표제지

제출문

보고서 초록

요약문

SUMMARY

CONTENTS

목차

1장 서론 16

제1절 연구개발과제의 개요 16

1. 연구개발의 배경 16

2. 연구개발의 필요성 16

3. 관련 연구 실적 및 현황 19

4. 앞으로의 전망 20

제2절 연구목적과 세부내용 21

1. 연구개발의 최종목표 21

2. 연차별 연구개발 목표 및 내용 21

제3절 추진전략 및 방법 22

1. 추진 전략 22

2. 연구개발 방법론 23

제4절 연구개발 추진체계 24

제2장 국내·외 기술 개발 현황 25

제1절 토석류의 대책 공법 25

1. 토석류의 정의 25

2. 토석류의 발생 25

3. 토석류의 분류 27

4. 토석류에 의한 피해 28

5. 토석류 대책 공법 31

제2절 사방사업 및 사방댐 37

1. 사방사업 37

2. 사방댐 38

제3장 연구개발수행의 내용 및 결과 46

제1절 CSG(Cemented Sand and Gravel) 46

1. CSG 정의 46

2. CSG 공법 46

3. CSG 공법의 적용 46

제2절 CSG 재료 특성 48

1. 연구 배경 및 내용 48

2. 재료 및 방법 49

3. 결과 및 고찰 56

4. 결론 73

제3절 친환경 CSG 공법의 현장적용 75

1. 현장 시공 대상지 선정 75

2. 현장 시공 설계 단면 76

3. 현장 시공 77

4. 현장적용 결과 87

제4절 CSG 공법을 적용한 사방댐의 안정 해석 93

1. 사방댐의 선정 93

2. 대상 사방댐의 안정 해석(콘크리트 사방댐) 96

3. CSG 공법 적용 사방댐의 안정 해석(사면 1:0.5) 100

4. CSG 공법 적용 사방댐의 안정 해석(사면 1:1) 104

5. CSG 공법 적용 사방댐의 구조 해석(사면 1:0.5) 108

6. CSG 공법 적용 사방댐의 구조 해석(사면 1:1) 117

7. CSG 공법 적용 사방댐의 월류로 인한 세굴에 대한 안정 해석 126

제4장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도 127

제1절 연구개발 목표 달성도 127

1. CSG 재료의 물리·역학적 특성 분석 127

2. 친환경 CSG 공법 개발 127

3. Eco-Green 사방댐 건설공법 개발 127

제2절 연구개발의 대외 기여도 129

1. 기술적 측면 129

2. 경제·산업적 측면 129

제5장 연구개발결과의 활용 계획 130

제1절 친환경 CSG 사방댐 건설에 의한 토석류 피해 저감 130

제2절 친환경 CSG 공법의 사면 및 제체보호공법으로 활용 130

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 131

제7장 참고문헌 132

연구결과 활용계획서 134

기술 요약서[개인신상정보 삭제] 141

자체평가의견서 145

Eco-Green 사방댐의 식생 활착 방안 연구 150

제출문 150

보고서 초록 151

요약문 152

SUMMARY 154

CONTENTS 156

목차 158

1장 서론 164

제1절 연구개발과제의 개요 164

1. 연구개발의 배경 164

2. 연구개발의 필요성 164

3. 관련 연구 실적 및 현황 167

4. 앞으로의 전망 168

제2절 연구목적과 세부내용 169

1. 연구개발의 최종목표 169

2. 연차별 연구개발 목표 및 내용 169

제3절 추진전략 및 방법 170

1. 추진 전략 170

2. 연구개발 방법론 171

제4절 연구개발 추진체계 172

제2장 국내·외 기술 개발 현황 173

제1절 사방댐의 이론적 고찰 173

1. 사방댐의 정의 및 대상 173

2. 사방댐의 효과 173

3. 사방댐의 설계 173

4. 사방댐의 종류 및 특징 176

5. 사방사업용 초본식물의 특성 177

제2절 환경친화형 사방댐 180

1. 환경친화성 180

2. 환경친화형 사방댐(국내) 180

3. 환경친화형 사방댐(일본) 186

제3장 연구개발수행의 내용 및 결과 192

