈꾸고 있다. 이를 위해 중국, 몽골 등 해외시장 개척은 물론 2016년 도입 예정인 신재생열에너지 의무화(RHO) 제도의 시행에 맞춰 아파트 단지에 지열을 이용한 대규모 중앙집중식 냉난방 시스템 적용에 대한 연구가 한창 진행 중이다. 민경천 소장은 이 모든 과정에 있어 건설연의 긴밀한 협업과 지원은 선택이 아닌 필수 라고 강조했다. 현재 화석에너지의 고갈과 온실가스 증가에 따른 환경파괴를 막기 위한 신재생에너지 보급의 첨병으로서 한국건설기술연구원과 함께 신재생에너지 사업의 모범 성공사례를 만들어 국가 경제에 기여하고 우리나라의 주거문화 수준을 향상시킨다는 목표로 전 직원이 밤낮으로 열심히 일하고 있습니다. 단순히 기업의 매출 증가를 위한 기술이 아닌 환경과 사람을 생각하는 기술 개발에 힘쓰는 코텍엔지니어링. 한국건설기술연구원과 함께 세계를 향해 도약하게 될 그들의 도전이 기대되는 이유다. 높이고, 아울러 현 산업통상자원부 고시(지침) 개정에 필요한 데이터를 확보할 수 있 었다. 이번 연구를 통해 다른 기관과 공동 연구를 수행할 수 있는 기반을 마련했다는 5 것 또한 커다란 성과 중 하나였다. 20 21

KICT 미래지도 글. 이용국 사진. 김병구 롤타입 지지판을 활용한 가도로 급속시공 기술 지반연구소 이장근 수석연구원 전 세계 미발견 석유 가스 자원의 22%가 극한지에 매장되어 있는 것으로 추정되는 가운데, 국제적으로 극한지 자원개발에 공격적인 투자와 대형 프로젝트를 지속적으로 수행하고 있다. 정부는 갈수록 심화되고 있는 자원고갈에 대비하여 시베리아 석유와 가스를 도입하기 위해 러시아와의 전략적 협력을 하고 있다. 이러한 극한지를 대상으로 자원개발과 관련된 플랜트 건설 및 자원 이송망 건설에는 운송로 확보가 핵심이다. 1 1. 이장근 수석연구원이 롤타입 지지판의 성능 을 점검하고 있다. 2. 롤타입 지지판은 2mm 강판을 절곡하여 10mm 두께의 강판과 비슷한 강성을 지녔다. 쉽고, 간편하고, 재활용이 가능한 새로운 형태의 가도로 극한지 자원개발을 위해서는 장비와 자재 이송 및 유지관리를 위한 도로와 같은 사회기반 시설이 필요하다. 일반적으로 극한지에서 운용되는 도로는 비포장으로 건설하고 있으며 양호한 지반을 확보하는 것이 매우 중요하다. 그러나 극한지에서는 계절변화로 인해 동토지반의 동결에 따른 융기 와 해빙에 따른 연약지반이 형성된다. 해빙기 연약지반을 대상으로 중차량 하중이 운행하면, 지반의 강도 감소로 인한 파괴, 즉 영구변형(Rutting)이 발생하여 차량 운행에 어려움이 발생한다. 이러한 연약지반에 대한 보수로 극한지에서는 포장도로보다는 비포장도로를 선호하고 있으며 주기적으로 관리가 필요하다. 그러나 극한지 비포장도로 복구를 위해서는 건설장비의 장거리 이송이 불가피하고 이로 인해 장기간 자원이송이 지연될 경우 막대한 경제적 피해가 발생한다. 따라서 안정적이고 경제적인 설계 및 관리를 위해 연약지반의 공학적 특성을 정확히 분석하여 시공에 필요한 제반 대책의 필요성이 크게 대두되었다. 이와 같은 필요성을 토대로 구조물 및 작업 장비의 안전을 확보 하기 위한 다양한 개량공법 및 대책공법이 개발되었고 지속적으로 발전되고 있다. 한국건설기술연구원 지반연구소 이장근 수석연구원이 개발한 롤타입 지지판을 활용한 가도로(이하 롤타입 지지판) 는 롤타입으로 말아서 가지고 다닐 수 있는 임시 도로, 즉 도로가 형성되어 있지 않은 극한지나 파괴된 도로 복구, 활주로 긴급 복구 등 차량이나 장비, 비행기 등이 임시로 다닐 수 있도록 만든 도로를 말한다. 그동안 미군의 경우 파괴된 활주로를 긴급 복구하기 위해서 Rapid Runway Repair Kit(RRR kit)와 Foldable Fiberglass Mat(FFM) 같은 제품을 사용해왔다. 최근에는 알루미늄 소재로 가볍고 롤타입 으로 되어 설치가 간편한 Airfeild Damage Repair(ADR) 등의 제품을 활용해 긴급 복구 작업을 2 22 23

하고 있는데, 이장근 수석연구원은 그러한 제품들에게서 롤타입 지지판 아이디어를 얻게 된다. 그리고 기존의 무겁고, 설치가 어려운 가설도로의 한계를 여러 개의 셀을 합친 롤타입으로 만들면 어떨까? 라는 발상의 전환을 하게 된다. 그동안 환경 문제를 일으켰던 목재를 사용한 가설도로 방식을 벗어나 재활용이 가능하고, 제품 의 이동과 시공이 편리한 가설도로의 개발을 시작하게 된 것이다. 개발 과정의 난관과 극복 이 롤타입 지지판 기술개발은 연약지반에서도 장비 주행을 가능하게 만드는 새로운 형태의 공법으로 위에 언급한 요구를 모두 충족시킬 수 있는 형태의 가설도로이다. 롤타입 지지판은 2mm 정도 두께의 강판을 절곡하여 10mm 정도의 강판과 비슷한 강성을 가지도록 고안했다. 또한, 여러 개의 셀을 별도의 장치 없이 쉽게 끼워 넣는 방식으로 연결부에는 움직일 수 있는 여유 공간이 있어서 둥글게 말아 이동할 수 있으며 현지 상황에 따라 얼마든지 길이를 늘이거나 줄일 수 있다는 것이 장점이다. 3 5 6 2mm 두께의 강판으로 10mm 강판의 강성 효과를 얻기 위해서는 원재료의 강성에 미치는 영향을 최소화하는 절곡기술이 핵심이다. 시제품을 만들 당시 사람이 직접 절곡하는 방식으로 만들었으나 형상이 불규칙하고 절곡 부위에 잦은 손상이 발생하여 제품 생산에 차질이 있었다고 한다. 토목 을 전공한 이장근 수석연구원에게는 장비 개발에 많은 어려움이 있었다. 문제 해결을 위해 기계 공학 전문가들과 상의를 거친 후 롤포밍 방식에 대해 알게 된 전문업체를 통해 더욱 정밀한 시제 품을 제작할 수 있었다. 일반적인 가설도로 구축비용보다 다소 비싸다는 단점이 있지만, 재활용이 가능하고 운송 및 시공 이 간편하다는 점에서 장기적으로 보면 막대한 공사비 절감과 시공 기간 단축 효과를 볼 수 있다. 연구원의 기술과 데이터를 바탕으로 다양한 현장에 대응 이장근 수석연구원은 주로 극한지를 포함한 해외 격오지에서 이뤄지는 자원개발과 같은 토목공사 현장에 활용되는 것을 목표로 삼았다. 현재 베트남 현장의 연약지반을 대상으로 공사에 필요한 장비 진출입로 공사 및 인천에서 진행되는 간척사업, 항만 공사, 갯벌 공사에 제품을 적용하여 현장 적용성을 검토할 계획이다. 현재, 관심을 보이고 있는 민간업체와 구체적으로 현장 적용성 검토 및 기술계약을 앞두고 있다. 이장근 수석연구원은 비록 시작은 미약하지만 이번 계약을 기점으로 현장 활용을 확대해간다면 향후 국내 다양한 토목 관련 업체에서도 본 기술을 활용하여 국내에서 뿐만 아니라 해외에서도 충분히 경쟁력을 가질 수 있을 것 으로 판단하고 있다. 하나의 형태로 모든 지반에 완벽하게 적용할 수 있는 제품을 만드는 것은 현실적으로 불가능하 다. 그저 단순히 제품을 만드는 것은 설계도만 있으면 누구나 할 수 있지만, 지반의 특성에 따라 현장의 요구를 반영하여 제품을 만들기 위해서는 지반 조건을 고려한 설계 기술과 근거 데이터 를 가지고 있어야 한다. 한국건설기술연구원의 경우 다양한 현장에 대응할 수 있는 설계 기술과 근거 데이터를 가지고 있다는 것이 큰 강점이다. 앞으로 이장근 수석연구원은 롤타입 지지대의 가설소요기간을 현존 4 3. 제품을 현장에서 실험하는 장면 4. 다양한 지반에 대응하기 위해 극지 공학 실험실에서 실험을 하고 있다. 5. 여러개의 셀을 별도의 장치 없이 쉽게 끼워 넣는 방식으로 현장 상황에 따라 얼마든지 길이를 조절할 수 있다. 6. 롤타입 지지판 단면도 세계 최고 기술 수준으로 끌어올리고, 비용 역시 현존 기술 대비 30% 절감을 목표로 하고 있다. 그렇게 하기 위해서는 롤타입 지지판을 운반하고, 하역하고, 회수할 수 있는 장비가 필요한데, 국방부에 전략적 상륙작전과 도하 지원의 필요성을 강조하여 장비 개발에 필요한 R&D를 발굴 하고자 준비 중이다. 24 25

