KICT 한국건설기술연구원

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• 앙코르 유적 복원에 나선 한국 건설기술의 저력 앙코르 유적 복원에 나선 한국 건설기술의 저력 ▲ 정재형 KICT 지반연구본부 연구위원(캄보디아 앙코르 유적 보존 지반 연구팀) 불과 20~30년 전만 해도 대한민국의 건설기술 경쟁력은그다지 높지 않았다. 장대교량이나 터널 공사와 같은난공사를 진행하기 위해서는 국내 건설기술로는 역부족한상황이었다. 그러나 최근 전 세계에서 대한민국 건설기술의위상이 드높아지고 있다. 첨단 공법을 통해 미래 기술 개발에앞장서며 K-건설의 위상을 구축해 나가고 있는 것. 이러한기술 발전을 통해 대한민국은, 이제는 도움을 받던 나라에서도움을 주는 나라로 전 세계 건설기술에 귀감을 주고 있다.한국건설기술연구원이 참여하고 있는 ODA(공적개발원조)사업도 그 일환 중 하나다. 앙코르와트 유적 보존을 위한 협력 ODA는 개발도상국의 경제 발전과 사회 복지 증진을 위해,정부나 공공기관이 제공하는 원조를 의미한다. 여기에는 단순 물품 공여뿐만 아니라, 개발도상국의 산업 기술 역량을증진하기 위한 기술 노하우 전수, 연구 인프라 구축, 기술 지도 등의 내용도 골자로 한다. 한국건설기술연구원의 ODA 사업은 이미 오래전부터 시작됐다. 건설기술과 관련한 다양한 기술력을 개발도상국에 지원함으로써 협력을 공고히 하고 있을 뿐만 아니라, 국내 연구성과를 국외에 속속들이 전파하고 있다. 최근에는 한국국제협력단(KOICA)의 ODA 사업을 통해 캄보디아 앙코르 지역내에 있는 ‘프레아피투 사원’과 ‘코끼리 테라스’를 보존·복원하는 사업에 참여했다. 캄보디아에서 관광산업은 가장 중요한 산업 중 하나다. 관광산업이 국내 총생산(GDP)의 약 12%를 차지할 뿐만 아니라매년 660만 명 이상의 관광객이 캄보디아를 방문하고 있어,캄보디아는 관광 자원을 경제 성장의 핵심 성장동력으로 여기고 있다. 그중 관광객이 가장 많이 찾는 앙코르 지역은 소중한 관광 자산이라 할 수 있다. 그러나 최근 앙코르 지역의환경적 특성으로, 문화유산이 훼손되고 있다. 앙코르 지역의가장 큰 문제는 지반이다. 우기에는 배수가 원활하지 않다.게다가 점토질 모래층이 두껍게 분포해 있는데 이 모래층은단단하지 못해 하중을 잘 견디지 못한다는 특징이 있다. 이러한 지반 조건 때문에 우기에는 코끼리 테라스 구조물이 불규칙적으로 침하하는 현상이 반복적으로 발생했고, 이는 구조물이 기우는 문제를 야기했다. 한국건설기술연구원이 참여한 ODA 사업은 앙코르 지역에위치한 프레아피투 사원과 코끼리 테라스를 대상으로 한 복원 정비 사업이다. 붕괴 위험에 처한 유적을 복원하고, 캄보디아 현지 기술자에게는 문화 유적을 복원하는 데 필요로 한역량을 강화하는 기술력을 지원하는 것을 목표로 했다. 세상에서 가장 강력한 K-맨파워 본 과업의 성공적인 수행을 위해, 한국건설기술연구원은 국내외에서 지하수와 지반 관련 유수의 경험을 수행한 연구자를 투입했다. “5개 기관이 참여한 가운데, 한국건설기술연구원은 지반과지하수 관련 분야를 맡게 됐어요. 본 과업을 위해 지반연구본부와 수자원하천연구본부에서 사업 경험이 풍부한 인력들로 전담팀을 구성했습니다. 지반 조사를 비롯해, 복원 공사가 완료된 후에도 구조물이 다시 침하하지 않도록 하는 복원공사를 지원하기 위해 다수의 전문가가 투입됐습니다.” 연구책임자인 이광우 연구위원의 경력만 해도 화려하다. 국내뿐만 아니라 해외까지 유수의 경험을 겸비했다. 석굴암·첨성대·월정교와 같은 문화유산을 보전하기 위한 연구 수행만 10건이 넘는다. 게다가 한국건설기술연구원의 ODA 사업 시초였던 라오스 해외 문화유산 복원 사업에도 그가 필두에 있었다. 지반 분야에서는 정재형 연구위원이 투입됐다. 지반 분야뿐만 아니라, 지하수·폐기물매립 분야의 전문가로서 참여했으며 또 한편으로는 팀의 리더로서 다양한 역할을 수행했다. 지반연구본부의 핵심 연구자인 김우석·박병석·황성필 박사도 본 사업에 참여하며 현지 지반 조사와 현지인을대상으로 한 기술 교육을 성공적으로 이끄는 결정적인 역할을 했다. 수자원하천연구본부에서는 장철희 박사와 김덕환 박사가 참여했다. 특히 강우 특성이 앙코르 지역의 문화유산에 미치는영향 등을 효과적으로 검토했다. 현지 사정에 맞춘 건설기술 제시 한국건설기술연구원은 캄보디아 문화유산 복원에 많은 기술적 역점을 제시했다. 유적지의 지질과 지층 분포상태를 조사하고, 지반 안정성을 평가해 기울어진 구조물을 보강하는 방안을 제시했다. 특히 그 과정에는 유적지라는 특징을 고려해‘지반 비파괴 탐사법’을 주로 활용했다. 지반을 비파괴적으로조사하는 물리적 탐사 비법이다. ‘전기비저항탐사법’도 동원됐다. 이는 지하에 전류를 흘려주고 이때 발생한 전위를 측정해 지하의 전기저항 분포를 알아내는 탐사법이다. 이를 바탕으로 지반 상태를 추정할 수 있다. 지하에 탄상파를 발사하고, 그 반사되는 파를 분석해 지반 상태를 알아보는 ‘지표투과레이더법’도 활용됐다. 한편 지하수위계와 강우량계를설치해 새로운 지표 배수 체계를 제안하기도 했다. 지난한 과정을 거쳐 기술을 캄보디아에 성공적으로 안착시켰지만, 기술적 난제보다 더 큰 문제는 다른 곳에 있었다. 열악한 현지 상황이었다. 우기에는 작업을 진행할 수 없었고, 게다가 뜨거운 기온은 연구자들을 지치게 했다. 그럼에도 현지에서 만난 작업자들은 이러한 어려움을 극복하게 해주는원동력이 되어주었고, 덕분에 기술 지원을 성공적으로 수행했을 뿐만 아니라 이는 현지 언론에까지 소개되며 국내 건설기술의 저력을 보여주기도 했다. ODA 사업을 통해 일궈낸 성과를 기반 삼아, 한국건설기술연구원은 더 큰 내일을 향해 나아갈 예정이다. 건설현장에서문화유산이 발견되는 사례가 종종 있다. 이는 공사를 중단하게 하거나 혹은 건설 활동에 많은 제약을 주는 요인으로 작용하기도 한다. 그만큼 문화유산과 건설은 서로 가까우면서도 먼 사이인 것이 현실이기에, 타협과 균형이 필요하다. 한국건설기술연구원은 캄보디아에서처럼 전 세계 현지에서의경험을 발판 삼아, ‘건설현장’과 ‘문화유산 발견’의 이견을 좁히는 방안을 계속해서 발굴하는 한편 상호 균형을 바탕으로공동 연구가 펼쳐질 수 있도록 이끌어갈 예정이다. 그 중심에도 역시, 한국건설기술연구원이 있을 것이다. 지반연구본부 게시일2024-04-29 조회수 586
• 고층 빌딩 유리 청소도 척척! 돌출부 이동 제어가 가능한 건물 유리창 청소 장치 고층 빌딩 유리 청소도 척척! 돌출부 이동 제어가 가능한 건물 유리창 청소 장치 ▲ 김균태 KICT 건설정책연구소 연구위원 한 번쯤은 고층 빌딩에서 로프에 매달려 유리창을 청소하고 있는 아찔한 장면을 목격한 경험이 있을 것이다. 보이는 것 만큼이나 작업자에게도 위험천만한 상황이다. 작업자가 잠깐이라도 부주의하는 순간, 혹은 로프 등의 장비가 노후화돼 망가지는 경우가 일어난다면 이는 작업자의 사고로까지 이어지는 심각한 상황을 초래할 수도 있다. 이런 위험천만한 상황을 없애줄 새로운 기술이 고안됐다. ‘돌출부 이동 제어가 가능한 건물 유리창 청소 장치(이하 유리창 청소 장치)’가 바로 그것이다. 기존에 유리창 청소 장치가 갖고 있던 문제점은 무엇인가요? 유리창 청소 장치는 사람이 청소하는 것과 비슷한 원리입니다. 유리창에 물을 뿌린 후 먼지를 씻겨냅니다. 그 후 ‘브러시’ 등으로 때를 벗겨내고, ‘와이퍼’를 이용해 물기를 제거합니다. 기존에도 이러한 기능이 장착된 다양한 기기들이 개발됐었지만, 외벽면이 먼지 흔적 없이 깔끔하게 청소되기에는 역부족이었어요. 창문을 연결해 주는 창틀 그리고 기기에 부착된 브러시와 와이퍼 때문입니다.기기에 부착된 브러시는 창틀 등의 돌출부를 이동해가며 청소를 할 수 있으나, 물기가 건조된 이후에 얼룩이 남을 수 있어요. 이러한 얼룩은 와이퍼로 제거해야 하지만, 브러시와 다르게 와이퍼는 유리면에 밀착해 이동해야 합니다. 따라서 창틀과 같은 돌출부를 만나게 되면 와이퍼의 고무면이 튀면서 유리창에 물방울을 흩뿌릴 수 있습니다. 고무면이 튀는 것을 방지하려면 와이퍼가 돌출부를 만나기 전에 유리면에서 떨어져야 하는데, 이는 미청소 구간을 생기게 하는 문제점이 있습니다.한국건설기술연구원이 개발한 유리창 청소 장치는 이런 부분을 개선하며 고안됐으며, 외벽면을 먼지 흔적 없이 깔끔하게 청소할 수 있습니다. 유리창을 깔끔하게 청소할 수 있는 원리가 궁금해요. 기존 장치와 다른 점은 ‘레일’을 설치해, 레일이 설치된 부분만 청소를 한다는 점이에요. 이는 우리나라 건물 분양 특징에 맞춰 고안했어요. 대부분 상가나 오피스 건물은 개별 실로 분양되고, 실마다 유리창을 관리하는 방식이 상이하기 때문이죠. 따라서 본 장치는 독립적인 오피스나 상점 등 자신의 구역만을 청소할 수 있습니다. 유리창 청소 장치는 와이퍼를 포함한 구동부가 설치된 레일을 따라 이동해요. 또한 와이퍼가 창틀을 넘어가도록 구성해, 미청소 구간이 생겨나지 않고 외벽면의 오염을 최소화할 수 있어요. 청소 장치에는 브러시와 와이퍼가 모두 내장돼 있어요. 비가 와서 유리창에 물기가 있을 때는 와이퍼로 오염 물질을 깨끗하게 닦아내고, 맑은 날에는 브러시로 먼지만 털어낼 수 있어요. 맑은 날과 비 오는 날, 언제든 유리창을 항상 깨끗하게 유지할 수 있죠. 현재 장치는 청소툴, 레일 및 구동부 등이 개발되어 시작품이 제작된 상태입니다. 실험실 실험을 통해 성능을 확인했고, 서울 성북구의 병원 건물에 시험 적용해 그 성능을 인정받기도 했습니다. 