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Multi-모듈 확장형 부유체의 파랑 모션 저감효과 검증 수리모형실험 용역
과 업 지 시 서
2026. 06.
한국건설기술연구원
구조연구본부
湯湷 1. 과업명
○ Multi-모듈 확장형 부유체 실험체 제작 및 파랑모션 저감효과 검증 수리모형실험 용역
2. 과업의 목적
○ 본 과제에서는 다목적 부유식 인프라 건설기술 개발의 일환으로, 부유식 해상도시 및 재생에너지 허브 등과 같이 인간 활동이 가능한 확장형 부유체 기술을 개발 중에 있음.
○ 부유식 해상도시, 재생어너지 허브 등과 같이 인간 활동이 중심이 되는 부유체에서는, 기존의 산업시설물 용도와는 달리, 상시적인 인간 활동과 거주가 이루어지므로 부유체의 동요(파랑 모션)가 인간의 편안함에 미치는 영향(멀미 등의 불쾌감)이 주요한 이슈로 부각되고 있음. 따라서, 인간 활동 중심의 부유체에서는 부유체의 동요가 인간의 편안함에 미치는 영향(멀미 등의 불쾌감)을 적절한 수준 이하로 제어하는 것이 중요함.
○ 본 용역에서는 부유체의 파랑 모션을 저감시키기 위하여, multi-모듈로 구성된 확장형 부유체에 대해 외곽부 소파형 모듈이 결합된 실험체를 제작하고, 수리모형실험을 실시하여 파랑모션 저감 효과를 검증하고자 함.
3. 과업의 범위
본 과업은 외곽부 소파형 모듈이 결합된 부유체에 대한 실험체를 제작하고 파랑조건에 대한 파랑모션 성능실험을 수행하여 해상조건에서 활용하기 위한 기술적 타당성을 제시하기 위해 다음과 같은 과업 범위를 가짐.
○ 수리모형 실험체(외곽부 소파형 모듈) 제작
○ 실험용 지그(계측 프레임 및 장비 거치대) 제작
○ 수리모형 실험체 평면수조 세팅(소파형 모듈 연결부 작업 포함)
○ 파랑운동 수조실험 및 계측
○ 계측 데이터 정리
[특이사항]
○ 본 과제에서 건설연의 과업범위는, 연구단내 타 공동연구기관(㈜포스코)에서 개발하는 ①확장형 부유식 구조체에 대한 기본적 파랑모션 검증 실험과, 건설연의 임무인 ②외곽부 소파형 모듈 결합에 의한 파랑모션 저감 효과 검증 실험을 함께 담당하고 있음.
○ 따라서, 금회 용역에서는 효율적인 실험 진행을 위해, 타 공동연구기관(㈜포스코)에서 제작한 부유체와 상부시설물을 재활용하여 실험체 제작에 소요되는 제작비용을 줄이고자 함.
氠瑢
항목
㈜포스코
건설연
비고
포스코
부유체(8EA)
○
-
연결부 포함
상부시설물(8EA)
○
-
돌핀계류 지그(1식)
○
-
건설연
외곽부 소파형 모듈(10EA)
-
○
연결부 포함
계측용 프레임(1식)
-
○
4. 과업수행기간
○ 계약일로부터 과업이 시작됨을 원칙으로 한다.
○ 과업기간은 계약일로부터 2026. 11. 30.까지로 한다.
5. 과업세부내용
5.1 수리모형 실험체 및 계측 프레임 제작
(1) 실험체 규격 및 수량
○ 실험체 상사(Froude 상사, 상사율 0.0182(1/55)
氠瑢
항목
제원(mm)
(가로*세로*높이)
중량
(kg)
갯수
비고
1. 외곽부 소파형 모듈
436*133*200
3.01
10 EA
2. 연결부
상세 참조
1식
소파형 모듈 연결부
3. 계측용 프레임
5000*2500
계측센서 설치용
* 소파형 모듈 수량(10 EA)은 실험시 파손 대비한 여유분 2 EA 포함
漠杳
[전체 실험체 배열도]
(2) 외곽부 소파형 모듈 : 10 EA (건설연)
○ 외곽부 소파형 모듈 제원 : 436(가로)×133(세로)×200 mm(높이)
○ 외곽부 소파형 모듈 중량 : 3.01 kg/EA
○ 아크릴 판 두께
- 하판 : 10mm 두께 사용 (다른 부재는 3mm 사용)
○ 바닥 강판(추가 중량) : 436mm(길이)*26.4mm(폭)*5mm(t)를 2열 배치
- 소파형 모듈 내부 바닥에 설치(아래 그림(c)에서 바닥 검정색)
○ 정면, 후면판 유공율
- 유공율(전면․후면부에만 적용) : 30%(전체 면적의 30%를 개구부 형성, 추후 결정)
○ 부력 셀(cell) : 4EA * 원통형 직경(D) 65 mm(외경 기준)
- 내부 부력 셀은 부력 제공의 역할을 담당하므로 하판 및 상판과 밀봉(수밀상태 유지)
○ 재료 : 아크릴(소파형 모듈) 또는 적당한 재질(실험체 제작에 소요되는 재료는 한국건설기술연구원(이하 연구원)과 사전협의하여 결정함)
※ 모든 치수는 외경 기준
※ 반드시 1 EA를 우선 제작하여 사전 검토 후 나머지 (9 EA) 제작
氠瑢
漠杳
漠杳
(a) 평면도 (b) 정면도(단위: mm)
(c) 측면도(단면도)
[외곽부 소파형 모듈 상세도]
○ 소파형 모듈 실험체 부재별 세부 제원
氠瑢
세부 부재
가로
(m)
세로
(m)
면적
(m2)
두께(mm)
체적
(m3)
갯수
유공율
(%)