제1절 CSG 재료의 식생 활착 192

1. 연구 배경 및 범위 192

2. 재료 및 방법 193

3. 결과 및 고찰 199

4. 결론 212

제2절 친환경 CSG 식생블록 개발 214

1. 연구 배경 및 범위 214

2. 재료 및 방법 215

3. 결과 및 고찰 222

4. 결론 272

제3절 친환경 CSG 공법의 현장적용 274

1. 현장 시공 대상지 선정 274

2. 현장 시공 설계 단면 275

3. 현장 시공 276

4. 현장적용 결과 288

제4장 연구개발 목표 달성도 및 대외기여도 289

제1절 연구개발 목표 달성도 289

1. CSG 재료의 식생활착 방안 연구 289

2. 친환경 CSG 식생블록 개발 289

3. Eco-Green 사방댐의 식생 현장 적용 290

제2절 연구개발의 대외 기여도 291

1. 기술적 측면 291

2. 경제·산업적 측면 291

제5장 연구개발결과의 활용 계획 292

제1절 친환경 CSG 사방댐의 녹화에 의한 토석류 피해 저감 292

제2절 Eco-Green CSG 공법의 사면 및 제체보호공법으로 활용 292

제6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 293

제7장 참고문헌 294

연구결과 활용계획서 296

기술 요약서[개인신상정보 삭제] 303

자체평가의견서 307

토석류 피해저감을 위한 Eco-Green 사방댐 건설공법 연구 12

[표 1.1.1] 최근 10년간 발생한 산사태로 인한 인명피해 현황 18

[표 2.1.1] 고농도 흐름과 토석류의 비교 27

[표 2.1.2] 강원도 지역의 산사태 발생 현황 30

[표 2.1.3] 강원도 지역 비탈면 재해로 인한 인명 피해 현황 31

[표 2.1.4] 토석류 저감대책의 구분 32

[표 2.1.5] 토석류 재해 유형의 구분 32

[표 2.2.1] 시·도별 사방댐 설치 현황(2005년 기준) 41

[표 2.2.2] 강원도 내 재료별 사방댐 설치현황('86~'08년) 42

[표 2.2.3] 강원도 내 년도별 사방댐 설치현황 (86~08년) 43

[표 2.2.4] 2010년 사방사업 추진 계획 현황 44

[표 2.2.5] 2010년 사방댐 신설 계획 현황 45

[표 3.1.1] CSG 공법의 시공 사례(일본) 47

[표 3.2.1] 보통 포틀랜드 시멘트의 물리·역학적 특성 49

[표 3.2.2] 보통 포틀랜드 시멘트의 화학적 성분 49

[표 3.2.3] 콘크리트 배합설계 방법 및 순서 50

[표 3.2.4] 토질역학적 배합설계 방법 51

[표 3.2.5] 단위시멘트량에 따른 CSG 재료의 배합설계 51

[표 3.2.6] 국내 및 일본의 실내 다짐시험 기준 52

[표 3.2.7] 미국(ASTM)의 다짐시험 기준 52

[표 3.3.1] CSG 현장 재료의 배합설계 80

[표 3.3.2] 거푸집 수량 산출 89

[표 3.3.3] 레미콘 수량 산출 90

[표 3.3.4] 기타 자재 91

[표 3.3.5] 콘크리트 사방댐과 CSG 사방댐의 공사비 비교 92

[표 3.4.1] 선정된 사방댐의 사업개요 93

[표 3.4.2] 선정된 콘크리트 사방댐의 사업설계(집수구역 현황) 94

[표 3.4.3] 선정된 콘크리트 사방댐의 사업설계 설명(유량 및 단면) 95

[표 3.4.4] 하중계수와 하중조합 111

[표 3.4.5] 하중계수와 하중조합 120

Eco-Green 사방댐의 식생 활착 방안 연구 160

[표 1.1.1] 최근 10년간 발생한 산사태로 인한 인명피해 현황 166

[표 2.1.1] 사방댐의 종류 및 특징 176

[표 2.1.2] 녹화용 초본식물의 특성(재래종) 177

[표 2.1.3] 녹화용 초본식물의 특성(도입종)(계속) 178

[표 2.1.3] 녹화용 초본식물의 특성(도입종) 179

[표 2.2.1] 환경사업에 있어서 공간분석법 181

[표 2.2.2] 환경사방의 기본방침 181

[표 2.2.3] 북한산국립공원의 계류 생태계에 미치는 영향, 문제점 및 개선방안 182

