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③ 해석 결과의 신뢰성 | ③ 해석 결과의 신뢰성 | ||
| − | 이상을 | + | 이상을 종합하여 'Slide 3' 프로그램을 사용하기로 결정하였음. |
'Slide 3'란 | 'Slide 3'란 | ||
- 토양 또는 암석 경사면에서 안전 계수를 평가하기 위한 3D 한계 평형 경사면 안정성 프로그램<br /> | - 토양 또는 암석 경사면에서 안전 계수를 평가하기 위한 3D 한계 평형 경사면 안정성 프로그램<br /> | ||
| − | - 암석 (Mohr-Coulomb, Hoek-Brown)과 토양 (Mohr-Coulomb, 수직 및 전단 응력 비율) 재료 모델의 재료 라이브러리를 가져서 다양한 상황을 구현 가능 | + | - 암석 (Mohr-Coulomb, Hoek-Brown)과 토양 (Mohr-Coulomb, 수직 및 전단 응력 비율) 재료 모델의 재료 라이브러리를 가져서 다양한 상황을 구현 가능<br /> |
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| + | 해당 프로그램을 바탕으로 본 연구에서는 다음과 같은 사항을 중점적으로 확인하고자 함<br /> | ||
| + | -실제 사고가 발생한 지역과 유사한 사면 환경을 구현해서 문제점 파악 및 보강대책 제시<br /> | ||
| + | -유사한 사면 환경 구현을 위해 지반의 물성치(내부마찰각, 단위중량, 포화도 등)는 국토지반정보 및 지질정보포털시스템을 이용, 사면 경사각은 DEM(수치표고자료)의 좌표를 통해 계산<br /> | ||
| + | -문제점 파악 후, 적절한 보강대책 제시(ex 말뚝, 식생공법) | ||
===이론적 계산 및 시뮬레이션=== | ===이론적 계산 및 시뮬레이션=== | ||
2022년 5월 26일 (목) 21:26 판
프로젝트 개요
기술개발 과제
국문 : 태양광 설치 사면의 안정성 증대 방안 연구
영문 : A study on ways to increase the stability of solar-power plants installed slope
과제 팀명
무너지지말아조
지도교수
문영일 교수님
개발기간
2022년 3월~ 2022년 6월 (총 4개월)
구성원 소개
서울시립대학교 토목공학과 20178600** 한*욱(팀장)
서울시립대학교 토목공학과 20178600** 김*현
서울시립대학교 토목공학과 20178600** 김*재
서울시립대학교 토목공학과 20178600** 김*정
서울시립대학교 토목공학과 20178600** 김*찬
서울시립대학교 토목공학과 20178600** 이*현
서론
개발 과제의 개요
개발 과제 요약
○태양광 발전이 설치되어 있는 사면의 안정성을 검토하고, 시추공 데이터를 통해 얻은 특정 토질에 대한 최적의 보강 공법(말뚝의 종류, 간격, 개수 및 사면의 각도 등)을 Slide3 프로그램을 이용하여 분석한다.
개발 과제의 배경
○우리나라는 전체 국토면적의 63%가 산림으로 이루어져 있으며 지형특성상 태양광 발전에 적합한 부지 확보가 쉽지 않아 임야(60.9%, 43.3)에 태양광 발전 시설이 집중적으로 설치되고 있음
○지역별로는 개발 면적에서 임야가 차지하는 비중은 경북은 86%, 충북은 82%로 높은 비율을 보임
○최근 태양광 패널의 설치가 증가하면서 지속적인 피해 사례가 발생하고 있음.
- 2018-2020 3년간 충청도 지역은 5건, 경상도 지역은 4건으로 가장 많은 피해가 발생함.
- 특히 경북 청도의 경우 18,19년 연속 피해를 받은 것으로 확인됨
- 피해 사례들은 태양광 패널이 사면에 위치해 있어 호우가 발생함에 따라 토사 무게를 견디지 못하고 무너지는 양상을 보임
개발 과제의 목표 및 내용
○태양광 설치 사면의 안정성 증대 방안 연구를 통해 설치된 시설물의 안정성과 지속가능한 운영을 도모함과 동시에 향후 설치될 구조물의 지형에 대한 참고자료로서의 가치를 도모
○태양광 시설 기설치 지역에 대해 산사태 발생 가능성을 그렇지 않은 지역과 비교
○상기 목표에 대해 수치적으로 접근
○위 데이터를 이용하여 태양광 설치 사면에 대한 최적의 보강 방법과 시공방식에 대한 제언을 통한 주변 지반에 대한 사고 예방, 대응, 복구 방안 마련에 도움
관련 기술의 현황
현재 설계 기준 분석
○ 한국에너지공단에서는 다음과 같이 태양광 발전설비 시공기준을 제시하였다.
2) 산지 및 농지형 준수사항
가) 유속 완화 및 토사유출 방지
① 급경사지에 배수로를 설치하는 경우에는 유속 완화 시설과 낙차에 의한 세굴 및 침식 방지 시설을 설치하여야 한다.
② 우천시 우수의 유출과 토사유출에 의한 태양광 발전설비 주변 수로 및 하류에 위치한 소하천 등의 범람, 퇴적 등을 방지하기 위해 임시 또는 영구 우수 저류조 등 저감시설을 설치하여야 한다. 이 경우 설치 및 유지관리는 자연재해대책법 및 우수유출저감시설의 종류·구조·설치 및 유지관리 기준 등을 따른다.