R&D Focus 2014년도 주요사업 성과 Korea Institute of Civil Engineering and Building Technology 28 콘크리트 부유식 해상 인프라 건설기술 32 극한지 하부구조 급속시공 플랫폼 기술 개발 36 도로안전점검 차량 아라서 개발 40 제로카본 그린홈 실증 및 최적화 운영방안

R&D Focus 1 일방향 전단키의 성능을 검증하기 위하여 분할되지 않은 보와 기존/일방향 부유식 항만(안벽, 터미널) 산업시설(LNG, 에너지) 해상도시(레저, 리조트) 전단키로 접합된 보를 대상으로 정적실험을 수행한 결과, 모듈 접합을 위한 긴장력이 충분한 경우에는 분할되지 않은 보와 거의 동일한 휨거동 및 01 콘크리트 부유식 해상 인프라 건설기술 정연주(총괄책임자, 구조융합연구소 연구위원) 하이브리드 시스템 : 안전성, 안정성 모듈접합 : 효율적 대형화 해양콘크리트 : 고내구성, 수명함상 성능을 나타냈다. 즉 일방향 전단키를 사용하더라도 전체 구조물이 하나로 제작된 구조체와 동일한 성능을 나타낼 수 있음을 뜻한다. 본 연구에서 대상으로 한 부유식 컨테이너 터미널의 경우 노무비가 제외된 직접 공사비는 약 68억으로 추정된다. 일방향 전단키의 접합면 감소로 접합 시공이 약 40% 정도 빨라지는 경우 직접 공사비는 약 20% 감소되고 작업 일수 감소로 인한 노무비 등 부대비용의 감소까지 고려하면 절감율은 더욱 신재료 석션기초 : 비용절감 증가할 것이다. 본 연구의 접합 시스템은 기존 접합면에 비해 접합면의 수가 월등히 적어졌기 때문에 시공속도가 빠르고 제작이 용이하며 충분한 [그림1] 콘크리트 부유식 해상 인프라 기술 개발 분야 접합성능을 가지고 있어 부유식 컨테이너 터미널 건설에 직접적 활용이 가능할 것으로 기대된다. 하이브리드 부유구조체 축소모델(상사율 1:75)에 대한 수리모형실험 결과 파고 5.4m, 주기 8.5초의 파랑조건에 대해 기존의 폰툰형 부유구조체에 비해 파랑운동은 약 45%, 계류력은 약 55% 저감됐다. 태풍 시, 공진 시 등과 해상공간 활용의 가장 효율적인 수단, 콘크리트 부유구조체 세계적으로 육상공간의 활용 제한 문제점이 대두되면서, 해상공간을 활용 하려는 수요가 급증하고 있다. 우리나라는 산악지형의 좁은 국토에 3면이 바다에 접해있어, 해상공간 활용 문제가 중요하다고 할 것이다. 콘크리트 부유구조체는 바다 위에 떠있는 인공지반 의 역할을 담당하여 해양 생태 계 파괴를 최소화하면서 경제적으로 해상공간을 활용할 수 있는 가장 효 하이브리드 부유구조체 구조시스템 기술 폰툰형 콘크리트 부유구조체는 우수한 부력, 간단한 구조상세, 저장능력 등의 장점으로 부유식 해양구조물에 널리 사용되어 왔다. 그러나 폰툰형 부유구조체는 해양외력 하에서 파랑운동에 취약하여 사용성 기준을 만족 하기 위해서는 콘크리트 부유구조체의 단면과 총 중량이 커져야 하는 문제점이 있다. 사용성 측면에서 콘크리트 부유구조체의 과도한 파랑운 같은 극한 해상조건에서도 노르웨이 선급(DNV)의 부유구조체 상시 사용성 기준(±2 )을 만족하는 것으로 나타났다. 본 연구의 하이브리드 부유구조체 는 기존 형식에 비해 사용성 향상(파랑운동 저감)이 탁월하여 부유구조체의 적용해역을 확대하면서 별도의 정온 시설물(방파제 등) 건설비용 절감이 가능하여 부유식 항만, 해상플랜트용 바지, 해상작업용 바지 등에 직접적 활용이 가능할 것으로 기대된다. 율적 수단으로 평가받고 있다. 콘크리트 부유구조체에 의한 해상 인프라 건설은 이미 일부 실용화가 이루어져 기술적 가능성에 대한 검증이 이루 어진 상태다. 또한, 대상 구조물에 따라 다수의 개념도가 제시되고 연구개 발이 진행 중인 상태이므로 향후 수요 증가에 따라 세계적으로 대규모 시장이 형성될 것으로 예상되고 있다. 따라서, 국가 기술 경쟁력 차원에 서 관련기술 확보가 시급하다. 본 과제에서는 콘크리트 부유식 해상 인프라를 구성하는 주요 부재인 부유구조체 구조시스템, 대형화를 위한 모듈 접합부, 계류용 해저기초 및 해양 콘크리트 성능향상을 다루었으며, 세부 기술로는 하이브리드 부유구 조체 구조시스템, 일방향 모듈 접합부, 비용절감형 하이브리드 석션기초 기술, 해양 콘크리트 성능향상 기술을 확보했다. 동은 사용자에게 배멀미 등과 같은 불편함을 야기시키고 탑재된 설비의 고 장을 일으키는 요인으로 작용한다. 따라서 폰툰형 부유구조체의 사용성 한 계는 파고 2~3m 이내의 정온 지역(항만내 지역)으로, 이외 지역(해상 대 부분)에 적용 시 방파제 등 정온 시설물이 필수적이어서 활용성과 경제성 에 한계점이 있었다. 콘크리트 부유구조체의 활용성을 보다 험한 해상조건 으로 확대시키기 위해서는 부유구조체의 사용성을 향상시켜주는 것이 무엇보다 중요하다. 본 연구에서는 폰툰형 콘크리트 부유구조체의 사용성을 향상시키기 위하여 (파랑운동을 저감시키기 위하여) 하이브리드형 부유구조체 형식을 개발했다. 하이브리드형 부유구조체의 중앙부는 구조성능이 우수한 폰툰형 구조형식 을 채용하여 부유구조체의 소요 구조성능을 확보하였고, 외곽에는 원형 실린더를 이용한 개구부를 배치하여 파력에 의한 충격에너지를 흡수함 으로써 파랑운동을 저감시키고자 했다. 하이브리드형 부유구조체는 컨테이너 터미널의 사용목적으로 230 230m의 크기로 설계됐다. 부유구조체 모듈 접합 기술 콘크리트 부유구조체를 육상에서 제작하는 경우 작업공간의 한계로 인해 그 크기가 제한되기 때문에 다수의 프리캐스트(precast) 모듈을 제작하여 해상에서 접합함으로써 대형 콘크리트 부유구조체를 건설할 수 있다. 해상 작업환경은 육상보다 열악하여 작업일수가 육상의 1/3에 불과하며 사용 되는 장비 임대료는 동일한 기능을 가진 육상 장비에 비해 상당히 고가이기 때문에 접합시공 속도는 전체 공사비에 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 해상에서 신속히 접합시공을 할 수 있도록 일방향 전단키 를 제안했다. 일방향 전단키란 접합부를 빗면 형태로 하여 접합면의 수를 줄임으로써 해상에서 신속한 접합시공이 가능하도록 한 것으로 큰 전단력 은 콘크리트가 지지하고 작은 전단력은 강봉이 지지하도록 한 시스템이다. 부유식 컨테이너 터미널의 경우 구조체에는 크레인이 한 쪽에 설치되는 건설단계에서 가장 큰 하향 전단력이 발생하고 파랑과 적재된 컨테이너의 무게에 의해 상대적으로 작은 상향 전단력이 발생한다. 구분 파랑조건 해상조건 기울기 사용성 설계조건 불규칙파 T = 8.5초 ±0.839 만족 태풍 시 불규칙파 T = 17초 ±1.177 만족 공진 시 불규칙파 T = 20초 ±1.868 만족 [그림2] 하이브리드 부유구조체와 사용성 28 29