설치에서부터 세팅, 청소 수행까지 전 단계가 수월하게 기능하는 것을 확인받았죠. 본 장치가 사업화될 경우, 시장 경쟁률은 어느 정도 될까요. 글로벌 시장 분석 기관인 컨트라이브 데이텀 인사이트(Contrive Datum Insights)에 따르면 세계 창문 청소 로봇 시장은 지난해 8,517만 달러(약 1,135억 원)를 기록했고 매년 평균 15.2%의 성장률을 기록하고 있습니다. 2030년에는 시장 규모가 약 2억 6,418만 달러(약 3,524억 원)로 확대될 것으로 전망돼요. 유리창 청소 시장 규모도 큽니다. 서현영 등의 연구(2022년)에 따르면, 국내 건축물 유리창 청소 시장 규모는 2014년 93,625백만 원에서 2018년 123,377백만 원으로 증가하여, 연평균 7.1%의 성장률을 보이고 있어요. 이와 같은 추세라면, 2030년에 국내 유리창 청소 시장 규모는 285,058백만 원에 달할 것으로 예상됩니다. 이런 만큼 본 기술의 시장 성장률은 계속해서 넓어질 것이라 생각해요. 앞으로의 연구 계획도 궁금합니다. 다양한 기관과의 협업을 통해 건설기술을 계속해서 개발하고 싶어요. 특히 중소기업은 기술적인 문제가 발생해 도시간, 인력, 자본이 부족해 해결할 수 없는 경우가 많아요. 한국건설기술연구원을 비롯해 중소기업과 대기업이 함께 협업해 서로 가려운 곳을 긁어주며 스마트 건설기술을 개발해 나가면 좋겠습니다. 또 현재 저는 과학기술연합대학원대학교(UST)에서 정교수를 맡고 있어요. 건설사업관리와 스마트건설 관련 수업을 진행하며, 최근에 석사 한 명을 배출하기도 했습니다. 앞으로도 기회가 주어진다면 스마트건설 관련 연구개발 경험을 후학들에게 전수하고 싶습니다. 건설정책연구소 게시일2024-04-29 조회수 884
• 2050 탄소중립을 위한 전기도로(electronic road) 건설 2050 탄소중립을 위한 전기도로(electronic road) 건설 ▲ 백남철 KICT 도로교통연구본부 선임연구위원 탄소를 줄여야 산다 도시의 삶이 30년 뒤에 크게 달라지는 것은 무엇일까? 교통과 에너지 부문만큼은 크게 변화될 것 같다. 2030년 전기·수소차 450만 대 보급 등 교통 부문 전동화(electrification)가 급속히 추진되고 있기 때문이다. 장기적으로 탄소중립 전동화의 전제 조건은 그린허싱(Greenhushing)(*1) 없는 전주기 탄소배출 정보의 투명성 확보다. 내연기관을 전동화하는 것은 최종 목표가 아니라 시작점일 뿐이다. 전기차에 공급하는 전력원 전체가 탄소중립이 되어야 전기차는 탄소중립 대안이 될 수 있다.단기적으로 극복해야 할 문제는 전기차 대중화의 상승세(모멘텀)가 약화되고 수요가 급격히 둔화하는 케즘존(*2)이 나타났다는 것이다. 전기차 수요 감소의 주요 원인은 ▲ 충전 후 주행 거리가 짧을 것이라는 불안, ▲ 제한된 충전 인프라 등이다. 이를 종합하면 배터리 용량에 대한 ‘범위 불안’이라고 할 수 있다. 범위 불안은 전기차 에어컨과 난방 사용, 사용 년수 증가 및 충전 인프라 부족에 따라 증폭되는 경향이 있다.이 글에서는 ‘범위 불안’을 해소하기 위한 전기도로 기술을 소개하고 그 필요성을 검토하고자 한다. 이를 위해 먼저 전기차 등 모빌리티 친화적 인프라 관련 국가 계획을 검토하였다. 다음으로, 설문조사를 실시하였다. 설문조사는 도로교통 인프라 건설 부문 전문가 50인에 대해 인터뷰 및 온라인 조사를 실시하였다. 또한, 2023년 ITS 학술 대회에 참여한 관련 전공자 등 50인에 대하여 대면 조사를 실시하였다. 조사 기간은 2023년 11월 13일부터 동년 11월 30일까지였다. 관련 문헌 검토 전기차 범위 불안을 해소하기 위한 충전 인프라 관련 계획을 검토하였다. 구체적으로 스마트도시 종합계획, 교통 인프라 계획, 전력망 계획에 관한 국가 계획을 검토하였다. 1. 도시 부문: 제4차 스마트도시 종합계획(안, ’24. 1. 25.) 제4차 스마트도시 종합계획(안)을 검토해 보면, 전기차 충전 인프라 부문이 다소 부족하다. 물리적 공간-디지털 데이터–충전 서비스 차원에서 부족한 부문을 보완할 수 있다.첫째, 전기차에 사용되는 전기는 무탄소 전력(CF100)이어야 한다. 둘째, 내연기관에서 e-mobility로의 교통수단 전환을 증빙하는 데이터를 수집하고 탄소 크래딧(credit)화해야 한다. 셋째, 도시와 지역을 연결하는 전기도로(electric road)계획이 필요하다. 스마트도시 개념만으로는 전력망 공급이 지역 민원에 의해 차질이 생긴다. 도시와 지역을 하나의 거대한 인프라 공동체로 묶는 스마트 지역(smart region) 개념이 필요하다. 전기차의 범위 불안을 해소하기 위해서는 시민들이 도로를 따라 지역을 넘어서 전기충전 선형 서비스(linearservices)를 체감할 수 있어야 하기 때문이다. 2. 교통 부문: 관련인프라 관련계획 (1) 제2차 국가 도로망 종합계획(2021~2030년): 10×10, 6R2 제2차 국가도로망 종합계획에서는 전기차 충전 시설 등 모빌리티 친화적 인프라도 정비될 예정이다. 10×10 6R2 국가도 로망은 기존 간선 도로망(고속도로, 일반 국도, 국지도, 지방도 총 31,686 ㎞)에 연계해서 이루어진다. 매년 약 7조 원 수준의 국가 재정이 투입될 예정이다. 도로망을 건설하면서 전기차 충전 인프라를 동시에 건설한다면 상당한 비용 절감이 예상된다. (2) 제4차 국가철도망 구축계획(2021~2030) 도로에서 철도로 교통 정책 중심이 이동하고 있다. 2030년까지 철도망을 2배로 확충할 계획이다. 제4차 국가철도망 구축 계획에 확정된 사업 연장만 1,448 km(58.7조 원)이다. 복선 전철화되는 철도망과 결합된 무탄소 전력 공급계획, 철도역의 전기차 충전소 서비스가 필요하다. 3. 전력 부문: 제10차 장기 송변전 설비계획(2022~2036) 최근 국가 에너지 안보를 목표로 하는 제10차 장기 송변전 설비 계획이 발표되었다. 여기서는 전력망을 고속도로처럼 간선-지선을 체계화하는 계획이 포함되었다. 안정적 전원을 확보하기 위한 초고압직류송전(HVDC) 등이 제안되었다.초고압직류송전(HVDC)은 서해안의 해상 풍력 무탄소 전력을 수도권으로 끌어오기 위한 것이다. 수도권 도시부도로의 HVDC 매설과 전기도로(electric road)의 시공 테스트 베드 구축이 필요하다. 4. 관련계획 시사점 스마트도시 계획, 교통 인프라 계획, 국가전력망 계획을 아우르는SOC 건설 계획이 미비하다. 스마트도시와 교통 인프라를 건설할 때 전력망을 동시에 건설한다면 관련 비용을 크게 절감할 수 있다. 첫째, 제10차 장기 송변전 설비계획의 ‘직류 전력망(HVDC)’은 지하 매설이 가능하므로 국가 간선 도로와 철도망 개설 사업과 병행할 수 있다. 지하 매설을 한다면 콘크리트 구조물 초기 비용은 조금 들겠지만, 전주기적으로 상당한 비용 절감 및 국가 경쟁력 강화가 예상된다. 또한, 무엇보다도 전기차 충전소 등에 신재생에너지의 효율적인 송배전이 가능하다. 이러한 이유로 미국 교통부에서는 도로에 매설하는 직류전력망(HVDC) 연구 개발을 통해 전기차 대중화 시대를 앞당기고 있다. 우리나라에서도 해상풍력 무탄소 에너지를 도시로 끌어오는 직류전력망과 10×10 국가간선도로 건설 확장 계획을 연계 결합할 수 있다. 둘째, 국가전력망과 국가간선도로망 건설이 지역 민원으로 인하여 적시에 건설되지 못하고 있다. 전력망 사업을 도로망 사업과 병합하면, 전력망 개별 사업으로 추진할 때보다 건설시기가늦춰지는 것을 막을 수 있다. 전력망이 수도권으로 적시에 연결되지 못해서 생기는 사회적 비용과 산업 발전 정체를 해소해야 한다. 교통 용량과 동시에 무탄소 전력의 송배전 능력도 늘릴 수 있어야 전기차를 미래산업 성장동력으로 키울 수 있다. 제4차 스마트도시 종합계획을 스마트 그린지역(smart greenregion) 개념으로 개선하고, ‘제2차 국가도로망 종합계획’과 ‘제10차 장기 송변전 설비계획’을 융합한다면 전기차를 미래 성장동력으로 계속 키울 수 있다. 또한, 도로, 전력망 개별 구축 비용을 절감하면서, 각종 민원을 해소할 수 있을 것이다. 셋째, 도시와 지역을 연결하는 도로, 철도 사업을 ‘플랫폼’으로 연결하고 이용자 데이터 수집 인증(MRV: Monitoring, Reporting,Verification)을 통해서 기본사업 대비 옵션사업의 탄소중립 크래딧을 확보할 수 있다. 2026년부터는 우리나라 기업이 유럽에 제품을 수출하고자 한다면 탄소세에 해당하는 크래딧을 구매해야 한다. 이왕이면 국내에서 만들어진 크래딧을 구매하는 것이 기업과 국가에게 모두 이익이 될 수 있다. 국내에서 매년 약 14조 원의 정부 재정을 투입하여 수행하는 인프라 사업에서 자발적 탄소 크래딧을 확보할 수 있다. 대안 분석 1. 미래 10x10, 6R2 기반 모빌리티 인프라 기술 10x10, 6R2을 활용한 모빌리티 친화적 인프라 구축 방안을 검토하였다. 먼저, 1차 사전인터뷰 전문가 조사를 통하여 모빌리티 친화적 인프라 기술 종류에 대하여 조사하였다. MicroMobility 전용도로, 전기차 충전 인프라, 수소차 충전 인프라,미세먼지 저감도로, 탄소포집 녹화도로 등이 제시되었다.2차 설문조사에서 도로교통 부문 탈탄소화를 위해 초단기적(3년 이내)으로 긴급한 부문에 대하여 조사하였다. 탈탄소화(CO2 배출량 감소 부문)를 위해서 초단기적으로 긴급한 부문은 전기차 충전 인프라의 기술 개발이라는 답이 46.7%였다. 2. 전기차 충전인프라 구축 대안 검토 1차 사전 조사를 통하여 전기차 충전 인프라 구축의 한계를 밝혔다. 