나) 지반과 사면의 안전성 확보
① 절토와 성토를 통해 부지를 조성할 경우에는 단계별로 충분히 다짐하여 지지력과 안전성을 확보하여야 한다.
② 절토 및 성토 비탈면의 경우 완만하게 시공하여야 하며 침식방지 및 비탈면 보호를 위한 녹화 등을 통해 비탈면의 안전을 도모하고 산사태를 방지할 수 있도록 하여야 한다. 비탈면에 구조물(콘크리트 옹벽, 보강토 옹벽, 석축 등)을 설치할 경우에는 설계기준에 맞춰 계획하고 시공되도록 하여야 한다.
기존 연구 사례 분석
◇ 태양광 발전소 부지의 식생관리에 관한 연구
1. 태양광 발전소를 방문 한 후 식물을 조사하고, 토양을 채취하고 분석하여 조사
2. 태양광 발전소의 녹화공법은 태양광 발전소에 대한 위치별 공법의 종류와 식생의 종류 등을 조사
3. 각 공법에 대해서는 태양광 발전소의 관리방법 등을 파악한 후 부지의 식생관리의 기본 자료로 기록
4. 또한, 태양광 발전소의 절·성토면 대상지와 하부 대상지에 관련한 실태를 파악
◇ 집중호우시 사면 붕괴의 특성 및 토층 심도와 지하수변동에 따른 사면 안정성 해석
1. 절토사면의 안정성 해석에 ITASCA사에서 개발된 FLAC-SLOPE 이용
2. 붕괴 형태의 기하학적인 양상을 분석하기 위하여 7개의 평가 항목을 선정
3. 사면 높이(H), 붕괴 폭(W), 사면 연장(L), 사면 경사(α), 붕괴 심도(Df), 붕괴 길이(Lf), 붕괴부 수직거리(ΔH)를 측정
4. 사면 붕괴의 특성을 토대로 하여 토층 및 지하수가 사면 안정에 미치는 영향에 대하여 수치해석을 통하여 분석
시장상황에 대한 분석
경쟁제품 조사 비교
마케팅 전략
개발과제의 기대효과
1. 체계적인 태양광 발전시설 주변 지반에 대한 사고 예방·대응·복구 가능
○ 명확한 정책목표와 추진방향 설정으로 계획성 있는 대책 추진
○ 설치 지역 중 취약지반 중심의 사고예방 및 대응체계 구축, 안전 시설 추가 설치를 통한 안정적인 태양광 발전 및 시설 이용 효율 극대화
○ 기후 변화 및 여러 가지 경우의 수를 대비한 최적의 안전율 도출
2. 태양광 발전 지형 참고 자료로서의 가이드라인
○ 중앙에서 시행하는 태양광 발전시설 인허가 정책 수립의 방향성 안내
○ 민간기업 및 운영기관의 원활한 시공 업무 추진 도움
3. 설비 운영 유관기관 간 협력체계 구축으로 피해 최소화
○ 중앙-지방-민간기업간 유기적인 협력체계 유지로 사고 발생시 신속 조치 기반 마련
○ 또한, 피해 발생 시 유관기관 간의 신속한 대응으로 피해 확산 방지 및 2차 추가피해 차단
4. 사고에 대한 예방·대응을 통한 국민 안전보장
○ 태양광 발전시설 설치로 인한 산사태로부터 인명·재산피해를 최소화하여 국민의 만족 향상
○ 국민의 안전을 보장하여 안심하고 행복한 삶을 영위하도록 함
기술개발 일정 및 추진체계
설계
설계사양
제품의 요구사항
제품 평가내용
설계 사양
개념설계안
가. 개요
태양광 사면이 설치된 위험 지역들을 설정하여 해당 지역에서의 안전율을 수치해석적 기법으로 계산하고
이를 바탕으로 해당 사면에서의 안전율을 증대시키기 위한 방법을 반영하여 해당 지역을
보강하고자 한다.
▶태양광 사면 수치해석 프로그램의 선정 요건 ① 해석 방법의 다양성 및 적용 가능성 ② UI의 직관성 ③ 해석 결과의 신뢰성
이상을 종합하여 'Slide 3' 프로그램을 사용하기로 결정하였음.
'Slide 3'란 - 토양 또는 암석 경사면에서 안전 계수를 평가하기 위한 3D 한계 평형 경사면 안정성 프로그램
- 암석 (Mohr-Coulomb, Hoek-Brown)과 토양 (Mohr-Coulomb, 수직 및 전단 응력 비율) 재료 모델의 재료 라이브러리를 가져서 다양한 상황을 구현 가능
해당 프로그램을 바탕으로 본 연구에서는 다음과 같은 사항을 중점적으로 확인하고자 함
-실제 사고가 발생한 지역과 유사한 사면 환경을 구현해서 문제점 파악 및 보강대책 제시
-유사한 사면 환경 구현을 위해 지반의 물성치(내부마찰각, 단위중량, 포화도 등)는 국토지반정보 및 지질정보포털시스템을 이용, 사면 경사각은 DEM(수치표고자료)의 좌표를 통해 계산
-문제점 파악 후, 적절한 보강대책 제시(ex 말뚝, 식생공법)