30MN이상의 대용량 수평하중에 대하여 기존 단일형 석션파일 대비 15% 보다 훨씬 열악한 환경에 놓이게 되기 때문에 해양환경 하에 건설되는 콘크 이상의 경제성 향상 효과를 확인했다. 또한, 서해안 실해역에 대한 현장 리트의 성능향상 기술이 핵심요소 중의 하나이다. 시험설치를 통하여 시공성을 검증하였으며, 국내 서남해안 수리조건 및 본 연구에서는 해양 콘크리트의 성능을 향상시키기 위하여 침식저항성, 지반조건을 대상으로 파일럿 프로젝트 상세설계를 수행하여 콘크리트 염해저항성, 균열감소, 시공성 향상에 주안점을 두었다. 부유구조체는 파랑에 20,000 male-female 전단키 female-female 전단키 일방향 전단키 800 부유구조체의 기초로서 그룹형 석션기초의 적용성 및 안정성을 확인했다. 최종적으로 실무자가 용이하게 활용할 수 있도록 실무형 설계기법을 도출 하고 석션파일 설치해석 상용 프로그램 및 설계 매뉴얼을 개발하는 등 의한 침식과 해수작용에 따른 염해를 심각하게 받는 극한 환경에 놓여 있을 뿐 아니라 복잡한 철근배근 및 프리스트레스 도입과 단면이 두꺼운 매스콘크리트로 구성되기 때문에 콘크리트의 유동성 증가와 수화열 억제가 15,000 700 그룹형 석션기초의 실용화 기반을 마련함으로써 향후 부유식 구조물의 필요하다. 이에 실험결과에 기반한 3mm 이하의 내침식성, 100년 수명의 10,000 600 기초는 물론 해양 풍력발전기 등과 같은 다양한 해양 구조물의 기초로서 내염해성, 슬럼프플로 600mm 이상 및 균열지수 1.2 이상의 콘크리트 최적 Shear force (kn) 5,000 0-5,000-10,000-15,000 Load (kn) 500 400 300 200 100 그룹형 석션파일의 적용성이 확대될 것으로 기대한다. 해양 콘크리트 성능향상 기술 대부분의 부유구조물은 표면 좌굴을 발생시키는 휨하중에 저항해야 하는데, 소요강도에 대해 적절한 두께를 가진 콘크리트는 국부적인 좌굴과 과도한 비틀림에 저항할 만한 강성을 가지고 있고 적절한 설계를 통하여 쉘 배합 설계와 제조 지침을 국내 최초로 마련했다. 또한 부유구조체는 대형 매스 콘크리트로 타설되므로 수화열 제어에 초점을 맞춘 대형 부유구조체 타설 방법과 단계별 콘크리트 타설 절차 및 품질관리 방안을 할 수 있는 매뉴얼도 함께 제시했다. 이 제조 지침과 매뉴얼을 통해 대형 부유구조체의 맞춤형 타설 매뉴얼로써 현장에서 바로 적용이 가능한 콘크리트 타설 방안을 제시 할 수 있을 것으로 기대된다. -20,000 0 0 30 60 90 120 150 180 210 240 0 4 8 12 16 Length (m) Displacement (mm) [그림3] 전단키 형상, 유효성, 성능실험 결과 작용(shell action)을 효과적으로 이용할 수 있으므로 부유구조물 건설에 있어서 매우 적절한 재료이다. 또한, 콘크리트는 상당히 큰 압축력에 효과 적으로 저항할 수 있는 재료 성질을 가지므로 정수압이 지배하는 tension - 대형 콘크리트 부유구조체의 염해 방지를 위해서 초기에 철근의 내부식성 을 증가할 수 있는 방안으로 콘크리트 부유구조체의 철근부식 상태를 상시 모니터링 하면서 부식 임계치에 도달하기 전에 동일한 시스템에서 부식을 leg platform(tlp)과 같이 흘수가 큰 구조물 건설에 매우 효과적이다. 하 회복시킬 수 있는 시스템을 개발하여 제시했다. 이 시스템은 축소 Mock- 지만 해양 환경이라는 특수 환경에서 콘크리트는 해수, 저온 등 일반적인 환경 Up 실험을 통하여 유효성을 검증했다. 비용절감형 석션기초 기술 부유식 구조체는 일반적으로 수심이 비교적 깊은 곳에 설치되며, 장비운용 의 제약이나 경제성 등의 이유로 항타말뚝이나 현장타설말뚝 대신에 석션 파일과 같은 대수심 기초와 계류선이 조합된 형태로 기초 시스템을 설계한다. 최근 국내에서도 대수심 연약지반에 경제적이고 효율적으로 시공이 가능한 석션파일의 활용이 늘고 있으나, 기술력 및 경험 부족으로 제한적인 목적 으로만 적용되고 있는 실정이다. 내구성 내마모성 수화열 해석 회로 설계 최근에는 해양 구조물이 대형화됨에 따라 석션파일도 점점 대구경화되어 왔으며, 시공된 석션파일 중 규모가 큰 것은 직경이 약 30m에 달하는 것도 [그림4] 실내 모형실험 및 실대형 현장실험 있다. 석션파일의 직경이 커짐에 따라 석션파일 자체 제작비는 물론 설치를 위한 장비비도 크게 증가한다. 한국건설기술연구원에서는 기존의 대구경 그룹형 석션파일의 가장 큰 장점은 개별 석션파일과 콘크리트 파일캡의 모 단일형 석션파일 대신 다수의 중구경 석션파일과 콘크리트 파일캡을 이용한 듈화가 가능하여 현장에서 석션파일의 수량을 용이하게 조절할 수 있어 현 그룹형 석션파일 형식을 제안했다. 그룹형 석션파일은 공장에서 기성품으로 장의 지반조건이나 수리조건에 따라 능동적으로 설치가 가능하다는 것이다. 제작되는 강관을 사용함으로써 제작비를 줄일 수 있으며, 강재나 콘크리트 본 연구에서는 실내모형실험 및 수치해석을 통하여 세계 최초로 제안된 그 외에 다양한 재료의 말뚝을 용이하게 적용할 수 있다. 또한 그룹형 석션파일 상부에 존재하는 콘크리트 파일캡은 개별 석션파일들을 견고하게 결합시켜 룹형 석션기초의 지지거동을 분석하고 기존 단일형 석션파일 대비 지지성 능의 우수성을 검증했다. 실내 축소모형실험 결과를 바탕으로 제작비, 운 제어시스템 제작 Mock-up 검증 회전을 억제함으로써 석션파일의 수평방향 지지력 증가효과도 기대된다. 반비, 설치비 등을 고려한 종합적인 경제성 분석을 수행하였으며, 그 결과 [그림5] 해양 콘크리트 성능향상 기술 성과 30 31