전기차의 충전시간을 낮추면서 전기차 주행거리를증가시키는 방법은 전기차 배터리의 무게를 줄이는 것이다.이를 위해서는 도로에 충전시설을 매설하는 방법이 있다. 이는 도로건설산업, 전력산업, 전기차 산업, 교통운영관리 사업을 융복합하는 것이다. 2차 설문조사에서 전기차 보급의 장벽인 ‘충전 인프라 부족과배터리 수명의 한계’를 보완하는 도로 인프라 기술로서 ‘무선충전도로’ 개발이 게임체인저가 될 수 있을지에 대하여, 응답자의 60.0%가 무선충전도로 개발이 필요하다고 응답하였다. 대안 평가 1. 기존 주유소의 고속충전기: 지점서비스(point service)형 충전인프라 지점서비스형은 전기차 교통량을 중심으로 전기차 충전 인프라를 운영하는 것을 말한다.한국에는 약 2,500만 대의 차량이 등록(2022년 기준)되어 있으며, 이 중에서 승용차가 약 2,000만 대가 등록되어 있다.2023년 현재 전국에 전기차는 47만여 대, 전기차 충전기는 24만여 기다. 이 중 급속 충전기는 2만 5,000기, 완속 충전기는 21만 5,000기다. 정부는 2030년까지 수송 부문 국가 온실가스 감축 목표에 따라 전기차 총 420만 대, 충전기 123만 기를 보급하기로 했다. 2030년 기준 급속 충전기(50~100 kW,30~60분)는 14만 5,000기, 완속 충전기(40 kW 미만, 4~8시간)는 108만 5,000기가 보급되어야 한다. 초급속(100 kW 초과, 30분 이내)는 순수한 민간사업자가 진행하고 있다. 지점 서비스형 충전 인프라의 경우에는 고속도로 휴게소 초급속 충전이 필요하다. 고속도로 이용 차량 100대 당 1대의 초급속 충전(350 kWh급의 슈퍼차저)이 필요하다. 차량 2,000만 대가 운행된다면, 20만 대의 슈퍼차저가 필요하다. 1기당 1억 원이 소요된다면 20조 원 수준의 금액이 필요하다. 여기서 고속 충전소(소위수퍼차저)는 120 kW급을 가정하였고, 스웨덴 Lund대학에서 제시한 충전 용량 킬로와트당 약 80만 원을 기준으로 하였다.지점 서비스의 경우에는 전기차는 80 kW 용량의 배터리를 장착해야 하며, 선형 서비스에 비해서 타이어 소모와 도로포장 파손이 더 많아서 시민, 기업, 국가 모두에게 비용이 가중된다. 배터리 용량은 2024년 기준 LG에너지솔루션에서 생산하는 순수 전기차 80 kWH를 기준으로 산정하였다. 지점 서비스형 충전 인프라를 구축한다면 전기차는 80 kWh의 배터리 용량이 필요할 것이다. 선형 서비스(linear service)형 충전 인프라, 즉, 무선충전 도로를 기반으로 한 충전 인프라를 구축한다면, 전기차 용량은 20 kWh이면 충분하다.골드만삭스의 2025년 전기차 배터리 가격 전망을 보면 kWh당 약 10만 원 수준으로 예측한다. 2. 전기도로(electric road) 건설: 국가 간선도로망의 전동화 전기도로는 도로에 무선충전기를 매립하는 것을 말한다. 즉,전기차와 함께 국가 간선도로망을 전동화하는 것이다. 국가간선도로망(2022년 현재 약 31,200 km)은 남북 10축, 동서 10축으로 개편된다. 간선도로망의 도로포장 덧씌우기 공사는10년에 1번 정도 이루어진다. 전기도로(electric road)는 전기차 배터리의 무게를 1/5로 줄이면서 전기차를 더 오래 더 멀리 달리게 할 수 있다. 국가 간선도로망의 목표는 전국 어디에서는 30분 이내에 간선도로망을 이용할 수 있게 하는 것이다. 국가 간선도로망을 전기도로로 개발하자는 관점에서 본다면 전기차는 30분 이상만 유지할 수 있는 배터리를 장착하면 된다. 즉, 차량의 무게가 감소하는 만큼 도로 관리 비용이 절감되며 탄소가 절감될 수 있을 것이다. 미래 국가 간선도로망은 전동화를 중심으로 무선 충전되는버스전용차로와 화물트럭 도로 자율주행 전용차로 등 모빌리티 전동화 서비스가 급속히 확산될 것이다. 전기차 배터리를 작고 가볍게 하는 전기도로 건설은 2050 탄소중립의 신성장동력이 될 수 있다. 전기도로는 1개 차로당 1 km당 약 13억 원으로 추산된다. 우리나라 간선 도로 중에서 약 20,000 km(고속도로와 일반국도 도로 연장)에 양방향 설치한다면 총 52조 원이 소요된다. 단, 2022년 미국에서 무선충전도로 시험연구에서는 1.6 km 설치에 약 170억 원이 소요되었다고 한다. 시험차량에 설치되는 고가의 무선충전기 등 각종 시험장비와 전력망 공급, 시험차량 제작 및 연구개발 비용이 포함된 금액이다. 전기도로는 전기차가 도로를 달리면서 주기적으로 충전해 주기 때문에 지점 서비스에 비해 1/4의 용량을 가진 배터리를 운영해도 된다. 전기도로를 보유한 국가와 시민 전기차 대중화를 위해서는 범위 불안을 해소해야 한다. 그 근본적 해소방법은 전기도로(electric road)다. 전기도로는 전기차 이동 중 자동으로 무선 충전되는 기술이다. 전기도로 없는 전동화는 어떻게 될까? 먼저, 당국은 고속도로 휴게소마다 많은 수의 고속 충전기를 설치해야 할 것이다. 시민들은 장거리 주행을 위해 배터리 용량이 큰 차량을 선호하게 될 것이다. 그만큼 도로포장은 더 파손되어 세금이 도로보수에 사용되고, 폐배터리는 크게 늘어나 사회적 비용은 증가하게 될 것이다. 반면, 전기도로를 보유한 국가의 시민들은 보다 싸고 가벼운 전기차를 보유할 수 있게 된다. 전기도로가 있으면, 전기차배터리 용량이 전기도로가 없을 때보다 25% 이하로 감소하기 때문이다. 도로는 덜 파손되고, 폐배터리는 그만큼 감소하게 될 것이다.지금처럼 전기차 도입 초기에는 고속충전기를 도입하는 것이 타당하지만, 일정 수준으로 전기차가 증가하면 전기도로도입을 고려해야 한다. 전기도로 없이 충전기 지점 서비스만으로는 교통정체 상습구간이나 정체시간대에 전기차 충전 수요를 감당하기 어려울 것이다. 전기도로는 전기차 충전소의 지점 서비스가 부족하거나 어려운 구간을 보완하는 기술이다. 전기도로는 도시부의 특정 상습 정체 구간의 탄소중립을 위해 경쟁적 우위를 점유할 수 있다.(참조: Stefan Tongur, 2018)또한, 전기도로는 도시와 지역을 연결하면서 탄소를 감축하는 ‘스마트 지역(smart region) 사업모델이다. 예를 들어, 평택항과 서울 간 상시 정체 구간에 전기도로를 건설한다면, 수도권 전역에 관련산업을 키울 수 있다. 즉, 시민에게 인센티브를 지급하고, 도로관리자는 비용을 절감하며, 전력공급자는탄소중립 ESS(에너지저장시스템)를 확보하고, 기업들은 탄소감축 크래딧도 확보하는 ‘전기도로 신산업’이 탄생하게 될 것이다. 또한 전기도로는 고속도로 통행료 시스템과 함께 운영할 수 있다. 도로 유지관리에 드는 막대한 예산을 사용자 부담 원칙으로 합리화할 수 있다는 장점도 있다.따라서, 전기도로는 기업에는 새로운 기회, 국민에게는 교통비 절감, 국가에는 탄소중립 NDC 달성에 기여하게 될 것이다. 전기도로는 교통의 전동화와 함께, 동시에 노후화된 도로를 정비하고, 미래 성장 동력 개발에 일조할 수 있다. ――――――――――――――――― 참고자료 관계부처합동(2021) 2050 탄소중립 시나리오(안). • 국토교통부(2022) 모빌리티 혁신 로드맵. • 관계부처합동(2023) 탄소중립 녹색성장 국가전략 및 제1차 국가 기본계획. • 국토교통부(2021) 제2차 국가도로망종합계획(2021~2030). • 국토교통부(2021) 제4차 국가철도망구축계획(2021~2030). • 국토교통부(2024) 제4차 스마트도시 종합계획(2024~2028) 수립을 위한 공청회 자료. • 백남철(2022) 시간을 잡는 방법, 대학신문. • 백남철, 류승기(2023) 미래 첨단 모빌리티 인프라 구축, 2023 ITS 학술대회. • Stefan Tongur (2019) The role of business models in the transition toElectric Road Systems, https://www.nordicenergy.org. • Stefan Tongur (2018) Preparing for takeoff: Analyzing the developmentof electric road systems from a business model perspective (Doctoraldissertation, KTH Royal Institute of Technology). • Intelligent Transport (2020) Electric road systems and theSwedish evolution, https://www.intelligenttransport.com/transportarticles/106866/electric-road-systems-and-the-swedish-evolution. • The Loop Team (2020) Overcoming electric vehicle range anxiety 도로교통연구본부 게시일2024-04-29 조회수 1236
