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2018년 12월 4일 (화) 04:17 판
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 충격에 유연한 상하수도관 조인트
영문 : Flexible Joint for Waterpipe
과제 팀명
Team A.C.E(Advanced Civil Engineering)
지도교수
서울시립대학교 토목공학과 문영일 교수님
개발기간
2018년 9월 ~ 2018년 12월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 토목공학과 2013860005 김상훈
서울시립대학교 토목공학과 2013860013 노시창
서울시립대학교 토목공학과 2013860024 심재홍
서울시립대학교 토목공학과 2013860027 유우석
서울시립대학교 토목공학과 2013860036 장재혁
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
- 지진에 의한 여러 피해 상황들을 종합해보고 그 문제의 원인들에 대해 분석한다.
- 분석을 통하여 얻은 문제점을 파악하고 문제점을 해결하기 위한 다양한 대안을 제시한다.
- 여러 대안을 문제해결에 효율적인지를 파악하는 과정을 거친다.
- 그 중 가장 효과적으로 결과를 가져올 대안을 이용하여 결과를 분석하고 모델링하는 과정을 거친다.
- 상하수도관에서 취약한 이음 부위에 회전 가능한 조인트를 설계해 유동성을 부여하여 각종 충격에 파열되지 않도록 보강한다.
개발 과제의 배경
개발 과제의 목표 및 내용
- 본 프로젝트에서 목표는 기존의 상하수도관에 이음을 유연한 조인트로 교체하여 외부 충격에도 저항이 가능하게 개선하는 것이다. 충격에 유연한 조인트은 특히 지반침하 발생 시에도 침하 변위에 따라 움직인다. 이에 따라 관에 걸리는 모멘트하중을 줄여줌으로써 파열을 방지한다.
관련 기술의 현황
관련 기술의 현황 및 분석(State of art)
- 상수도 자재의 시장 점유율은 닥타일 주철관이 50%를 차지할 정도로 많이 사용되며 특히, 주철관의 경우 취성이 많아 외부 충격 시 쉽게 파손되어 누수현상이 잠재해 있고, 관내부에는 요철부가 많아 이물질이 부착되는 문제점이 있으며, 이러한 문제를 해결하기 위해서 많은 연구가 이루어지고 있는 실정이다.
시장상황에 대한 분석
- 상수도 관망은 시민생활과 도시기능 유지에 필수불가결한 기본적인 시설로, 다른사회기반시설(Infrastructure)과의 상호의존성이 높다. 피해복구가 빨리 이루어지지 않을 경우 사회 및 경제 시스템의 기능이 장시간 마비될 수도 있다.
- 따라서 지진 발생 시 급수 확보는 국민생활과 사회 경제활동에 무엇보다 중요한 시설로서 상수도 관망의 내진화는 늦출 수 없는 사항으로 떠올랐다. 우리나라의 상수도관망에 대한 내진화는 거의 무대책 상태에 있다.
- 「지진화산재해대책법」에 의하면 상수도시설은 ‘내진화 대상 시설’로 분류하고 제14조는 ‘내진 설계 기준을 정하고 그 이행에 필요한 조치를 취하여야한다’고 규정하고 있으나 ‘기준’과 ‘이행에 필요한 조치’는 검토 단계에 머물러 있다. 상수도 시설의 약 70%에 해당하는 상수도관망의 경우 매설관의 내진 성능과 평가와 관련한 세부 기준이 마련돼 있지 않으며 국내 수도관 생산 업체도 내진관의 개발에 소홀한 상황이다.
- 지진 빈발국인 일본의 경우 상수도 관망의 내진화와 관련해 정부, 학계, 수도공기업인 지방자치단체가 장기간의 연구와 치밀한 계획 하에 체계적으로 대처하고 있다. 일본 정부는 수도관망의 내진화를 위해 국고를 지원하는 등 상수도관망의 내진화 추진에 박차를 가하고 있다.
개발과제의 기대효과
기술적 기대효과
- 상하수도 관은 노후와 지진, 이동하중 등의 여러 요인에 의해 파열되고 이로 인해 누수가 발생하거나 지반 침하가 발생하기도 하는 등 문제점이 많다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 접합 부위를 내구성을 향상시킬 수 있다.
- 유연성을 얻지 못한 기존의 상하수도관은 응력을 적절하게 분산시키지 못해 파열되기 쉬운 특성이 있지만 유연한 조인트를 적용하여 보강한 상하수도관은 이러한 응력집중에 유리한 성질이 있다.
- 상하수도관의 기본 목적은 취수원에서부터 도수해온 물을 공급하고 후에 발생한 하수를 처리하기 위해 배수하는 것이다. 그러나 이 과정에서 관 내부에 요철부가 많아 이물질이 부착되는 문제를 해결하여 통수성을 향상시킬 수 있다.
경제적, 사회적 기대 및 파급효과
- 관리를 용이하게 하여 유지관리가 더 편리한 상하수도 시스템을 구축할 수 있다.
- 상하수도관 시스템을 활용하기 때문에 상하수도관 보수 공사가 줄어들어 유지비용을 절감하여 경제적인 효과를 기대할 수 있다.
기술개발 일정 및 추진체계
개발 일정
구성원 및 추진체계
설계
설계사양
제품의 요구사항
- Flexible Joint의 내구성
- 예상 범위 내에서 길이, 회전각 변위
개념설계안
- 지진에 의한 여러 피해 상황들을 종합해보고 그 문제의 원인들에 대해 분석한다.
- 분석을 통하여 얻은 문제점을 파악하고 문제점을 해결하기 위한 다양한 대안을 제시한다.
- 여러 대안을 문제해결에 효율적인지를 파악하는 과정을 거친다.
- 그 중 가장 효과적으로 결과를 가져올 대안을 이용하여 결과를 분석하고 모델링하는 과정을 거친다.
이론적 계산 및 시뮬레이션
자료. 마이다스를 사용한 수치해석 모형, 기존 조인트(상)와 회전 조인트(하)
자료. 중앙 단면 모멘트 결과 비교 그래프
상세설계 내용
자료. Rhino 3D를 이용하여 설계한 평면도면
자료. 회전하기 전 외부정면도
자료. 회전하기 전 내부정면도
자료. 회전한 후 내부정면도
결과 및 평가
완료 작품의 소개
프로토타입 사진
자료. 실제 설계모형의 정면도
자료. 실제 설계모형의 평면도
포스터
media:Soc3조포스터.pdf
완료작품의 평가
내용
향후계획
내용