R&D Focus 2 02 극한지 하부구조 급속시공 플랫폼 기술 개발 very high high medium low very low negligible Rate of frost heave (mm/hr) 10.00 1.00 0.10 0.01 0.00 0.1 1.0 10.0 100.0 Percentage by weight finer than 0.02mm Sandy Gravels, Gravelly Sand, Sand (GW, SW, SP) Sillty Gravels (GW-GM, GP-GM) Sillty Sand (SW-SM, SP-SM, SM) Calyey Sand (SM-SC, SC) Clay (CL, CH, CL-OL) Silt (ML, ML-OL) Clayey silt (ML-CL) 10.00 최창호(총괄책임자, 지반연구소 연구위원) 홍승서(지반연구소 수석연구원) high medium low Rate of frost heave (mm/hr) 1.00 0.10 0.01 0.00 0.1 1.0 10.0 100.0 Percentage by weight finer than 0.02mm [그림1] 동상시험 모습 및 동상속도에 영향을 미치는 인자와의 상관관계 연구 배경 남 북극은 근래 들어 지구 이상기후에 따른 환경변화의 척도이자 에너지 와 식량문제 해결을 위한 개발 가능성이 매우 높은 지역이다. 세계 각국은 자국의 이익 확보를 위해 국가차원에서 남극기지 건설(신기지 및 기지 증/ 개축 등)과 자원공급의 새 전초기지이자 글로벌 경제허브로 떠오른 북극 개 발에 경쟁적으로 참여하여 극지연구 및 자원탐사에 집중 투자를 실시하고 있다. 우리나라는 1988년 남극 남쉐틀랜드군도 킹조지섬에 세종과학기지 를 건설한 이후 20년에 이르는 남극 진출 역사에도 불구하고 관련 인프라 의 구축은 국제 선진연구기관의 20% 수준에 머물고 있는 실정이며, 이는 [그림2] 열 사이펀의 메커니즘 개요도 및 온도제어형 구조체 모식도 남극 연구의 핵심 인프라로 일컬어지는 남극 대륙기지의 부재로 남극 연구 의 활동 범위가 세종기지 주변 지역에 국한되어, 남극대륙 기반의 연구 및 자원탐사는 불가능한 실정이다. 정부는 2014년 2월 남극 대륙에 제2의 과학기지를 건설하였으며, 건설 당 시 영구동토 지역에 견딜 수 있는 구조물 기초형식, 추위에 장시간 노출되 어도 안정적인 극한지 재료, 극한 기후조건에서의 부등침하 및 풍하중 등 에 효율적으로 대응할 수 있는 기초구조물 설계 기술 등을 고려했다. 남극 제2기지는 대륙 연안에 건설되어 남극 내륙 진출을 위한 교두보 역할을 할 예정이며, 다양한 남극 내륙 연구를 위해서는 극한지 건설기술 개발이 필 요한 실정이다. 또한, 최근 에너지자원의 확보가 국가 경쟁력 확보라는 기치 아래 다양한 자원 확보 노력이 정부 주도 하에 진행 중에 있다. 정부의 노력으로 2015년 부터 30년간 러시아로부터 750만 톤의 천연가스를 공급받기로 합의된 상황 이며, 한 러 양국 정상회담을 통한 러시아 유 가스전 및 광물자원 개발 협력 강화와 천연가스 한국 공급 및 러시아 전력망 현대화 분야 협력 강화와 같은 국가적 차원의 동토지역을 대상으로 건설사업 활성화가 예상된다. 이러한 상황에 비추어 국내 건설회사가 파이프라인, 부대시설, 공공시설물 등의 공사를 수주할 수 있는 기술력 확보가 필요하며, 동토지역의 에너지원 개발에 필요한 지하자원 탐사를 위한 시추기술과 더불어 에너지 관련 건설을 위한 영구동토의 공학적 특성 파악이 필요한 실정이다. 본 과제에서는 남 북극 과학기지 건설을 통한 미개척 건설 시장의 선점에 필요한 핵심 건설기술 개발을 수행하였고, 특히 극한지 동토 지역에서 지반 특성 분석기술, 지반 안정성 확보기술, 말뚝기초 설계기술, 공기단축이 가능 한 인공지지판 건설기술에 초점을 맞추어 연구를 수행했다. 연구 주요 내용 및 대표 성과 극한지에서 건설 활동 시 동토지반의 거동은 구조물의 안정성에 큰 영향을 미치며, 특히 지반을 구성하는 토사의 동상현상을 평가하는 기술 개발이 필요 하다. 1세세부 과제에서는 흙의 동상영향 평가방법에 대한 연구를 수행하여, 32 33

rs (= a/ f) 1.4 1.2 1 1.8 0.6 0.4 0.2 0 0-2 -4-6 -8-10 Frozen temperature ( ) [그림3] 사질토의 동착강도 비례계수 [그림4] 격자형 지지판 철골 Grid 시험제작 모습 흙의 동상민감성 판정 시험방법 에 관한 KS 기준 제정을 진행 중에 있다. [그림1]은 국내 48개 지점에서 채취한 흙 시료에 대해서 동상실험을 수행한 사진과 동상속도에 영향을 미치는 미분함량 등에 따른 상관관계를 도표로 보여준다. [그림1]로부터 흙의 종류에 따른 동상속도의 변화양상을 분석할 수 있으며, 향후 동토지반에서 건설 공사 시 토사 종류에 따른 동상영향을 판정하는 중요한 지표로 활용할 수 있을 것으로 판단된다. 동토지역의 지반은 상부 구조물에서 발생하는 열이나 공사 중 발생하는 지 반교란, 열적 변형에 따라 지반 침하가 발생할 수 있다. 그러므로 얕은 기초 나 깊은 기초 공법을 적용할 경우, 예상치 못한 구조물 피해를 초래하는 경 우가 있으며, 이에 대한 대책으로 지반의 열적 평형을 유지할 수 있는 방안 을 마련해야 한다. 2세세부 과제에서는 동토지반에서 건설 활동 시 지반의 열적평형을 유지할 수 있는 방안의 일환으로 지중에 설치하여 지반의 열적 안정성을 확보할 수 있는 온도제어형 구조체를 개발했다. 온도제어형 구조체(Active air-cooled thermal pile)는 지중의 열을 외부로 방출하여 지반이 항상 동결된 상태를 유지하도록 한다. 이를 위하여 동으 로 된 중공관을 지중에 매설하고, 그 내부에 열 사이펀을 삽입한 후 내부 를 모래로 충전하는 구조로 고안됐다. 내부에 삽입되는 열 사이펀은 외관 을 구리로 제작하였으며, 응축부에는 외기에 의한 열 방출이 쉽도록 하기 위해서 알루미늄 소재의 Fin 가공부를 별도로 두었다. 응축부(Condenser), 단열부(Adiabatic), 증발부(Evaporator)를 구분하여 설계하였고, 작동유체는 R-134a를 적용하고 유체의 채움비를 조절하여 온도제어형 구조체의 열적 성능(Performance)을 조절할 수 있도록 개발했다. 영구동토 지역의 지반을 안정화하기 위해서는 외부의 온도 유입을 막고, 지 반 내 잠열을 최대한 배제하는 것이 이상적이다. 본 연구를 통해 개발된 온 도제어형 구조체는 극한지 구조물 설치 시 지반의 온도가 상대적으로 높은 겨울철에 지반의 잠열을 외부로 배출하여 장기적인 관점에서 지반의 열적 안정화를 유지할 수 있는 효과적인 공법으로 활용이 기대된다. 일반적으로 동토지반은 활동층, 영구동토층, 비동결층으로 구성되어 있다. 영구동토 지역에서 기초구조물 설계는 크게 지반조사, 지지력 산정, 안정 성 검토, 침하 검토의 과정을 거쳐 진행된다. 영구동토 지역에서 깊은 기 초의 설계 지지력은 활동층이 융해하는 하계기간의 하중 조건을 반영하여 동결토와 말뚝표면의 인터페이스에서 발현되는 동착강도에 의하여 결정 되고, 안정성은 동계기간 활동층이 동결하여 말뚝을 지표방향으로 끌어올 리는 힘에 의해 발생되는 동착상향력과 영구동토층에서 작용하는 하향 동 착력에 의한 지지력을 상호 비교하여 검토한다. 침하는 상부구조물의 생 애 기간에 걸쳐 발생하는 크리프 침하량을 산정하여 검토한다. 따라서, 동 상과 동착현상은 지지력 검토 및 안정성 검토 단계에서 주요한 설계정수 로서 고려된다. 3세세부 과제에서는 다양한 동결 토사의 전단강도 및 동착강도(Adfreeze bond strength)를 실내실험을 통해 분석하였으며, 실험결과를 상호 비교 Fractal dimension, Df 1.15 1.10 1.05 1.00 하여 동착강도를 산정할 수 있는 비례계수를 제시했다. 