• 유인 우주기지건설 기술로드맵 추진방향 및 기술분류체계 설정 유인 우주기지건설 기술로드맵 추진방향 및 기술분류체계 설정 ▲ 정준수 KICT 건축연구본부 수석연구원 들어가며 1969년 인류를 달에 보냈던 미국 NASA는 50년 만에 달에사람을 보내기 위해 2019년부터 본격적으로 세계 21개국과함께 아르테미스 프로그램을 추진하고 있다. 유럽우주국(ESA)은 2040년까지 달 남극 근처에 100여 명의 탐사대원들이 상주할 수 있는 ‘Moon Village’ 건설계획을 발표하였다. 중국과 러시아는 달 연구기지 계획을 공동으로 추진하고 있다. 심지어 일본도 2019년에 우주기지건설을 위한 정책, 전략, 기술로드맵을 발표했다. 국가기관뿐만 아니라 민간기업에서도 발사체를 개발하면서 우주기지와 도시를 꿈꾸고 있다. 우리나라는 2022년 10월에 기술 패권경쟁 시대에 미래 성장과 경제 안보에 기여할 12대 국가전략기술을 발표하였는데, 여기에는 ‘우주항공·해양’이 포함되었다. 11월에는 대국민 공청회를 통해 2045년 우주경제 글로벌 강국 실현을 위한 제4차 ‘우주개발진흥 기본계획’을 공개하였다. 2032년 달착륙, 2035년 달기지 참여, 2045년 화성 착륙, 2050년 유인수송이 굵직한 일정들이다. 지금까지 우리나라는 우주 산업의 중장기 지원체계를 마련하고 빠르게 역량을 축적해 왔으나, 정책·기술·투자·산업 전반에서 우주 선진국 수준에 못 미치고 있다. 국내외 상황 변화에 맞추어 건설 분야 우주기지 핵심기술 개발 및 미래 우주기지건설 구축 로드맵 수립이 필요하다. 우리는 다가올 우주 경제 사회에 대응하여 달 및 화성에서의 건설기술을선제적 확보를 통해 국제적인 경쟁력 확보를 위해 유인 우주기지 건설기술 로드맵에 대한 고민을 시작할 시점이다.이에 한국건설기술연구원에서는 토목 부문뿐만 아니라 건축부문 전문가들까지 합류하고 국내외 전문가 그룹과 협업을통해 유인 우주기지건설을 위한 기술로드맵을 구축을 위한연구를 올해부터 시작하였다. 이 글에서는 현재 연구 중인 기술 로드맵의 첫 모습을 소개하는 데 의미를 두고자 한다. (1) 메가트렌드 분석 STEEP 분석을 통해 트렌드와 주요 영향 및 시사점을 도출함으로써, 국제사회 및 사회경제적인 우주개발 추진압력이작용하고 있고 경쟁적 상황에서의 기술력 확보가 중요한 시점임을 확인하였다(그림 1 참조). (2) 글로벌 프로젝트 분석 및 국내외 산업생태계 분석 뉴 스페이스 환경과 신 냉전으로 인한 국가 간 기술력 확보경쟁상황에서 첨단기술의 확보는 국가 경쟁력 향상의 주요요소이며, 선진국은 우주기술 확보를 위한 대규모 투자를 단행하며, 산업의 지속성을 유지하기 위한 지속적인 우주산업육성 및 탐사계획을 진행 중이다. 또한 대규모 자원이 소요되는 우주탐사에 민간 기업의 협력과 참여가 확대되어 신산업 생태계를 형성할 전망이며, 심우주통신, 항법기술, 착륙선및 로봇 등 관련 우주산업도 부상하고 있다. (3) 환경적 이슈 분석 인간이 우주 환경에서 거주하기 위한 ‘최소’ 환경 조성을 위한 기술을 도출하고자 우주환경에서의 건설 및 인간 거주를위해 고려해야 할 환경적 이슈를 검토하였다(그림 2 참조).천문 및 우주과학 분야의 전문가 의견과 제공 자료를 기반으로 문제점을 분석하였고, 각 이슈에 대응하기 위한 기술을발굴하고 있다. 해당 기술 발전 양상 및 개발 시점의 확정을고려하고 있으며, 일부 기술의 경우 아직까지 미구현 상태의필요기술도 포함하고 있다. 유인 우주기지건설 기술로드맵 추진 방향 설정 종합적인 유인 우주기지 건설 기반 확보를 위한 임무중심형R&D를 지향하고, 기술 분류체계 기반의 기술 수요조사를 실시하여 유망기술을 발굴하고 글로벌 기술 선도그룹과의 네트워킹 속에서 필요기술의 검증 및 국제협력 의제 도출을 하고자 한다. 유인 우주기지 건설을 위한 기술분류체계 설정 국외의 우주 탐사로드맵 및 기술로드맵을 기반으로 건설 요소를 판별하여 기술분류체계를 설정하였다. 미국항공우주국(NASA)의 Technology Taxonomy 2020, International SpaceExploration Coordination Group(ISECG)의 탐사로드맵, 유럽우주국(ESA)의 Terrae Novae 2030+, 일본 문부성의 우주비전 2050 등을 벤치마킹하여 필수적인 기술군을 우선적으로발굴하였고 우리나라 우주기술로드맵 3.0과도 연계하고 있다. 향후 해당 분류 이외에 필요하다고 판단되는 기술들을 추가로 발굴하여 기술분류체계 고도화 시 추가할 계획을 가지고 있다. ――――――――――――――――― 참고자료 • 정준수, 김한샘, 조현미, 김홍섭, 최경철, 채지용, 최영한(2023). 유인우주기지 건설 기술로드맵 구축을 위한 방향 설정 연구, 한국항공우주학회 2023년도 추계학술대회 논문집, November 16, p.92 • 정준수 외 SA팀(2023). 유인 우주기지건설 핵심기술 협력개발(1차 연도), 착수단계 발표평가자료, November 20 건축연구본부 게시일2024-03-22 조회수 1332
• 미리보는 건설정보 플랫폼 추진 동향 미리보는 건설정보 플랫폼 추진 동향 ▲ 김태학 KICT 미래스마트건설연구본부 수석연구원 들어가며 작년 5월부터 시작한 윤석열 정부는 ‘다시 도약하는 대한민국, 함께 잘 사는 국민의 나라’를 국정 비전으로 110대 국정과제를 발표했다. 국정과제의 대표적인 화두는 단연코 ‘디지털’이며 모든 데이터가 연결되는 세계 최고의 디지털플랫폼정부 구현과 공공기관 혁신을 통한 질 높은 대국민 서비스를표방하였다. 국토교통부는 그림 1, 2와 같이 현재 건설, 교통물류, 도로, 철도, 항공 등 여러 분야에 걸쳐 200여 개의 정보시스템을 운영하고 있다(국토교통부 정보시스템 가이드북,2022). 이러한 시점에서 건설 디지털화를 위해 전 분야에서다양한 정책들이 추진 중이다. 정부는 디지털플랫폼 정부를 표방하면서 스마트건설, 디지털 혁신 및 데이터 활용 등에 대한 정책적 지원을 확대하고 있으며, 디지털 중심으로건설 분야 관련 기술발전 로드맵, 전략 및 법정계획을 수립중이다. 이 글에서는 국토교통부가 향후 추진 예정인 건설정보 관련플랫폼과 더불어 조달청에서 추진하고 있는 공공건설 디지털 플랫폼의 구축 추진 동향을 소개하고자 한다. 조달청 공공건설 디지털 플랫폼 추진 동향 토목공사의 경우 공사비 데이터의 부족으로 건축공사에 비해공사비를 예측하는 서비스가 제한적이다. 이에 따라 설계-시공간 입찰·계약 단계에서부터 WBS(Work BreakdownStructure) 내역서의 관리를 통해 토목공사의 세부 공종별 공사비를 실시간으로 파악함으로써 공사비 분석 및 예측이 가능하다. 그 일환으로 조달청은 2019년 공사원가통합관리 체계 재구축을 위한 ISP(정보화 전략계획)를 수행했다. 이에 더해 4대 전략과제1를 도출하고 3단계로 진행하고 있다. 단계별 진행 로드맵에 따라 2022년 유형별 건설공사의 적정공사비 산정을 목표로 공사원가통합관리시스템을 재구축하고 현재는 공공건설 디지털플랫폼을 확산하기 위한 작업을 진행하고 있다. 향후 조달청이 추진하는 공공건설 디지털플랫폼의확장·운영 시 공사비 분야뿐만 아니라 공정관리 분야의 기준 제시, 건설 전 생애주기 간 디지털 데이터 환류 체계 마련,디지털 데이터의 활용 방안 발굴 등을 도모할 수 있을 것으로기대된다. 건설사업 통합 정보플랫폼 구축 추진 동향 건설공사는 생애주기별 복잡하고 다양한 정보를 생산한다.하지만 과정별로 생성된 데이터에 대한 관리와 상호 연결성이 부족한 현실이다. 이러한 문제점을 해결하기 위해 국토교통부는 2023년부터 단절된 건설정보를 통합하고 수요자가편리하게 활용할 수 있는 정보이용 체계를 구축하기 위해 그림 4와 같이 건설산업 통합 정보플랫폼을 구축할 계획이다.분절된 건설데이터를 연계·통합하여 건설행정을 간소화하고 새로운 서비스를 위한 기반이 필요한 시점에서 공공 부분의 데이터 통합 및 표준화와 ‘구조물’ 정보를 중심으로 통합하기 위한 방안을 현재 수립 중이다. 국토교통부 소관 시스템 중 건설 활동 주체(사업자, 기술자) 및 생산 활동(용역, 공사) 데이터를 관리하는 용역, 시공, 인력, 유지관리 분야별 14개 시스템을 선정하여 통합플랫폼 추진 시 필요한 데이터,통합, 서비스 운영, 제도로 구분하여 수요조사 및 플랫폼 구축 방안 전략 수립 등의 연구가 건설산업정보원(KISCON) 주도하에 진행되고 있다. 기반시설통합관리시스템(기반터) 구축 추진 동향 기반시설통합관리시스템(기반터, www.inframanage.go.kr)의 경우 「기반시설관리법」 제16조(기반시설 관리시스템 구축·운영)를 근거로 국가기반기설2의 현황·유지관리 등정보를 통합 관리·활용하고, 분석 기능을 제공함으로써 관리주체 등의 유지관리 및 국가 재정지원에 대한 의사결정을 지원하기 위해 2020년 5월부터 추진되고 있다. 2023년 현재 FMS(시설물종합관리시스템), KISCON(건설산업지식정보시스템), 서울시 기반시설관리시스템, BMS(교량통합관리시스템), BTI(도로 교량 및 터널 현황정보시스템) 등과시범운영을 하여 2024년 4월부터 본격적인 운영을 시작할계획이다. 주요 사용자는 기반시설 관리기관(중앙정부기관, 지자체, 민간 등), 유관기관, 국민 등이며 주요 기능은 다음과 같다. 행정기능 관리주체 등의 기반시설 관리·실행계획 수립, 기준 관리,실태조사 등 제도 이행 지원(업무 절차 온라인化, 정보 제공 등) 분석 기능 기반시설LCC 분석(생애주기 비용,유지관리·성능개선 효과), 분석정보 관리(분석 DB, 통계), 기반시설 보고서(현황,성능, 비용) 등 연계 기능 15종 기반시설 개별 시스템과의 정보 연계 이러한 체계가 구축되면 시스템 간 데이터 통합을 통한 시설 정보 고도화 및 공동 활용, 관리주체 등이 여러 시스템에 자료를 중복 제출하는 행정부담 감소, 기반시설 생애주기에걸친 분석, 통계 정보를 관리주체 등에 제공 등의 기대효과가 예상된다. 맺음말 작년 10월 카카오 사태와 더불어 최근 정부 행정망 장애로행정 및 민원서비스가 마비되어 서비스를 제대로 활용할 수없는 일들이 발생하였다. 아무리 좋은 데이터가 제공되어도활용하고자 하는 국민이 혼란에 빠질 정도의 사태를 미연에방지하기 위한 운영상 필요한 네트워크, 저장 등의 장비 관리 지침과 가이드, 비상대책에 대한 점검도 필요한 시점에있다. 즉 시스템이나 운영체계에 대한 유지관리와 더불어 위기관리에 대한 매뉴얼을 재정립해야만 정부가 표방하는 세계 최고의 디지털플랫폼 정부가 될 것으로 기대된다. ――――――――――――――――― 참고자료 • 국토교통부 (2022), 2022 국토교통부 정보시스템 가이드북 • 국토교통부 (2022), 22 건설정보표준 운영 및 유지보수, 한국건설기술연구원, pp.272 ~279 • 대한경제 (2023, 4월 19일), 건설산업 빅데이터 위한 통합 플랫폼 구축 나선다, • https://www.dnews.co.kr/uhtml/view.jsp?idxno=202304181109559380524 • 토목신문 (2023, 7월 7일) 2030년까지 모든 공공 건설사업 정보 ‘디지털화’, http://www.cenews.co.kr/news/articleView.html?idxno=13803 미래스마트건설연구본부 게시일2024-03-22 조회수 1049