[표 2.2.4] 국립공원 계곡 내에 설치되는 인공구조물의 자연친화성 평가 182

[표 2.2.5] 환경친화성 평가지표의 기준 183

[표 2.2.6] 사방댐의 환경친화성 지표의 설명 183

[표 2.2.7] 사방댐의 환경친화성 지표 184

[표 2.2.8] 환경 경관의 조화 187

[표 2.2.9] 일본의 사방관련 법규 188

[표 3.1.1] 보통 포틀랜드 시멘트의 물리·역학적 특성 193

[표 3.1.2] 보통 포틀랜드 시멘트의 화학적 성분 193

[표 3.1.3] CSG 재료를 활용한 식생블록의 배합설계 195

[표 3.1.1] CSG 재료를 활용한 식생블록의 배합설계 217

[표 3.3.1] CSG 현장 재료의 배합설계 279

토석류 피해저감을 위한 Eco-Green 사방댐 건설공법 연구 13

[그림 1.1.1] 사방댐 설치로 인한 피해발생 현황 비교 19

[그림 2.1.1] 체크 댐 설치 예(인도) 33

[그림 2.1.2] 체크 댐 설치 예(이란) 33

[그림 2.1.3] 사방댐의 설치 예(일본, Hokutoshi) 34

[그림 2.1.4] 사방댐의 설치 예(한국, 홍천) 34

[그림 2.1.5] 링네트 토석류 방호책의 설치 예(한국) 35

[그림 2.1.6] 링네트 토석류 방호책의 설치 예(스위스) 36

[그림 2.2.1] 사방댐의 종류 39

[그림 3.2.1] 굴착토의 입도 분포 50

[그림 3.2.2] 수정 E 다짐에 의한 공시체 제작 전경 53

[그림 3.2.3] Hilti 다짐에 의한 공시체 제작 전경 54

[그림 3.2.4] 공시체 양생 전경 54

[그림 3.2.5] 일축압축강도 측정 전경 55

[그림 3.2.6] 주사전자현미경 55

[그림 3.2.7] 수정 E 다짐에 의한 최적함수비 57

[그림 3.2.8] 재령에 따른 단위시멘트량별 일축압축강도(수정 E 다짐) 59

[그림 3.2.9] 재령에 따른 단위시멘트량별 일축압축강도(Hilti 다짐) 59

[그림 3.2.10] 단위시멘트량에 따른 강도비(수정 E 다짐) 61

[그림 3.2.11] 단위시멘트량에 따른 강도비(Hilti 다짐) 61

[그림 3.2.12] 함수비에 따른 단위시멘트별 일축압축강도(수정 E 다짐) 62

[그림 3.2.13] 함수비에 따른 단위시멘트별 일축압축강도(Hilti 다짐) 62

[그림 3.2.14] 단위시멘트량에 따른 응력-변형 곡선(재령 7일) 63

[그림 3.2.15] 단위시멘트량에 따른 응력-변형 곡선(재령 28일) 64

[그림 3.2.16] 일축압축강도 시험 후 파괴 형상 65

[그림 3.2.17] 단위시멘트별 일축압축강도 시험 후 파괴 형상 66

[그림 3.2.18] 단위시멘트별 CSG 재료의 미세구조(×1000) 68

[그림 3.2.19] 단위시멘트별 CSG 재료의 미세구조(×5000) 70

[그림 3.2.20] 동결융해 사이클에 따른 상대동탄성계수 72

[그림 3.2.21] 동결융해 사이클에 따른 내구성지수 73

[그림 3.3.1] 현장적용 시공 대상지(하류부) 75

[그림 3.3.2] 현장적용 시공 대상지(상류부) 76

[그림 3.3.3] 현장적용 사면의 설계단면(측면도) 76

[그림 3.3.4] 현장적용 사면의 설계단면(종단면도) 77

[그림 3.3.5] 기초 콘크리트 타설 77

[그림 3.3.6] 굴착토 78

[그림 3.3.7] 분류전 자갈 78

[그림 3.3.8] 자갈 입도 분류를 위한 버켓 79

[그림 3.3.9] 분류된 자갈의 계량 79

[그림 3.3.10] 보통 포틀랜드 시멘트 80

[그림 3.3.11] 혼화조 81

[그림 3.3.12] 굴착토 투입 82

[그림 3.3.13] 시멘트 투입 82

[그림 3.3.14] 재료의 혼합 83

[그림 3.3.15] 포설 작업 83

[그림 3.3.16] 정지 작업 84

[그림 3.3.17] 다짐 작업(하부) 84

[그림 3.3.18] 다짐 작업(상부) 85

[그림 3.3.19] 시공 후 전경(정면) 85