다양한 동결온도 필요한 구조로서 프리캐스트 제작이 가능한 격자형 강합성 지지판에 적용 범위, 수직하중 조건, 토사 종류별로 동착 및 전단 강도 특성을 분석하였 할 경우 수평지지구조의 조립식 설치가 가능하여, 시공기간 단축에 있어서 고, 동착강도를 산정할 수 있는 설계정수(동착강도 비례계수)를 제시했다. 효과적으로 적용 가능하다. 집중하중에 의한 중심재하 휨성능 평가결과에 [그림3]은 동결온도에 따른 모래질 토사의 동착강도 비례계수 값을 보여준 의하면, 본 연구에서 개발한 조립식 강합성 지지판은 이음부가 설치되지 않 다. 비례계수의 값은 다양한 기초구조물 재료(강재, 콘크리트 등)의 거칠기 은 연속체 단면구조의 지지판에 비해 동등 수준 이상의 휨강도를 갖고 있 를 나타내는 프랙탈 차원(Fractal Dimension) 개념을 도입하여 제안했다. 는 것으로 분석되어, 조립식 시공을 가능케 하는 지지판 이음부 구조의 정 제안된 동착강도 비례계수 값을 기반으로 기초구조물을 설계하기 위해서 적 안전성을 제공할 수 있다. 개발된 기술은 공기단축이 필요하거나 저온환 는, 대상 동결지반의 전단강도와 지중온도를 분석하여 다양한 재료별로 발 경으로 시공이 어려운 상황에서 다양한 상부구조물을 지지할 수 있는 지지 현되는 동착강도를 산정하고 이로부터 기초구조물의 지지력 안정성을 검 판 공법으로 활용될 수 있을 것으로 기대된다. 토할 수 있다. 극한지의 건설환경에서는 경량화된 구조부재를 모듈식으로 제작하여 현장 미개척 건설 시장의 선점을 위한 핵심 건설 기술 으로 운반한 후 조립 가설할 수 있는 급속 시공기술이 요구되며, 적설량에 극한지 하부구조 급속시공 플랫폼 기술 개발 과제는 지난 5년간 연구가 수 의해 시설물의 사용성이 제한되거나 시설물 사용 중에 발생하는 열이 결빙 행되었으며, 극한지 환경에서 건설활동 시 반드시 필요한 핵심 기술에 초점 된 지반에 전달됨으로써 발생할 수 있는 부등침하와 같은 문제점을 해결하 을 맞추어 진행됐다. 주요 연구내용은 극한지 동토지역에서 지반특성 분석 기 위해 인공지반의 역할을 하는 수평지지 구조시스템의 건설이 필요하다. 기술, 지반 안정성 확보기술, 말뚝기초 설계기술, 공기단축이 가능한 인공 4세세부 과제에서는 인공지반용 수평지지 구조에 적용되는 조립식 격자형 지지판 건설기술로 구성됐다. 본 연구는 남북극, 시베리아, 알래스카 등 극한 강합성 지지판을 개발했다. 지역 특성을 반영한 국내 최초의 극한지 건설과 관련된 종합적인 연구로 극 강형의 상부 일부만 콘크리트와 합성된 형태를 취하는 격자형 강합성 지 한지 지반에 적용할 수 있는 효과적인 건설공법이 될 것으로 기대된다. 향 지판(Steel Grid Composite Deck)은 강형이 완전히 매입되는 형태에 비해 후 연구결과를 범용적으로 활용하기 위해서는 다양한 현장 연구가 뒷받침 자중이 작고 공장에서 프리캐스트 제작이 가능하여 원거리의 현장이나 산 되어야 할 것으로 판단되며, 본 연구개발이 에너지자원 확보, 미개척 건설 악지역과 같이 건설조건이 열악한 경우에도 적용될 수 있는 구조이다. 또 시장 선점이라는 국가 정책을 뒷받침할 수 있는 핵심 건설기술이 될 것으로 한, 콘크리트 전단키와 고장력볼트에 의한 지지판 이음부는 현장타설이 불 기대된다. [그림5] 인공지반 구조 안정성 분석 결과 34 35

R&D Focus 3 03 도로안전점검 차량 아라서 개발 윤덕근(총괄책임자, 도로연구소 수석연구원) [그림1] 다양한 형태의 도로안전점검 차량 아라서 도로안전점검 차량 아라서 개발 2003년부터 2012년까지 최근 10년간 국내 교통사고 발생건수는 24.8만 건 에서 22.3만 건, 사망자는 7,212명에서 5,392명으로 감소했다. 이는 범정부 차원에서의 노력과 성숙된 시민의식의 결과로 볼 수 있다. 하지만 국내에서 발생한 차량 1만 대당 교통사고 사망자 수를 OECD 평균과 비교하면, 총 34개국 회원국 중 2위로 OECD 평균 사망자의 약 2배를 나타내며, 인구 10만 명당 사망자 수와 비교 시, 총 34개 OECD 국가 중 3번째로 속하여 아직 교통 안전에 관하여 안전한 국가가 아님을 보여주고 있다.(경찰청, 2013) 하더라도 실제 도로와 다른 도로 구간이 존재하여 실제 도로의 정보와 부 정확한 구간이 존재한다. 또한 도로교통안전점검, 도로교통안전진단과 같 은 사업은 점검자가 직접 점검해야 하는 항목이 많아 조사 및 분석에 시간 이 많이 소요되고 있다. 이에 한국건설기술연구원에서는 신속하게 도로의 정보를 수집하고, 수집된 정보를 이용하여 도로의 잠재적 위험요소를 판단할 수 있는 도로안전점검 차량인 아라서 (ARASEO, Automate Road Analysis and Safety Evaluation TOol)를 개발했다. 교통사고 현황을 고려할 때, 우리나라의 도로교통은 환경 개선을 통해 많 은 노력이 필요함을 알 수 있다. 이에 정부에서는 도로교통안전점검, 도 로교통안전진단, 위험도로개선사업 등의 도로안전 사업을 추진하여 도로 교통의 안전을 확보하기 위한 노력을 하고 있다. 도로안전 사업을 수행하 기 위해서는 도로의 정보가 필수적이며 대부분의 도로 정보는 도면을 통 해 수집되고 있다. 그러나 모든 도로에 도면이 존재하지 않고, 도면이 존재 장비구성 장비를 구성하는 데 있어 장비로부터 취득해야 하는 정보를 도로전문가 의 견을 통해 선정한 후 장비에서 취득 가능한 정보와 이러한 정보를 수집하 기 위해 설치해야 하는 센서를 선정했다. 이후 각 센서로부터 효과적으로 정보를 수집하기 위해 차량을 설계했다. 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 한국 4.0 3.5 3.4 3.3 3.1 2.9 2.8 2.6 2.4 2.4 OECD 1.9 1.7 1.6 1.5 1.4 1.3 1.2 1.1 - - [표1] 차량 1만대당 사망자 평균(명) (경찰청, 2013) 도로안전점검 차량 아라서 는 연구개발 단계에서 차량을 전체 개조한 장비 도로안전점검자가 활용할 수 있는 정보로 변환할 수 있는 절차가 필요하다. 형태와 센서모듈을 차량 루프에 탑재한 센서 플랫폼 형태로 2가지 종류를 이에 본 연구에서는 취득한 정보를 이용하여 도로의 기하구조를 분석할 수 개발하였다. 차량 루프에 탑재한 센서 플랫폼 형태의 경우 해외 시장을 겨 있는 알고리즘과 시설물의 정보를 분석할 수 있는 알고리즘을 개발했다. 냥하여 개발하였으며, 각 기능별로 수요자의 요구에 따라 모듈별로 제작하 차량의 위치를 수집할 수 있는 위치정보수집센서 GPS(Global Positioning 기 위해 개발됐다. System)와 자세수집정보센서인 INS(Inertial Navigation System)를 이용하 여 차량의 이동방향과 자세를 이용하여 도로의 기하구조 정보를 자동으로 개발 알고리즘 및 기능 분석하기 위하여 크게 평면선형, 종단선형, 횡단경사를 분석할 수 있는 알고 장비로부터 수집된 정보는 단순한 텍스트 형태의 정보로써 도로관리자나 리즘을 개발했다. 