• 자연기반 탄소 흡수원 현황 및 확보 자연기반 탄소흡수원 현황 및 확보 ▲ 윤상린 KICT 환경연구본부 수석연구원 들어가며 기후변화에 관한 정부간 협의체(IPCC) 5차 보고서에 따르면기후변화에 따른 기온과 해수면 상승으로 생명과 재산 피해, 식량과 물 부족, 공공서비스 기능 상실, 생물 다양성 및자연환경 훼손 등 주요 4대 위험이 증가할 것으로 전망하였다. 이에 대하여 각 국가는 온실가스 배출 규제를 강화하였다. 세계 7위의 온실가스 배출국가인 대한민국은 수정된‘2030 국가 온실가스 감축 목표(NDC, Nationally DeterminedContribution, 2021)’를 발표하였고 산업계를 포함한 사회 전반적으로 탄소 감축을 위한 노력이 요구되는 시점이 도래하였다(Takahiko H. et. al., 2014). 전 세계적으로 이산화탄소 증가에 따른 기후변화에 대비하기 위해서 탄소저감 및 중립을 위한 많은 정책적·기술적 노력이 진행되고 있다. 2016년 파리협약에서는 120여 개 국가가 2050년까지 이산화탄소 배출량을 줄이고, 배출한 이산화탄소를 흡수해 배출량을 제로로하는 탄소중립 목표를 공유하고 이를 발효했다. 우리나라에서도 ‘2050 탄소중립 시나리오’를 발표했다. 탄소중립을 실현하기 위해서는, 온실가스의배출량을 줄이는 것이 일차적으로 중요하겠지만, 그것만큼중요한 것이 이미 배출된 온실가스를 흡수해서 탄소배출을상쇄하는 데 있다. 이에 자연기반 탄소흡수원이 중요한 역할을 한다. 자연기반 탄소흡수원 탄소는 자연상태에서 저장환경에 따라 브라운카본(화석연료기원의 온실가스), 블랙카본(불완전 연소에 의한 그을음), 그린카본(육상식물의 광합성 작용으로 저장되는 탄소), 블루카본(해양 및 연안의 식물에 의해서 격리 및 저장되는 탄소)으로 분류되고 있다. 여기서 그린카본(Green carbon)과 블루카본(Blue carbon)이 대표적인 탄소흡수원의 의미를 갖는다.육상의 산림에서 흡수하는 탄소인 그린카본은 식물의 생체량이나 삼림, 열대 및 아열대 지역의 대규모 경작지(플랜테이션), 농경지, 목축지 등의 토양에 저장된 육상의 탄소를 의미한다. 산림환경은 지구 전체 광합성량의 약 75%를 차지하고 육상생태계에서 고정하는 탄소량의 80%와 토양에서 고정하는 탄소량의 40%가 산림생태계에서 고정되고 있으며대기와의 탄소 교환량이 매우 크고 기후변화 및 지구 탄소순환에 민감하게 작용한다(윤영한 등, 2022). 연안 또는 연안 습지에 분포하는 식물과 퇴적물을 포함하는 생태계가 격리 및 저장하고 있는 탄소를 블루카본이라고 한다. 연안지역은 강이나 호수, 바다를 따라 잇닿아 있는육지로 우리나라의 대표적인 블루카본 흡수원으로는 갯벌이 이에 속한다. 연안습지의 식물과 퇴적물에는 어패류, 잘피(seagrass), 염생식물 등 바닷가에 서식하는 해양생물과 맹그로브숲, 염습지와 잘피림 등이 포함된다. 이러한 요소들은모두 지속적으로 대기 중 이산화탄소를 흡수하여 저장하는역할을 한다. UN의 ‘블루카본-건강한 해양의 탄소 포집 역할’ 보고서에 따르면 연안 지역은 탄소 흡수 속도가 육상 생태계보다 최대 50배 이상 빠르고 수천 년 동안 탄소를 저장할 수 있어 지구온난화가 심각한 문제로 떠오른 현재, 크게주목받고 있다(UN, 2009). 국내 탄소흡수원의 여건과 전망 그린카본의 대부분은 산림환경에 의해 탄소흡수가 이루어진다. 국내 산림의 이산화탄소 순흡수량은 약 4,050만 톤(’20년)으로 국가 배출량(656백만 톤)의 6.2%가 상쇄되는 것으로 조사되고 있다. 그러나 2008년 이후부터는 감소 추세의 경향을 나타내고 있다(그림 1). 이는 31~50년생 숲이 전체산림의 2/3를 차지하는 불균형한 나이 분포와 산불, 산사태, 병충해 등 산림재해가 대형화·빈번화되고 있어 탄소흡수량은 감소하고 있다.우리나라의 대표적인 블루카본 흡수원은 연안 지역의 갯벌이대표적이다. 우리나라 갯벌의 총 면적은 국토 대비 2.5%를 차지하며, 그 넓이가 무려 2,482 ㎢에 달한다. 우리나라의 갯벌은 약 1,300만 톤의 탄소를 저장하고 있으며, 연간 최소 26만톤에서 최대 49만 톤의 탄소를 흡수하는 것으로 보고되고 있다(Jong Seong Khim et. al., 2021). 이는 자동차 20만 대가 내뿜는 양에 해당하며 최대치 기준으로 30년 된 소나무 약 7,340만 그루가 한 해 동안 흡수하는 이산화탄소와 비슷한 양으로 보고되고 있다. 그러나 갯벌이 간척 사업, 개발 등의 이유로점점 소실되거나 오염되고 있으며 2018년에 조사한 갯벌 면적(2,482 ㎢)은 1987년에 비해 약 20% 정도 줄어들고 있다(그림 2). 육상/연안 연계형 탄소흡수원 확보 습지는 지역적으로 육상 및 연안 지역에 존재하는 탄소흡수원으로 지구 지표면의 약 6%를 차지하고 있다. 습지는 밀물 때 잠기고 썰물 때 드러나는 연안습지(갯벌 포함)와 하천, 호수, 산지 등에 발달한 내륙습지 그리고 인공적으로 만든인공습지로 분류할 수 있다.습지 환경은 수초류, 어류, 조류, 육상동물 등 다양한 생명체들이 생태계를 이루고 서식 환경을 제공해 생태계적 가치를가지고 있다. 그리고 다양한 미생물들로 탄소흡수를 위한 식물의 식생에 큰 영향을 미친다.일반적으로 식물이 생명을 다하면 육상에서는 미생물에 의해 분해돼 다시 이용 가능한 물질순환으로 이어지지만, 습지에서는 분해가 잘되지 않아 퇴적물(이탄, 泥炭)로 남게 된다. 이탄층에서는 분해속도가 늦어 다량의 탄소를 저장할 수있어 탄소흡수량은 숲에 비해 약 50배가 뛰어나다고 알려져있다(이재원, 2021). 습지는 지역/지형학적인 관점에서 볼 때 탄소흡수원으로 매력적이다. 먼저 물과 육지가 만나는 지점에 위치해 다양한생물종의 서식처가 되고, 육지로부터 퇴적물을 공급받기 좋으며 육지의 홍수 등 재난의 파괴력을 순화함과 동시에 연안지역의 침식 방지에 효과가 있다. 또한 습지 지역 일대의 관점에서 볼 때도 온도와 습도 등 국지적인 기후 조절 기능으로 기후변화 완화효과가 있다.이런 이점에 있어 습지는 탄소흡수원으로 매력적이다. 또한육상과 연안의 탄소흡수원을 연결하는 생태축 역할로 기존탄소흡수원 감소에 대한 완화 효과를 기대할 수 있다. 맺음말 탄소중립 실현은 미래세대에게 대한 현재를 살아가는 모든인류의 과제이다. 이에 우리는 급격하게 파괴되어 가는 탄소흡수원의 생태학적 복원 및 신규 탄소흡수원 확충을 통해 탄소 중립 실현의 기반을 만들어 가야 할 것이다. ――――――――――――――――― 참고자료 • Takahiko H., Thelma K., Kiyoto T., Nalin S., Baasansuren J.,Maya F., and Tiffany T. (2014) 2013 Supplement to the 2006IPCC Guidelines for National Greenhouse Gas Inventories:Wetlands, IPCC Publishing, Switzerland. • 윤영한, 윤상린(2022) 하천습지의 탄소흡수원 조사를 위한 산업용 드론기반의 지형조사 방법론 연구. • UN(2009) 블루카본-건강한 해양의 탄소 포집 역할. • 산림청(2023) 제3차 탄소흡수원 증진 종합계획 (2023~2027). • Jong Seong Khim et al. (2021). The first national scaleevaluation of organic carbon stocks and sequestration ratesof coastal sediments along the West Sea, South Sea, andEast Sea of South Korea, Science of The Total Environment. • Jongseo Yim. et al. (2018) Analysis of forty years long changesin coastal land use and land cover of the Yellow Sea: Thegains or losses in ecosystem services. • 이재원(2021) 탄소중립 실현, 그리고 습지의 역할과 중요성. 환경연구본부 게시일2024-03-22 조회수 1986