[그림 3.3.20] 시공 후 전경(측면) 86

[그림 3.3.21] 콘크리트 사방댐 설계단면 88

[그림 3.3.22] CSG 사방댐 설계단면 88

[그림 3.4.1] 선정된 콘크리트 사방댐의 설계 단면 및 하중 재하 96

[그림 3.4.2] CSG 사방댐의 설계 단면 및 하중 재하 100

[그림 3.4.3] CSG 사방댐의 설계 단면 및 하중 재하 104

[그림 3.4.4] 구조해석을 위한 CSG 사방댐 설계단면 및 제원 108

[그림 3.4.5] 사방댐의 3D Modeling 111

[그림 3.4.6] 토압 재하 112

[그림 3.4.7] 활하중 재하 112

[그림 3.4.8] 수압 재하 113

[그림 3.4.9] 휨응력도(X-X 방향) 113

[그림 3.4.10] 휨응력도(Y-Y 방향) 114

[그림 3.4.11] 휨응력도(Z-Z 방향) 114

[그림 3.4.12] 전단응력도(X-Y 방향) 115

[그림 3.4.13] 전단응력도(Y-Z 방향) 115

[그림 3.4.14] 전단응력도(X-Z 방향) 116

[그림 3.4.15] 구조해석을 위한 CSG 사방댐 설계단면 및 제원 117

[그림 3.4.16] 사방댐의 3D Modeling 120

[그림 3.4.17] 토압 재하 121

[그림 3.4.18] 활하중 재하 121

[그림 3.4.19] 수압 재하 122

[그림 3.4.20] 휨응력도(X-X 방향) 122

[그림 3.4.21] 휨응력도(Y-Y 방향) 123

[그림 3.4.22] 휨응력도(Z-Z 방향) 123

[그림 3.4.23] 전단응력도(X-Y 방향) 124

[그림 3.4.24] 전단응력도(Y-Z 방향) 124

[그림 3.4.25] 전단응력도(X-Z 방향) 125

Eco-Green 사방댐의 식생 활착 방안 연구 161

[그림 1.1.1] 사방댐 설치로 인한 피해발생 현황 비교 167

[그림 2.2.1] 자연석 쌓기에 의한 사방댐 185

[그림 2.2.2] 슬릿 형태의 사방댐 186

[그림 2.2.3] 버트리스 형태의 사방댐 186

[그림 2.2.4] 슬릿 사방댐 전경 189

[그림 2.2.5] 콘크리트 사방댐(물빼기 구멍 확대) 189

[그림 2.2.6] 자연석에 의한 사방댐 전경 190

[그림 3.1.1] 굴착토의 입도 194

[그림 3.1.2] 씨앗의 모습 194

[그림 3.1.3] 식생 적용을 위한 다짐 및 블록 전경 195

[그림 3.1.4] 식물의 생장기간 동안 비닐하우스 및 실외 온도 분포 197

[그림 3.1.5] 비닐하우스 내부의 식생블록 전경 197

[그림 3.1.6] 식생 종류에 따른 피복도(CSG-0) 202

[그림 3.1.7] 식생 종류에 따른 피복도(CSG-100) 204

[그림 3.1.8] 식생블록 내에서 식생 종류에 따른 생장길이 207

[그림 3.1.9] 식생블록에서 식물의 종류에 따른 생장 특성(CSG-0) 208

[그림 3.1.10] 식생블록에서 식물의 종류에 따른 생장 특성(CSG-100) 210

[그림 3.2.1] 굴착토의 입도 215

[그림 3.2.2] 파종된 씨앗의 모습 216

[그림 3.2.3] 식생적용을 위한 다짐 및 식생블록 218

[그림 3.2.4] 비닐하우스 내 식생블록 전경 219

[그림 3.2.5] 근계력 측정 전경 221

[그림 3.2.6] 단위시멘트량에 따른 CSG 블록에서 초기발아(잔디 3종) 223

[그림 3.2.7] 단위시멘트량에 따른 CSG 블록에서 초기발아(잔디3종+자생3종) 226

[그림 3.2.8] 단위시멘트량에 따른 CSG 블록에서 초기발아(자생3종) 229

[그림 3.2.9] 단위시멘트량에 따른 식생블록의 피복도(잔디3종) 233

[그림 3.2.10] 단위시멘트량에 따른 식생블록의 피복도(잔디3종+자생3종) 236

[그림 3.2.11] 단위시멘트량에 따른 식생블록의 피복도(자생3종) 239

[그림 3.2.12] 단위시멘트량에 따른 식생블록의 생장량(잔디3종) 243

[그림 3.2.13] 단위시멘트량에 따른 식생블록의 생장량(잔디3종+자생3종) 246