평면선형의 경우 직선/곡선구간 구분 및 길이, 곡선부의 대분류 중분류 취득 항목 취득 방법 일반사항 속도 조사차량 속도 위치취득센서로 시간 거리 계산 평면 선형 평면 직선/곡선 구분, 원곡선/완화곡선 구분, 원곡선반지름(m) 선형 종단 선형 종단 직선/곡선 구분, 종단 경사(%) 자체개발 선형분석 알고리즘 개발 횡단 경사 일반횡단 경사(%), 편 경사(%) 차로 차로 폭 카메라 이용 자체개발 차로폭 계산 알고리즘 횡단 구성 도로 폭 도로 폭 레이저 카메라 이용 자체개발 도로폭 계산 알고리즘 중앙분리대 가드레일 중앙분리대 가드레일 등 인식 레이저 이용 가드레일 / 중앙분리대 설치 판단 알고리즘 물고임 물고임 예상 구간(배수문제 구간) 카메라, 레이저 이용 물고임 분석 알고리즘 도로 노면 마찰 계수 노면 마찰계수 노면 마찰계수 측정 센서 노면 상태 노면온도, 노면 상태(건조, 습윤, 결빙 등) 및 결빙예상 구간 노면 상태 센서 표지 교통안전시설 교통안전표지 종류 및 위치 인식 카메라, 레이저 이용 자체개발 표지 인식 알고리즘 [표2] 도로안전점검 차량 취득 가능 데이터 및 취득 방법 36 37

기대성과 도로안전점검 차량 아라서 의 큰 장점은 기존 도로 정보가 없는 도로에 측 량없이 도로관리 및 도로안전사업 목적 수준의 정보를 손쉽게 수집할 수 있으며, 수집된 정보를 이용하여 빠른 시간과 객관적 수치화된 형태로 안전 점검을 수행할 수 있는 데 있다. 실제 안전점검 차량을 활용하면 기존 인력 으로 수행하던 안전점검 대비 인력과 점검 기간을 70% 이상 단축 할 수 있 을 것으로 기대하고 있다. 도로안전점검 차량 아라서 는 그 성과의 우수성을 인정받아 교통신기술 제 16호에 지정되었으며, 전국 일반국도 및 국지도 3,000km 이상의 도로의 [그림2] 교통안전 표지 인식 프로그램 [그림5] 노면 물고임 예측 프로그램 [그림6] 도면화 프로그램 정보를 수집하는 데 활용됐다. 현재 차량을 개조한 형태의 아라서 는 그 활 용성을 증진시키기 위해 교통안전공단에 무상 이관하여 도로안전사업 등 [그림3] 도로폭 계측 프로그램 정보를 수집할 수 있는 알고리즘을 개발했다. 조사 차량으로부터 수집되는 도로 시설물의 정보는 교통안전 표지와 갈매기 표지 종류 및 설치 위치 인 식, 중앙분리대, 가드레일 유무, 도로 폭, 차로 폭 등을 취득할 수 있는 알고 리즘과 프로그램을 개발했다. 또한, 노면의 정보를 수집하고 노면 안전성을 판단하기 위해 노면 분석 시 스템을 개발했다. 노면 분석 시스템의 경우 도로 포장면의 소성변형에다 횡방향, 종방향 도로 경사를 고려하여 우천 시 물의 흐름을 예측한 후 노면 에 물이 고일 수 있는지를 판단할 수 있는 물고임 예측 프로그램, 노면의 마찰계수 및 노면의 상태(건조, 습윤, 결빙)와 노면 온도를 계측할 수 있는 시스템을 장착했다. 조사 시 미리 지정해 놓은 위험요소의 정보를 위치와 함께 생성할 수 있는 단말기를 이용하여 도로의 잠재적 위험요소 또한 판단할 수 있도록 했다. 이렇게 판단된 도로의 위험요소를 위치에 따라 누적한 프로파일 형태의 위 험도 프로파일을 생성하였으며, 이를 지도에 표시할 수 있는 안전성 분석 프로그램을 개발했다. 또 점검자의 편의를 위해 각각의 위험요소를 선택하 면 해당 위험요소가 사진과 함께 보고서 형태로 생성될 수 있는 위험도 보 고서 출력 기능을 추가했다. 에 활용하고 있다. 또한 기술의 상용화를 위하여 2014년 민간기업에 기술이전을 수행하였고 향후 장비의 성과 및 시장 확산과 더불어 장비를 이용한 새로운 사업을 추 진하고 있다. 도로안전점검 차량은 도로관리와 안전사업에 적용될 수 있을뿐 아니라 도 로 대장 구축 사업 등 도로의 정보를 수집하고 도로의 DB를 구축하는 모든 사업에 활용될 것으로 기대된다. 또한 향후 무인자율주행 자동차의 연구가 활성화 되는 가운데, 무인자율주행 자동차가 주행을 하는 도로 인프라 정보 를 수집하는 데 도로안전점검 차량 아라서 가 활용될 경우, 도로 인프라 정 보를 신속하고 효율적으로 도로 정보 DB를 구축할 것으로 기대되어 향후 적용 가능성은 점점 증가할 것으로 기대한다. 개발 프로그램 도로 기하구조 정보와 시설물 정보를 수집 및 분석한 후 분석한 결과를 도로 관리자와 안전점검자들이 손쉽게 정보를 파악하기 위하여 도면화 된 형태의 정보가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 수집 및 분석된 정보를 이용하여 도로관리 및 안전점검 목적의 도면을 생성할 수 있는 CAD 기반의 도면화 프로그램을 개발했다. 도면화 프로그램은 차량의 주행궤적이 나타나고, 이 를 기하구조 분석 알고리즘이 탑재된 도로 기하구조 분석 프로그램을 이용 [그림4] 차로폭 계측 프로그램 하여 도로의 기하구조 정보를 자동으로 분석하고, 그 결과를 토대로 500m 단위의 도면을 생성할 수 있도록 했다. 원곡선/완화곡선 구분, 원곡선의 경우 곡선반지름을 자동으로 산출하도록 만약 우리가 도로의 기하구조 및 시설물 정보를 알고 있다면 이 정보를 이 했다. 종단선형의 경우 종단직선/곡선 구분 및 길이, 종단경사를 자동으로 산출하였고, 횡단경사의 경우 일반 도로구간 횡단경사와 원곡선구간의 편 경사를 자동으로 산출 가능하도록 알고리즘을 개발했다. 용하여 기준에 미달하거나 일관성이 결여된 구간을 판단할 수 있고, 잠재 적으로 위험한 도로 구간을 판단할 수 있게 된다. 이를 이용하여 본 시스템 에서는 도로의 안전성을 분석할 수 있는 도로안전성 분석 프로그램을 개 참고문헌 경찰청(2013), 2013년판 교통사고통계 도로 관리 및 도로안전점검을 수행하기 위해서 시설물 정보 또한 필요하기 발했다. 도로의 안전성을 판단하기 위해 앞서 언급한 것처럼 이미 알고 있 한국건설기술연구원(2013), 도로정보 수집을 위한 도로조사장비 성능 향상 때문에 본 연구에서는 레이저, 카메라 등 각종 센서를 통하여 도로의 시설물 는 정보를 이용하여 자동으로 잠재적인 위험구간을 판단할 뿐 아니라 도로 [그림7] 안정성 분석 프로그램 및 성과확산 방안 연구 1차년도 보고서 38 39