• 미세먼지 걱정 없어요! 안전하고 조용한 교실 실내 환경 구축 미세먼지 걱정 없어요! 안전하고 조용한 교실 실내 환경 구축 - 교실 실내 소음을 해결한 중앙공급 냉난방·청정·환기장치 개발 - 세계 최초 식물 토양 정화장치 및 실내 기류제어 기술 등을 수덕초에 적용 한국건설기술연구원(이하 KICT)은 학생들을 위한 미세먼지로부터 안전하고 조용한 교실 환경 유지 관리 시스템을 개발했다. 개발된 시스템은 안전하고 청정한 공기를 교실에 공급할 수 있으며, 동시에 공기 조화기 소음을 최소화하여 40 dB이하로 상시 유지할 수 있다. 세계보건기구(이하 WHO)에서는 2013년 미세먼지를 1군발암물질로 분류하였다, 미세먼지는 학생들의 몸에서 염증반응을 일으켜 천식, 호흡기, 심혈관계 질환 등을 유발할 수 있다. 또한, 질병관리본부에 따르면 미세먼지 입자크기가 2.5 ㎍/㎥ 이하인 초미세먼지(PM2.5)는 농도가 10㎍/㎥ 증가할 때마다 폐암 발생률이 9% 증가한다.이에 교육부는 2018년 4월에 학교 고농도 미세먼지 대책을 발표한 바 있다. 학교에 초미세먼지 기준을 신설하였고(직경 2.5 μm 이하 먼지 24시간 평균 35 ㎍/㎥이하), 2021년까지 전국 모든 학교에 공기 정화 장치를설치하였다. 그러나 초미세먼지 농도는 활동이 많은 학생들에게는 최대한 줄이는 것이 필요하며, WHO에서는24시간 평균 15 ㎍/㎥로 2021년에 강화된 권고기준을 제시하고 있다. 일반적인 교실에는 미세먼지 저감을 위한 공기청정기를비롯하여 별도의 냉난방기가 각각 설치되어 있다. KICT환경연구본부 연구팀은 공기 청정, 냉난방 및 환기 기능을 모두 수행할 수 있는 고성능 공기 조화기와 기류 제어 시스템을 개발했다. 개발된 공기 조화기는 산화아연코팅을 통한 항균·항바이러스 필터를 포함하고 있어, 교실에 살균된 안전한 공기를 공급할 수 있다. 또한, 개발된 기류 제어 시스템은 교실로 공급되는 청정 공기를실내에 균일하게 분포시킬 수 있도록 환기 디퓨저(배기구)의 위치를 최적 설계하였다. 낮은 에너지를 사용하면서 교실 내부의 미세먼지를 상시로 저감할 수 있는 식물 토양 정화 장치 또한 포함하고 있다. 식물 토양 정화 장치는 식물의 잎뿐만 아니라 토양 자체도 미세먼지를 제거하는 필터로 이용된다. 특히 토양층사이로 실내 공기를 통과시켜 미세먼지를 고성능으로 포집하는 방식은 세계 최초로 시도되었다. 토양층을 공기 정화 필터로 사용하면, 약 40%의 탁월한 미세먼지 정화 효과를 나타낸다. 건조한 겨울철에는 토양의 수분 함수량 덕분에 쾌적한 실내 습도도 유지할 수 있다. 식물 토양 정화필터를 학교 중앙공급 방식의 냉난방, 청정 공기정화 및환기장치 시스템 일체에 적용한 것은 세계 최초다.KICT 연구팀은 개발된 기술의 성능평가를 위해 2개 교실과 복도를 포함한 학교 실 환경 실증 테스트 베드를 구축하여 약 2년간 성능평가를 진행했다. 공기 조화기 및 기류 제어 시스템 적용 후 미세먼지가 얼마나 감소하였는지 측정했다. 기존 방식인 환기 디퓨저 위치가 교실 천장 상부에 설치되는 경우, 미세먼지 농도 개선을 위해20분이 필요했다. 기류개선 연구를 통하여 교실 복도 측면 바닥에 환기 디퓨저를 설치하였으며, 13분 만에 초미세먼지 나쁨(65 ㎍/㎥)에서 좋음(15 ㎍/㎥)의 상태로 변화하는 것을 확인하였다. 기존 교실에는 공기청정기 등에서 평균 55 dB 이상의높은 소음이 발생한다. KICT는 조용한 학습 환경을 유지하기 위해 소음저감 기술을 개발하였고, 실내 소음을40 dB 이하로 유지할 수 있었다.이에 테스트 베드를 통하여 개발 성능이 확인된 시작품을 충남 예산군 소재의 수덕초등학교 2개 교실에 적용하였다. 개발된 중앙공급 방식의 시스템은 초등학교 외에도 다중이용시설, 사무실 등 공기 정화 장치를 사용하는다양한 시설에도 활용될 수 있다.본개발 성과는 국제학술지인 A t m o s p h e r i cEnvironment(2022년), International Journal ofEnvironmental Research and Public Health(2022년)등에 게재되었다. 또한, 본 연구는 과학기술정보통신부및 교육부의 국가연구개발사업(’19년~’24년)의 예산을지원받아 수행 중이다. 환경연구본부 게시일2024-02-22 조회수 517
• 열수송관 성능개선을 위한 의사결정 시스템 개발 열수송관 성능개선을 위한 의사결정 시스템 개발 ▲ 공명식 KICT 지반연구본부 전임연구원 들어가며 1980년대 후반부터 서울과 수도권 신도시 지역을 중심으로 보급되기 시작한 지역난방시스템은 열펌프, 열교환기 등 열원시설과 열수송관, 순환펌프 등 열수송시설로 구성되어 있다. 이중 열수송관은 핵심적인 열수송시설로 주거 및 상업용 건물에열에너지를 공급하기 위해 도심지 지하에 매설되어 있다. 고온(최대 120℃), 고압(최대 16bar) 조건에서 운영되는 열수송관의 안전성 향상을 위해 지난 30년간 소재 개발, 시공기술 발전이 진행되어 왔다. 다만, ’80~’90년대 시공된 열수송관의 노후화와 당시 소재·시공기술의 단점으로 인해 최근 지속적인 파손·누수사고가 발생하고 있다.열수송관 파손에 의한 피해를 근본적으로 줄이기 위해서는 파손에 의한 피해를 증가시키는 원인(공급온도, 압력 등)을 줄이거나, 파손가능성을 사전에 인지하고 대응하는 것이 필요하다. 전자의 경우 유럽에서 적용 중인 4세대 지역난방 기술(저온,저압)을 도입함으로써 해결할 수 있다. 그러나 저온, 저압조건의 열수송관 운영 시스템을 구축하기 위해 필수적인 열교환성능 향상 기술은 아직 미흡하여 단기간 내 실현 가능성이 낮은 것이 현실이다. 따라서, 열수송관의 파손 가능성을 정량적으로 분석하여 선제적으로 개선작업을 진행하기 위한 의사결정 도구가 필요하다. 한국지역난방공사, GS파워㈜ 등 대규모 집단에너지 사업자들은 자체적으로 구축한 열수송시설 통합정보 및 유지관리 시스템을 통해 시설물 설계, 시공, 유지관리 과정에서 수집되는 정보를 정형화된 디지털 데이터로 관리하고 있다. 구축된 데이터베이스를 기반으로 열수송관의 파손가능성을 정량적으로 분석하는 평가모델을 통해 위험도가 높은 구간을 선별하고, 해당 구간에 대한 성능개선 여부를 판단하는 의사결정 모델을 도입하고 있다. 이 글에서는 지역난방시스템을 40~50년 이상 운영해 온 유럽 선진국의 시스템 운영기술 현황과 국내 집단에너지 사업자들이 열수송관 등 시설물 성능개선을 위해 도입한 의사결정시스템, 그리고 기반시설관리법과 연계한 열수송관 성능평가및 성능개선의 미래 방향성에 대해 소개하고자 한다. 유럽 선진국의 지역난방시스템 운영 및 기술개발 현황 독일, 네덜란드, 오스트리아 등 유럽 선진국은 최소 30년 이상의 지역냉난방시스템 운영 노하우를 보유하고 있으며, 저비용·고효율의 4세대 지역난방 기술을 10년 이상 연구하는 등최신 지역난방 기술을 선도하고 있다.독일 지역난방협회(AGFW)에서는 자산관리도구를 통해 재고관리, 통계적 노후화 모델 및 재료(관종 등) 기반의 서비스 수명 모델 등을 활용하고 있으며 이를 바탕으로 지역난방시스템유지관리 전략을 수립하고 있다. 특히 열수송관의 잔존 수명예측의 정확도와 운영 데이터의 적합한 처리를 위해 노력하고있으며 유럽 또는 독일 내 기후목표 달성을 위해 시스템 평가기준을 강화하고 있다. 독일의 지역난방사업자들은 비용 측면에서 효율적인 열공급시스템을 운영하기 위해 관경과 압력을조절하여 소비자에게 적정한 수준의 유량을 공급하고 있다.단, 유량과 소비자 연결(Service Connection) 개수 및 공급온도와의 상관성을 고려하고 있으며, 특히 4세대 지역난방에 따른 저온수 공급으로 세밀한 운영 노하우가 필요한 상황이다.이에 지난 1년간의 운영데이터를 기반으로 열부하와 온도 변화를 조사하여 개별적, 종합적인 열공급 시스템 운영 방안을 마련하고 있다.독일 율리히연구소(Forschungszentrum Jülich)에서는 열공급뿐만 아니라 전력, 가스 공급체계를 통합한 스마트 에너지 그리드를 운영하여 개별적인 공급체계 운영 시에는 고려할 수 없었던 시너지 창출 효과를 기대하고 있다. 이를 위해 각기 다른 공급체계를 운영할 경우와 통합 공급체계를 운영할 경우를상정하여 각각에 대한 모델링 및 시뮬레이션이 가능한 도구(HeatNetSim)를 개발하였다.네덜란드에서는 기존 천연가스를 활용한 열공급시스템의문제점을 분석하여 지역난방시스템 고도화를 위한 모델(Dynamic GROW)을 개발하였다. 해당 모델은 열수송관의 크기와 배치, 생산주기 등을 전략적으로 구성하기 위해 물리적·비용적 측면을 모두 고려하고 있다.오스트리아 최대 규모의 비영리 연구소인 오스트리아 기술연구소(AIT)에서는 가상의 지역 간 열전달 네트워크(HTN)를구성한 후 각 지역에서 발생한 재생 가능한 열원, 지역 내열공급 네트워크, 열저장 설비를 상호 연결한 경우(연결률90%)와 지역별로 개별적인 지역난방시스템을 운영한 경우각각에 대해 위험 저감 효과를 분석하였다. 그 결과, 지역 간열전달 네트워크를 통해 각 지역이 분리되었을 때 발생할 수있는 위험률(열공급 중단 등)을 저감하는 효과가 나타났다.유럽 기술개발 사례를 통해 에너지 절약과 4세대 지역난방을 결합함으로써 재생에너지를 활용한 저온 열원의 활용성을 향상시키고 고온, 고압조건의 열수송관에 의한 파손피해를 저감할 수 있을 것으로 판단된다. 국내 열수송관 의사결정 시스템 도입 현황 국내 최대 규모 지역난방시스템을 운영 중인 한국지역난방공사는 한국건설기술연구원과 열수송관 건전화 사업 추진방안 연구(2017~2020), 안전관리 기술정보 공유 및 기술교류 업무협약 체결(2021) 등 지속적으로 현장데이터 공유 및의사결정 기술 개발 현장 적용을 통한 협력사업을 이어 나가고 있다. 특히 열수송관을 포함한 열수송망 통합관리시스템인 ‘한난맵’을 2021년부터 운영하여 관리대상 시설물 정보를 손쉽게 파악할 수 있도록 하였으며, 한국건설기술연구원에서 제공한 열수송관 위험예측 기반 의사결정 지원 모델을한난맵에 적용하여 성능개선구간 선정기준으로 활용하고 있다. 