[그림 3.2.14] 단위시멘트량에 따른 식생블록의 생장량(자생3종) 249

[그림 3.2.15] 단위시멘트량에 따른 식생블록에서의 뿌리길이(잔디3종) 253

[그림 3.2.16] 단위시멘트량에 따른 식생블록에서의 뿌리길이(잔디3종+자생3종) 256

[그림 3.2.17] 단위시멘트량에 따른 식생블록에서의 뿌리길이(자생3종) 259

[그림 3.2.18] 단위시멘트량에 따른 식생블록에서의 근계력(잔디3종) 263

[그림 3.2.19] 단위시멘트량에 따른 식생블록에서의 근계력(잔디3종+자생3종) 266

[그림 3.2.20] 단위시멘트량에 따른 식생블록에서의 근계력(자생3종) 269

[그림 3.3.1] 현장적용 시공 대상지(하류부) 274

[그림 3.3.2] 현장적용 시공 대상지(상류부) 275

[그림 3.3.3] 현장적용 사면의 설계단면(측면도) 275

[그림 3.3.4] 현장적용 사면의 설계단면(종단면도) 276

[그림 3.3.5] 기초 콘크리트 타설 276

[그림 3.3.6] 굴착토 277

[그림 3.3.7] 분류 전 자갈 277

[그림 3.3.8] 자갈 입도 분류를 위한 버켓 278

[그림 3.3.9] 분류된 자갈의 계량 278

[그림 3.3.10] 보통 포틀랜드 시멘트 279

[그림 3.3.11] 혼화조 280

[그림 3.3.12] 굴착토 투입 281

[그림 3.3.13] 시멘트 투입 281

[그림 3.3.14] 재료의 혼합 282

[그림 3.3.15] 포설 작업 282

[그림 3.3.16] 정지 작업 283

[그림 3.3.17] 다짐 작업(하부) 283

[그림 3.3.18] 다짐 작업(상부) 284

[그림 3.3.19] 사면구간 분할 및 나무 격자틀 설치 285

[그림 3.3.20] 식생조합에 의한 식생 적용 구간의 녹화 전경 286

[그림 3.3.21] 떼붙임공법 적용 구간의 녹화 전경 286

[그림 3.3.22] 식생 적용 구간의 녹화 전경(잔디3종+자생3종 구간) 287

[그림 3.3.23] 식생 적용 전구간의 녹화 전경 287

I. 제목

Eco-Green 사방댐 건설을 위한 CSG 공법 연구

II. 연구개발의 목적 및 필요성

■ 최근에 국지성 집중호우 및 태풍에 의한 산사태의 발생 빈도가 증가

■ 토석류에 의한 하류지역의 재산 및 인명 피해가 빈번하게 발생

■ 토석류에 의한 피해를 저감시키기 위한 사방댐 시공 요구

■ 친환경 사방댐 건설을 위한 CSG 공법 개발의 필요성 대두

■ Eco-Green 사방댐 건설 공법 개발로 환경친화형 사방댐 기준 제시

III. 연구개발의 내용 및 범위

■ 토석류 피해 저감 대책 및 사방댐 건설 공법 자료 수집 및 분석

. 국내·외 토석류에 의한 피해 원인 및 사례 제시

. 친환경 사방댐 건설 동향 및 사방댐 시공법 제시

■ CSG 재료의 물리·역학적 특성 구명

. CSG 재료의 물리학적 특성 요인 분석

. CSG 재료의 역학적 특성 분석

■ 친환경 CSG 공법의 현장 적용

. CSG 재료를 활용한 CSG 공법의 사면 현장 적용

. 친환경 CSG 공법의 현장 적용성 평가

■ CSG 사방댐의 안정 및 구조 해석

. Eco-Green 사방댐 건설공법 개발

. CSG 공법 적용한 사방댐의 안정 및 구조 해석

IV. 연구개발결과

■ 국내·외 토석류 저감대책 및 피해 사례 제시

■ CSG 재료의 역학적 특성 구명 및 영향 요인 제시

■ CSG 재료의 현장적용을 통한 친환경 CSG 공법 개발

■ CSG 공법 적용 사방댐의 안정 및 구조 해석

■ Eco-Green 사방댐 건설공법 개발

■ CSG 공법 적용 관련 기술 특허 출원 (1건)

V. 연구개발결과의 활용계획

■ CSG 공법 적용 기술 관련 특허 등록

■ 친환경 CSG 공법을 적용한 사방댐 건설

■ 친환경 CSG 공법의 사면 및 제체 보호공법으로 활용

■ Eco-Green 사방댐 시공에 의한 자연재해저감 기술 확보

■ CSG 공법의 기술이전에 의한 산업화 추진

■ CSG 공법의 활용에 의한 방재 대책 수립에 기여