R&D Focus 4 04 제로카본 그린홈 실증 및 최적화 운영방안 조동우(총괄책임자, 건축도시연구소 선임연구위원) 제로카본 그린홈 적용기술 제로카본 그린홈(ZCGH) 실증주택은 난방에너지 80% 이상 절감, 이산화탄 소 배출량 55% 절감을 목표로 2013년 초에 한국건설기술연구원 내에 건립 됐다. 제로카본 그린홈은 일반 주택 건축비용의 약 20% 정도 증가하면서 10년 내외에 투자회수가 이루어지는 것을 목표로 했다. 제로카본 그린홈은 8층 규모로 총 15세대로 구성되어 있으며 기준 세대인 84m2를 포함하여 총 4가지 타입의 세대로 구성됐다. [그림2]는 제로카본 그 린홈의 전경을 나타낸 것이다. 제로카본 그린홈은 평균 창면적비가 40%로 설계되었으며, 환경적인 측면도 고려하여 플랫슬래브와 경량벽체를 이용한 장수명 설계기법 및 재사용 가능한 자원절약적인 공법이 적용됐다. 제로카본 그린홈은 고층형 공동주택을 대상으로 패시브기법을 활용해서 창호나 벽체, 지붕에서의 열손실을 최소화하고 부족한 에너지를 신재생에 너지로 최대한 공급하여 난방에너지 소요량 줄이면서 경제적인 그린홈 모 델, 즉, 냉난방 에너지 비용을 최소화할 수 있는 초에너지 절약형 주택을 제 시하는 것이다. 제로카본 그린홈에 적용된 주요기술을 정리하면 다음과 같다. 첫째, 슈퍼 외단열과 열교차단이다. 외피열손실의 약 60%를 차지하는 창호에 대해 고 성능 고기밀 창호시스템을 적용하여 기존 창호 대비 약 3배의 단열성능을 확보했다. 벽체는 기존의 공동주택에 시공되는 내단열공법 대신에 3배 이 상의 열성능을 갖는 외단열 공법 적용을 통해 외피 구조체로의 열손실을 [그림1] 난방공간과 비난방공간을 분리한 평면계획 최소화했다. 진공단열재가 내장된 고기밀 고단열 현관문 설치뿐 아니라 파라펫 및 발코니와 같이 외부로 돌출되는 부위에 대해서는 열교차단시스 템을 설치하여 열손실을 최대한 차단했다. [그림1]은 제로카본 그린홈의 평면도를 나타낸다. 거주세대 및 복도공간은 엘리베이터홀과 계단실과 구조적으로 분리되어 있다. 따라서 난방공간인 [그림2] 제로카본 그린홈 전경 단위세대 및 복도와 엘리베이터 및 계단실은 분리하여 배치됨으로써 비난 방 공간으로의 열손실이 근원적으로 차단되도록 했다. 폐열회수 환기장치는 환기효율 81% 및 팬동력 0.45Wh/m3의 시스템을 적 용하였으며, 세대내에서 각 실별로 공급되는 환기량을 조절할 수 있는 급 기제어시스템을 설치했다. 한편, 창호의 외부면에는 여름철에 실내로 유입되는 일사를 차단하기 위하 여 전동식 외부 차양장치를 설치했다. 제로카본 그린홈의 난방 및 급탕에너지 공급을 위해 팰릿보일러가 설치됐 다. 보일러의 용량은 50kW급 두 대로 기존 대비 약 1/5 수준으로 최소화하 여 열원설비의 효율을 최대화했다. 제로카본 그린홈에 설치된 태양광 발전 시스템 용량은 36kW이며, 300W 120매의 태양전지모듈이 설치됐다. 옥상에 설치된 면적은 204.3m2로 예상 전력 생산량은 연간 45,000kWh이다. [그림3] 제로카본 그린홈 실거주형 세대 운영 40 41

적으로 적은 것으로 나타났다. 세대별로는 월간 평균 255kWh의 전력을 공 급할 수 있었다. 일반 공동주택에서 1개월간 300kWh의 전력을 사용하고 있으며 이때, 세대당 외부 전력 사용량은 월 45kWh로 기존 대비 85%의 절 감이 가능한 것으로 분석됐다. [표2]에서와 같이 1년간의 운영기간 동안 제로카본 그린홈에서 사용한 난방 비용은 세대당 126,000원으로 일반 공동주택(632,000원) 대비 약 80%가 절감되는 것으로 나타났으며, 태양광 발전에 의하여 일반 공동주택(530,000원) 대비 전력소비량이 85% 절감 가능한 것으로 나타났다. 따라서 제로카본 그린홈에서는 세대당 연간 난방 및 전력요금을 99만 원(85%) 절감 가능 한 것으로 분석된다. [그림4] 제로카본 그린홈에서의 태양광 발전량 실내 열환경 및 에너지 소비량 분석 겨울철의 실내 온도는 외단열 벽체 및 고기밀 고성능 창호에 의해 외기로 의 열손실이 거의 없어 바닥표면 온도가 21 정도의 수준에서도 실내 온도 가 20 를 유지하는 등 안정된 실내 온도를 나타냈다. 또한, 난방공급이 약 2주간 정지한 시기에도 일사열 취득 및 실내 발열에 의해 실내 온도가 17 정도로 유지되는 등 비교적 안정적인 실내 열환경을 확보했다. 한편, 여름철에는 외부 블라인드와 외단열에 의한 열교차단 및 맞통풍 효과 로 인해 기존 공동주택보다 낮은 수준의 실내 온도를 유지했다. 그러나 외기 온도가 30 이상의 고온다습한 기후에서는 본 주택의 실내 열환경은 기존 공동주택과 동일하게 냉방시스템이 필요한 것으로 나타났다. [표1]은 일반 공동주택과 제로카본 그린홈의 난방에너지 소비량을 비교한 것이다. 제로카본 그린홈의 각 세대가 연간 1,689kWh/year(320kg/year)를 사용 하는 것으로 일반 공동주택의 연간 에너지 소비량인 9,088kWh 대비 약 20% 수준인 것을 알 수 있다. 제로카본 그린홈에 설치되어 있는 태양광발전 시스템의 2013년 1월부터 2014년 1월까지 1년간 생산한 전력량을 보면 총 발전량은 약 50,000kWh로 인버터 변환에 따른 손실 약 8%를 반영한 최종 발전량은 약 46,000kWh인 것으로 측정됐다. 월별 평균 발전량은 15세대 전체에 약 3,833kWh이었으 며, 월별 발전량은 3월이 가장 많았고 장마철인 하절기에는 발전량이 상대 구분 난방에너지 소비량 전기에너지 생산량 비고 일반 공동주택 7,088kWh/년 - 도시가스 보일러 기준 제로카본 그린홈 1,689kWh/년 3,060kWh/년 펠릿보일러 기준(난방기간 12월 ~ 2월) [표1] 일반 공동주택과 제로카본 그린홈의 에너지 소비량 비교 구분 난방에너지 소비량 전기에너지 생산량 비고 일반 공동주택 7,088kWh/년 - 도시가스 보일러 기준 제로카본 그린홈 1,689kWh/년 3,060kWh/년 펠릿보일러 기준(난방기간 12월 ~ 2월) 절감액(절감율) 30.6만 원/세대(80% 절감) 48.4만 원/세대(91% 절감) 세대당 99만 원 절감(85%) [표2] 일반 공동주택과 제로카본 그린홈의 에너지비용 비교 저탄소 녹색경제시대를 위한 제로카본 그린홈 최근 세계적으로 기후변화에 대한 소비자들의 인식에 힘입어 제로에너지 주택에 대한 열풍이 불고 있다. 제로카본 그린홈과 같은 공동주택 건설에 의해 에너지 소비가 제로에 가깝게 유지된다면, 국민의 공감과 신뢰를 바탕 으로 모두에게 이익이 될 수 있는 사업으로 실현될 것이기 때문에 그 효과 는 지대할 것이다. 저탄소 녹색경제 시대에 제로카본 그린홈 및 제로에너지 주택 보급 확대를 통해 현재 침체된 건설시장을 활성화시키고 국가경제와 지구환경을 향상시키는 방향으로 발전해 나아가야 할 것이다. 참고문헌 조동우 외, 에너지소비증명서 제도 운영방안 연구, 한국건설기술연구원 보고서, 2012. 12 조동우 외, 제로카본 그린홈 개발 연구, 한국건설기술연구원 보고서, 2012. 6 조동우 외, 제로카본 그린홈 실증 및 최적화 운영방안, 한국건설기술연구원 보고서, 2014. 12 국토해양부, 녹색도시 건축물 활성화 방안, 2009. 11 Passive-on project/passive Home Training Module for Architects and Planners. 2007 42 43