이 외에도 GS파워㈜, 서울에너지공사 등 타 지역난방 사업자들 역시 한국건설기술연구원의 위험도 분석 모델을 도입하여 고위험구간 선정 등 의사결정에 활용하고 있다. 열수송관 성능평가 및 성능개선 미래 방향 수도, 전기, 가스 등과 같은 유통·공급시설에 포함된 열수송관은 ‘지속가능한 기반시설관리 기본법(이하 기반시설관리법)’에 따라 안전성, 사용성, 내구성 등을 종합적으로 고려하여 선제적으로 관리해야 하는 기반시설물 15종에 포함되어 있다. 기반시설관리법에서는 시설물의 유지관리 및 성능개선을 위해 최소유지관리기준(동법 제11조), 성능개선기준(동법 제13조)을 설정하고 성능평가(동법 제12조)를 실시해야 함을 명시하고 있다. 해당 법률에 따라 시설물별로 진단 및 평가 기준을 마련해야 하며, 한국에너지공단의 주도로 열수송관 역시 2024년 말까지 성능평가 기준을 마련하기 위한 정책연구를 진행하고 있다. 단순히 장기간 사용된 열수송관의 노후화만을 고려해 사용기간에 따라 성능개선 대상을선정하던 과거의 평가방식에서 벗어나기 위해서는 성능평가기준 수립 시 데이터 기반의 위험도 분석 모델이 반영되어야하며, 이를 통해 파손 사고가 발생하기 전에 선제적인 시설물 개선이 이루어져야 한다. 또한 4세대 지역난방 도입에 필요한 열교환설비 고도화 및 운영 노하우 습득을 위해 유럽과의 지속적인 기술 교류가 필요할 것으로 판단된다. ――――――――――――――――― 참고자료 • K e r s t i n S e r n h e d a n d M i k a e l J o n s s o n ( 2 0 1 6 ) , R i s kmanagement for maintenance of district heating networks,The 15th International Symposium on District Heating andCooling, Seoul, South Korea, pp.381~393. • Kong, M. S. and Kang, J. M. (2021), Methodology for Estimatingthe Probability of Damage to a Heat Transmission Pipe,Journal of the Korean Geo-Environmental Society, Vol.22,No.11, pp.15~21 (In Korean). • Nicolas Marx ( 2023), Heat transmission network designoptimization and robustness analysis for a case study inTyrol, 9th International Conference on Smart Energy Systems,Copenhagen, Denmark, pp.103-104. • Stefan Hay, Heiko Huther, Sebastian Grimm, PakdadLangroudi, Ingo Weidlich, Ingo Kropp ( 2023), SustainableAsset Management District Heatinga Future Perspective,9th International Conference on Smart Energy Systems,Copenhagen, Denmark, pp.340-341. 지반연구본부 게시일2024-02-22 조회수 965
• 함선 내 유류화재 대응을 위한 자동소화 기술 개발 함선 내 유류화재 대응을 위한 자동소화 기술 개발 ▲ 박진욱 KICT 화재안전연구소 전임연구원 들어가며 자율형 초동진압 소화 체계는 해군 함정의 격납고나 민간 선박의 화물 적재구역 등 넓은 규모의 격실 공간에서 효율적인 화재 대응을 위한 신개념 소화체계이다. 화재 발생 초기에 고성능의 감지기를 통해 신속하게 화재를 감지하고, 자율적으로 화원에 소화수를 조준 분사하여 초기에 화재를 억제함으로써 대형화재를 방지하거나 진압할 수 있다. 이러한 자율형 초동진압 소화 체계는 함정에 대한 화재 안전성 증대 및 운용인력 축소(운용비용 절감)의 필요성 부각에 따라 산업통상자원부와 방위사업청의 지원으로 수행 한 ‘자율형 초동진압용 소화체계 개발(’19년 6월~’22년 5 월)’ 과제를 통해 성공적으로 개발을 완료하였다. 다만, 개발된 자율형 초동진압 소화 체계는 일반 화재에 국한하여 신속한 소화수 분사를 통해 초기 화재에 대응하는 기술이다. 실제로 함정에서 빈번히 발생하여 각종 위험을 초래하고 있는 유류화재에 대한 대응에는 한계가 있다. 따라서, 유류화재 대응을 위한 자율형 소화 체계의 기술 고도화 및 실제 시장 보급을 위한 실용화 연구가 이어서 시작되었다. 이 글에서는 함정 유류화재 초동진압용 자율형 소화 체계와 소화 성능 검증을 위한 절차에 대해 간단히 소개하고자 한다. ‘함정 유류화재 초동진압용 자율형 소화체계 개발’과제는 상기 자율형 초동진압 소화 체계의 기술 고도화와 실용화를 위해 ‘민군기술실용화연계사업’의 일환으로 시작되었다. 연구 기간은 2년(’23년 7월~’25년 6월), 총예산 30억 원이 투입되어 한국건설기술연구원, 한국기계연구원, ㈜수퍼센츄리, 충남대학교, 육군사관학교 등 총 5개의 기관이 공동으로 연구를 착수하였다. 본 과제의 주요 목적은 자율형 초동진압 소화 기술의 유류화재 감지, 소화, 내환경성 증대, 해상상태에서의 조준 성능 등 기술적 측면을 강화하여 실제 함정 격실 환경 모형에서의 체계 연동 실험을 통한 성능을 일차적으로 검증하고 최종적으로는 실제 해군 함정에 장착하여 실환경 테스트를 수행하는 것이다. 일반 과제에서 말하는 실용화와는 달리 민군사업의 특성상 실용화의 요건을 시장 보급이 아니라 사용 대상이 되는 해군 함정에서의 실 환경 테스트를 최종 목표로 하는 특징을 가진다. 유류 화재 대응을 위한 기술적 고도화를 위해 화재 감지 정확도 향상의 목적으로 기존 3채널(RGB/IR/UV) 방식에 라이다(LiDAR)를 추가하였으며, 유류화재에 대한 다양한 화재 데이터 구축을 통해 화재 및 비화재에 대한 정확도를 향상시킨다. 또한, 유류화재 소화 기술로 원거리에서의 포 분사에 의한 소화 방식을 채택하였다. 기존 기술의 소화 범위 10 m 에서 24 m로 분사 범위를 확대하였으며, 장애물 유무에 따라 개활화재와 차폐화재로 구분하였다. 주요 대상 공간인 격납고의 경우 주요 적재물인 함재기나 헬기가 화재 시 화재 감지 및 소화 활동에 장애물이 될 수 있으므로 소화 성능 시 주요 항목으로 분류하였다. 함정의 특성상 전시에도 문제없이 운영되기 위해 소화 모니터와 분석 및 제어장치에 대한 타당한 내환경성 목표를 수립하였으며, 소화 모니터와 화원의 자유도 운동 기능을 추가하여 해상상태와 동일한 조건에서의 조준 성능을 확보하고자 한다. 포 소화 기술에 대한 유류화재 소화 성능 기준 포 소화 기술은 일반적으로 물에 의한 소화 방법으로 효과가 적거나 또는 화재가 확대될 위험성이 있는 가연성 액체 등의 화재에 대한 소화를 위해 사용되는 기술로 소방청 고시 「포소화설비의 화재안전기술기준(NFTC 105)」와 「포소화 설비의 화재안전성능기준(NFPC 105)」에 의해 설치·유지 및 안전관리에 필요한 사항을 규정하고 있다. 고시에서는 특수 가연물을 저장·취급하는 공장 또는 창고, 차고 또는 주차장, 항공기격납고, 발전기실 및 각종 기전실 등 대상 공간에 따라 적용 형태를 포워터스프링클러설비, 포헤드설비, 고정 포방출설비, 압축공기포소화설비, 호스릴포소화설비, 포소화전설비 등으로 구분한다. 설비 성능과 관련하여 형태별 팽창비 및 바닥면적 또는 방호면적별 방출량을 정의하고 있으나 소화 성능에 대한 부분은 포함하지 않는다. 포 소화 약제에 대한 소화성능은 「ISO 7203-1, Fire extinguishing media-Foam concentrates」와 「KS B ISO 7203-1, 소방-소화약제-포원액-제1분: 비수용성 액체에 적용되는 상부주입식 저팽창 포원액 사양」에서 제시하고 있는 화재 소화 성능 실험을 통해서 검증되고 있다. 해상에서 운영되는 선박 및 함정 관련 기준을 살펴보면, 해양수산부 고시 「선박소방설비기준」에서 고정식저팽창 및 고팽창포말소화장치에 대한 전반적인 사항을 다루고 있으나, 소화 성능에 대한 검증 기준은 부재한다. 이러한 이유는 육상의 사례와 같이 국제해사기구(International Maritime Organization)의 「IMO MSC1/Circ.1312, Revised Guidelines for The Performance and Testing Criteria, and Surveys of Foam Concentrates for Fixed Fire-Extinguishing Systems」에서 소화약제에 대한 소화 성능 시험 기준을 따로 다루기 때문으로 분석된다. IMO 기준에서는 사용연료, 초기조건(온도 및 풍속), 원형 화재 모형 규격, 시험절차, 소화 성능 판단 기준들을 제시하고 있다. 또한, 육상에서 적용되고 있는 「ISO 7203- 1」, 「KS B ISO 7203-1」와 해상에서의 「IMO MSC1/Circ.1312」의 기준이 동일하므로, 본 과제에서는 가장 관련성이 깊은 국제해사기구 「IMO MSC1/Circ.1312」를 참조하여 원거리 포 분사 에 대한 소화 성능 검증 절차를 수립하고자 한다. 함정내 자율형 소화 체계의 유류화재 대응 소화 성능 검증 절차 수립 기존 초동진압용 자율형 소화 시스템의 유류화재 대응을 위하여 포 소화 기능을 접목하였으며, 이에 대한 성능 평가 및 실용화 시 성능 목표에 충족한 설비의 성능이 확보될 수 있는 성능 검증 절차 계획을 수립하였다. 