KICT news 2015 january / February 건설연, 국가 R&D 성과평가 포상에서 2년 연속 국무총리 표창 수상 우리 연구원은 2014년 12월 30일 경기도 정부과천청사에서 개최된 2014년 국가 R&D 성과평가 유공자 에 대한 정부 포상 수여식의 단체표창 부문에서 2013년에 이어 2년 연속 국무총리 표창 을 받았다. 또한 이날 정준화 도로교통연구실장이 국가 R&D 성과평가에서 최고상인 과학기술 훈장 도약장 을 받았다. 국가 R&D 성과평가 유공자에 대한 포상 은 정부가 국가 R&D 성과평가 결과에 따라 우수한 연구성과를 창출했거나 행정지원을 수행한 과학기술인 및 단체에게 포상을 실시함으로써 연구 현장의 사기를 진작하기 위해 매년 개최된다. 연구원은 세계최고기술(WBT) 육성, 첨단 연구인프라 구축, 국내건설기업의 해외시장 진출 지원 및 일자리 창출을 위한 연구원의 경영을 통해 2013년 도와 2014년도 출연연구기관 평가에서 2년 연속 우수 등급을 받은 바 있다. 정준화 도로교통 연구실장은 이용자 중심의 3S(Safe, Smart, Satisfactory) 도로 구현을 통해 도로부문 서비스 질 개선과 실시간 교통상황 시스템 구축에 기여하였고, 최근 3년간 특허등록 13건, 소프트웨어(S/W) 등록 6건, 기술이전 9건 등 도로교통 선진화와 안전 개선을 위한 탁월한 성과를 거두었다. 10개 전문연구소 미래발전전략 발표회 개최 우리 연구원은 1월 15일 일산 본원에서 원내 10개 전문연구소의 미래발전전략 발표회를 개최했다. 이날 발표회는 10개 전문연구소가 각각 세계 최고 수준의 전문 특성화된 연구소로 성장하고 자율 책임에 기반을 둔 창의적 조직으로 운영될 수 있도록 목표와 실천계획을 구체화하기 위해 개최된 것으로, 과학기술계 정부출연연구기관으로서는 최초로 시행된 것이다. 인사 공모 추천제를 통해 지난해 12월 말 선발된 10명의 연구소장들은 해당 연구소의 발전방향과 미래비전을 구체적으로 제시하는 전문연구소 발전계획과 더불어 벤치마킹할 세계 최고 기관에 대한 상세 추진 계획을 발표했다. 또한 향후 건설산업의 융 복합화를 선도하고 장기간 침체된 건설산업의 돌파구를 마련할 수 있는 새로운 대형 융 복합 연구과제(KICT X-Project)에 대한 실질적 추진계획을 공표하고 직원들과 공개적으로 논의하는 시간을 가졌다. No Fear 및 상상개발 과제성과 발표대회 개최 우리 연구원은 미래 건설기술분야의 창의적인 연구 아이디어 도출을 위한 No Fear 및 상상개발 과제성과 발표대회를 2014년 12월 30일 일산 본원에서 개최했다. 이번 발표대회의 No Fear 과제부문에서 시멘트 복합체에 무선(Wireless) 통신기술 적용 이란 주제로 발표한 박정준 수석 연구원과 허영선 수석연구원이 공동 대상을 차지했다. 상상개발 과제부문에서는 생태 단절 해소 및 하천용수 정화기능이 강화된 포켓필터 방식의 하천용수 취수 시스템 이란 주제로 발표한 지운 수석연구원이 대상을 차지했다. 2015년 신년인사 및 직원한마당 행사 실시 우리 연구원은 1월 5일 일산 본원에서 전 임직원이 참석한 가운데 2015년 신년인사 및 직원 한마당 행사를 실시하였다. 이날 행사는 원장 신년사 및 떡 케이크 절단식에 이어 직원 간 신년 인사 및 환담 등 자유로운 분위기에서 진행되었다. 이후 전 임직원이 일산청사 내 지정 코스를 일주하며 연구원의 번영과 평안함을 기원하는 지신밟기 행사에 이어, 구내식당에서 전 직원 새해맞이 떡국 점심을 함께함으로써 새해의 희망찬 출발을 함께했다. 싱크홀 연구 UGS 융합연구단 본격 출범 우리 연구원은 1월 13일 국가과학기술연구회 이상천 이사장 등 관계자들이 참석한 가운데 한국 전자통신연구원(ETRI)에서 개최된 UGS(Under Ground Safety) 융합연구단 현판식에 참석하고 본격적인 연구에 착수했다. 우리 연구원은 융합연구 추진을 위해 지난해 말 ETRI가 주관하고 한국철도기술연구원, 한국지질자원연구원과 함께하는 UGS 융합연구단에 참가하기 위한 업무 협정을 체결한 바 있으며, 앞으로 3년간 315억원의 예산을 투입해 사물인터넷(IoT)을 이용한 도시 지하 매설물 모니터링 및 관리시스템 등의 연구를 수행할 예정이다. 제로에너지빌딩 시범사업 추진 MOU 체결 우리 연구원은 1월 16일 서울세관본부에서 제로에너지빌딩의 조기 활성화 및 시범사업의 성공적인 추진을 위한 제로에너지빌딩 지원센터 로 지정되어 국토교통부로부터 지정서를 받았다. 연구원은 제로에너지빌딩 시범사업 운영지원, 인정 등 인센티브 지원, 평가 모니터링 및 분석 등에 관한 업무를 담당하게 된다. 또한 국토교통부 제로에너지빌딩 지원센터 지정기관(한국건설기술연구원, 에너지관리공단) 및 사업시행자간에 선도형 제로에너지빌딩 시범사업에 관한 세부이행협약도 이날 동시에 체결되어 제로에너지빌딩 조기 활성화 및 민간 부문 확산을 유도할 예정이다. 44 45

한국-몽골 건설기술 협력방안 협의회 개최 우리 연구원은 1월 21일 일산 본원에서 바산자브 강볼드 주한 몽골대사가 참석한 가운데 한국-몽골 건설기술 협력방안 협의회 를 개최했다. 이번 협의회는 양국간의 건설기술 사업협력 증진 방안에 대해 논의하기 위해 마련됐다. 이번 행사에서 몽골 도로건설 발전에 기여한 공로로 도로연구소의 권수안 선임연구위원과 김용주 수석연구원이 몽골도로교통부 장관상을, 이진욱 연구원은 몽골 도로감리연구센터장상을 각각 수상했다. 또한 울란바토르시는 지난해 외곽도로 공사 시 우리 연구원이 제공한 기술지원에 대한 감사 표시로 이태식 원장에게 감사패를 전달했다. 대한변리사회와 업무협약 체결 우리 연구원은 대한변리사회와 1월 27일 서울시 서초동 대한변리사회 회관에서 건설연의 지식재 산(IP : Intellectual Property)업무 발전을 위한 업무협약을 체결했다. 이번 협약은 연구원과 대한 변리사회가 유기적인 협조체제를 구축함으로써 양 기관의 발전을 도모하고, 연구원의 지식재산 경영 전반의 발전을 적극적으로 지원하여 건설산업 발전과 국민 삶의 질 향상 및 국가경제 사회 발전에 기여하기 위해 체결됐다. 국민과 함께 여는 미래, 출연(연) 과학기술 한마당 참여 우리 연구원은 2월 5일 대전컨벤션센터에서 출연(연)간 화합 및 대국민 과학기술 소통강화를 위해 개최된 출연(연) 과학기술 한마당 에 참여하였다. 국가과학기술연구회가 주최하고 미래창조 과학부가 후원한 출연(연) 과학기술 한마당 은 올해 처음 개최하는 행사로 하나된 출연(연), 국민 과의 약속 이라는 행사 부제대로 출연(연)의 재도약을 선언하는 자리로서 마련되었다. 이번 행사는 국가과학기술연구회 산하 25개 출연(연)이 전부 모여 국민 생활과 밀접한 출연(연)의 우수 연구성과를 집약적으로 배치해 국민에게 출연(연)의 역할과 중요성을 알기쉽게 전달할 수 있도록 구성되었다. 우리 연구원은 우수 연구성과(SUPER Bridge 200, 유리창 내비게이션 Apro VIEW, 제로카본 그린홈) 전시 및 체험 프로그램(초콜릿으로 도로재료 만들기) 진행과 더불어 사이언스 포토콘테스트, 우수 신진연구자 포스터 세션 등 다양한 행사에 참여하며 국민들에게 우리 연구원의 중요성과 역할 인식을 제고하고 소통을 강화했다. 46