과제 초기인 현재 소화 성능 검증 절차의 전반적인 사항을 수립한 후 함정 격납고 모형에서의 화재 진압 실험을 반복적으로 수행하여 상세 사항을 도출하고, 다음 연도인 2차 연도(2024년)에 상세사항이 반영된 최종안을 확보하고자 한다. 소화 성능을 검증하기 위한 환경 조건은 전술한 바와 같이 「IMO MSC1/Circ.1312」의 화재 성능실험에 대한 내용을 준용하였다. 이외 본 과제에서 개발하고자 하는 소화 체계의 특성상 원거리에서 분사가 되어야 하는 조건 등을 고려하여 환경 조건 적합한 사항들을 추가적으로 정리하였다. 함정의 특수성(대공간, 함재기 및 헬기 운용)을 고려하여 유류화재 시 효과적 대응이 가능한 수준의 명확한 소화 성능 및 시험절차를 제시하였다. 성능 검증 실험 장소 및 초기 조건 -실험 장소: 헬기 등을 탑재할 수 있는 대형 함정 격납고의 절반 규모를 모사한 함정 격납고 모형 (길이 20 m x 폭 5 m x 높이 5 m) -초기 조건: 주위 온도 15±5℃, 연료 온도 17.5±2.5℃, 수온 17.5±2.5℃, 포 수용액온도 수온 17.5±2.5℃, 최대풍속(시험모형 근처에서) 3 m/s --화원 연료: n-heptane 개활화재 -정의: 목표 화원(화재 모형)과 포 소화 모니터 사이에 차폐물이 존재하지 않는조건 -화원 (원형 화재 모형): 테두리로부터의 안지름 2,400±25 ㎜,깊이 200±15 ㎜, 철판의 공칭두께 2.5 ㎜: 면적 4.52 ㎡ -개활화재 성능 검증 실험 절차 ① 소화 모니터의 풍하 방향으로 원형 화재 모형을 목표 거리 20 m에 위치 ② 원형 화재 모형에 약 90 L의 담수를 담고 모형의 바닥이 완전히 물로 덮였는지 확인 ③ 4.5 ㎡ 원형 화재모형에 7분 이상 연소 가능한 n-Heptane 주입 ④ 연료를 넣은 후 5분 이내에 원형 화재 모형에 점화 ⑤ 점화 후 10초 경과 시점에 초동진압용 자율형 소화체계 가동 ⑥ 화재감지 후 모니터 작동에 의해 포 방사 개시로부터 소화시간 측정 차폐화재 -정의: 목표 화원(화재 모형) 상단 또는 포 소화 모니터 사이에 차폐물이 존재하는 조건(화원 상단에 헬기 모형을 차폐물 위치 시킬 예정) -화원(사각형 화재 모형): 면적 3.0 ㎡(면적 외 개활화재 조건과 동일) -차폐화재 성능 검증 실험 절차 ① 소화 모니터의 풍하 방향으로 원형 화재 모형을 목표 거리 20 m에 위치 ② 원형 화재 모형에 약 90 L의 담수를 담고 모형의 바닥이 완전히 물로 덮였는지 확인 ③ 3.0 ㎡ 원형 화재모형에 7분 이상 연소 가능한 n-Heptane 주입 ④ 연료를 넣은 후 5분 이내에 원형 화재 모형에 점화 ⑤ 점화 후 10초 경과 시점에 초동진압용 자율형 소화체계 가동 ⑥ 화재감지 후 모니터 작동에 의해 포 방사 개시로부터 소화시간 측정 소화 성능 판단 기준 소화 시간 5분 이내 완전 소화 시 성공 (소화 시간은 포 방사 시작부터 화원내 모든 화염이 없어졌을 때로 정의하며, 화염 유무는 육안으로 판단) 맺음말 함선 내에서 발생되는 화재에 효율적으로 대응하기 위해 지난 3년간의 연구를 통해 자율형 초동진압용 소화체계를 성공적으로 개발하였으며, 이를 통해 전 세계적으로 자동 소화 기술에 대한 선도와 첨단화의 가능성을 확인하였다. 이어지는 실용화 과제를 통해 유류 화재에 대한 원거리 대응 능력을 확보하고, 실제 해군 함정 또는 선박에 적용하여 효용성을 검증하고자 한다. 더 나아가 함정 외에도 대심도 대공간, 전기차 배터리 화재 등 현대의 산업 변화에 대변되는 핵심 분야와 관련하여 화재 안전을 확보할 수 있는 소방·방재분야의 미래 핵심기술로 도약하기를 기대해 본다. ――――――――――――――――― 참고자료 • 한국기계연구원(2023), 함정 유류화재 초동진압용 자율형 소화체계 개발. 연구개발계획서. • 박진욱, 유용호, 김휘성, 전길송, 유정훈(2023) 함정 유류화재 초동진압 용 자율형 소화 체계에 대한 성능 검증 절차 수립 연구, 2023년도 한국 화재소방학회 추계학술대회 논문집, pp. 148. • KS B ISO 7203-1(2019), 소방-소화약제-포원액-제1부 : 비수용성 액 체에 적용되는 상부주입식 저팽창 포원액 사양 • I S O 7 2 0 3 - 1 ( 2 0 1 9 ) , F i r e e x t i n g u i s h i n g m e d i a - F o a m concentrates-Part 1: Specification for low-expansion foam concentrates for top application to water-immiscible liquids • International Maritime Organization(2009) “Revised Guidelines for The Performance and Testing Criteria, and Surveys o 화재안전연구소 게시일2024-02-22 조회수 758
• 동절기 혹한 기후에 대응할 고성능 콘크리트 시공 기술 개발 동절기 혹한 기후에 대응할 고성능 콘크리트 시공 기술 개발 - 영하 15℃ 온도 조건에서 활용할 수 있는 고성능 콘크리트 시공 기술 개발 - AI를 활용한 동절기 현장 시공관리시스템 개발 한국건설기술연구원(이하 KICT)이 영하 15℃ 혹한 기후 대응을 위한 고성능 콘크리트 시공 기술과 AI 기반의 동절기 시공관리 시스템을 개발했다. 경기도 북부나 강원도 그리고 접경지역은 국내 다른 지역과 다르게 동절기가 긴 기후 특성이 있다. 이 지역에서 건설공사가 진행되면 충분한 공사 기간을 확보하기 어렵다. 뿐만 아니라, 공사의 준공 기한을 맞추기 위해서는 동절기에도 공사를 진행할 수밖에 없다. 동절기 공사는 극한의 온도 조건을 고려하여 재료 관리, 콘크리트 타설, 양생 등 철저한 동절기 공사계획 수립이 필요하다. 그러나 일부 현장에서는 동절기에 타설된 콘크리트의 재료 불량, 양생기간 부족 등의 품질관리 문제가 지속적으로 발생하고 있다. 이러한 품질관리 문제 때문에 콘크리트의 적정 강도를 확보하지 못해, 인명피해를 포함한 다양한 사고로 이어진다. 또한, 매년 동절기 콘크리트 보온양생 작업 시 갈탄 연료 사용에 의한 일산화탄소 질식 사고가 끊이지 않고 있다. 2021년 한국산 업안전보건공단에서 발표한 자료에 따르면 최근 10년 간 건설업 질식 재해사고 25건 중 17건이 콘크리트 보온양생 작업 중에 발생한 것으로 나타났다. 이에 KICT 남북한인프라특별위원회 연구팀은 동절기에 충분한 공사 기간 및 품질 확보를 위하여 시스템 개발에 나섰다. 혹한 기후 조건에서도 건설시공이 가능한 ‘고성능 콘크리트 배합 기술’과 에너지 사용량을 최적화시킨 ‘저비용·고효율의 양생 기술’, 콘크리트의 품질 관리가 가능한 ‘AI 기반 동절기 시공관리 시스템’ 이 개발 성과이다. 구체적으로 동절기에 고성능 콘크리트의 초기 강도 향상을 위해, 구성 재료 선정과 다양한 역학적 성능 검증 등을 통해 최적의 배합을 도출하였다. 결과적으로 국 내 최초로 초기 응결 시간을 16% 단축하였고, 콘크리트 타설 후 1일 만에 거푸집 탈형 강도 14 MPa(메가파 스칼, ≒140kgf/㎠) 이상인 19.6MPa(≒196kgf/㎠)을 확보하였다. 동절기에 콘크리트 품질 확보를 위해선 콘크리트의 보온 및 가열 양생은 필수적이다. 기존에는 화석 난로처럼 콘크리트 보온 및 가열을 위해 화석연료와 메탄올 성분의 원료를 용기에 담아 건물 내부에서 가열하였다. 다만 이러한 양생 방법은 열효율이 매우 낮고 내부 공간에서 상하부 간의 온도편차가 크다. 또한 열원이 위치한 부위만 부분적으로 과열되어 열변형으로 인한 균열과 화재 발생 우려가 있어 담당자가 상주하여 관리해야 한다는 단점이 있다. 이에 나노 탄소 기반 재료가 포함된 면상 발열 시트를 활용하여 낮은 전기 공급으로도 높은 열효율을 기대할 수 있는 저전력·고효율 양생 기술을 개발했다. 면상 발열 시트란 얇은 면상의 전도성 발열체 위에 금속 전극을 설치한 후 절연 처리하여 면 전체가 발열되는 시트이다. 개발 기술은 기존 공법의 문제점인 국부적인 온도 집중 현상을 해소할 수 있다. 또한 보온양생 시 화석연료를 통한 가열이 필요하지 않기 때문에 일산화탄소 질식 사고를 예방할 수 있고, 이산화탄소 배출이 없어 탄소중립 기여 효과가 있을 것으로 기대된다. 향후 국내 동절기 공사뿐만 아니라 몽골, 러시아, 우크라이나, 중국 등의 북방지역으로 기술을 확대 적용해 나갈 예정이다. 더불어 동절기 안전한 현장 관리를 위해 ‘AI 기반 동절기 시공관리 시스템’을 새롭게 개발하였다. 개발된 시공관리 시스템은 기상청의 실시간 기상정보를 반영하여 예기치 못한 기상변화에 대응할 수 있도록 설계했다. 딥러닝 AI 기술을 기반으로 건설 환경에 최적화된 배합 정보를 제공하고, 외부 온도 및 압축강도와 양생 일정 정보를 제공하여 콘크리트의 품질관리가 가능하다. 또한, 웹 기반으로 개발된 시스템이기에 노트북을 비롯한 PC, 태블릿, 스마트폰 등 다양한 기기에서 실행이 가능하며 공간적 제약 문제를 해결하였다. 본 연구는 과학기술정보통신부의 지원으로 KICT 주요 사업 ‘남북한 공동번영을 위한 인프라 통합·연계 기반 구축 연구(2021~2023)’의 예산을 지원받아 진행되었다. 남북한인프라특별위원회 게시일2024-01-29 조회수 862

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