단위중량
(t/m3)
중량
(kg)
1. 상판
0.436
0.133
0.0580
3
0.0002
1
-
1.19
0.2070
2. 입면(정면․후면)
0.436
0.200
0.0872
3
0.0003
2
30.0%
1.19
0.4358
3. 양측면(좌측․우측)
0.133
0.200
0.0266
3
0.0001
2
-
1.19
0.1899
4. 부력 셀(D)
0.065
0.200
0.0408
3
0.0001
4
-
1.19
0.5829
5. 하판
0.436
0.133
0.0580
10
0.0006
1
-
1.19
0.6901
6. 바닥 강판
0.436
0.0528
0.0230
5
0.000115
1
-
7.85
0.9036
총계
3.0093
* (5) 하판 : 10mm 두께 사용(다른 부재는 3mm 사용)
* (6) 바닥 강판 : 436mm(길이)*26.4mm(폭)*5mm(t)를 2열 배치
漠杳
<유공율 30% 벽체(추후 결정), 단위 cm>
(3) 외과부 소파형 모듈 연결부 : 10개소 (건설연)
○ 연결방법 : 강봉 연결(세부사항은 추후 결정)
○ 소파형 모듈-소파형 모듈 이격거리 : 37 mm
○ 소파형 모듈-메인 부유체 이격거리 : 45 mm
漠杳
漠杳
[소파형 모듈 부착도]
(4) 계측용 프레임 : 1식 (건설연 제작)
[모션캡쳐 카메라 프레임]
○ 모션캡쳐 카메라가 실험공간을 투시 가능하도록 약 5.0m*2.5m 크기의 프레임을 제작하여 strip으로 천정에 고정시킴
○ 계측 프레임에는 8대의 자외선 기반 카메라가 설치됨
○ 계측 프레임은 천정에 고정되어 실험시 움직임이 발생하지 않도록 적절한 형태로 변형 제작 가능
漠杳 漠杳
[계측센서 프레임]
○ 가속도계 등 실험체 부착형 센서들의 설치가 가능하도록 계측센서 프레임 제작
○ 계측센서 프레임은 수조 바닥에 설치되며 파랑진행에의 간섭을 최소화하도록 제작하여야 함
5.2 실험 CASES
(1) 실험체 구성에 따른 CASES
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CASE
실험체 구성
건현/흘수
비고
부유체
상부
시설물
소파형 모듈
추가 중량
(판재)
실제(mm)
축소(mm)
CASE 1
○
○
-
-
3000/8000
55/145
㈜포스코
CASE 2
○
○
○
-
3000/8000
55/145
건설연
○ (CASE 1) 실험체 배치도: (부유체 + 상부시설물)
漠杳
○ (CASE 2) 실험체 배치도: (부유체 + 상부시설물 + 소파형 모듈)
漠杳
(2) 파랑조건에 따른 실험 CASES
○ 규칙파랑 8 CASES (재현주기 1년 4 CASES, 재현주기 100년 4 CASES)
○ 불규칙파랑 8 CASES (재현주기 1년 4 CASES, 재현주기 100년 4 CASES)
○ 파랑 입사각 : 2 CASES (0도, 67.5)
○ 각 파랑조건 별 최소 2번 실험 실시함 : 규칙파 2분 이상, 불규칙파 5분 이상
○ 수심조건 : 545 mm (실제 30m 적용)
○ 파랑 입사각에 따른 실험 순서
- 실험시 작업 효율성을 고려하여 실험 CASE별 순서 변경 가능
[파랑하중(파랑하중은 추후 변경가능)]
氠瑢
No.
주기(T, sec)
축소모형(실제)
파고(H, cm)
축소모형(실제)
파장(L, cm)
축소모형(실제)
비고
(H/L)
규칙파
T
H
1
0.61 (4.3)
2.6 (130)
58
0.0448
2
0.71 (5.0)
2.6 (130)
78
0.0333
3
0.85 (6.0)
2.6 (130)
110
0.0236
4
0.99 (7.0)
2.6 (130)
143
0.0182
5
0.75 (5.3)
4.2 (210)
87
0.0483
6
1.13 (8.0)
4.2 (210)
177
0.0237
7
1.41 (10.0)
4.2 (210)
241
0.0174
8
1.70 (12.0)
4.2 (210)
305
0.0138
불규칙파
(JONSWAP γ=3.3)
Tp
Hs
1
0.61 (4.3)
2.6 (130)
58
0.0448
2
0.71 (5.0)
2.6 (130)
78
0.0333
3
0.85 (6.0)
2.6 (130)
110
0.0236
4
0.99 (7.0)
2.6 (130)
143
0.0182
5
0.75 (5.3)
4.2 (210)
87
0.0483
6
1.13 (8.0)
4.2 (210)
177
0.0237
7
1.41 (10.0)
4.2 (210)
241
0.0174
8
1.70 (12.0)
4.2 (210)
305
0.0138
5.3 데이터 계측
○ 계측 항목 :
- 수직, 수평 가속도 : 6개소(불리한 가속도 위치, 향후 변동 가능)
- 경사계 : 중앙부 4개소(불리한 경사계 위치, 향후 변동 가능)
- 부유체 모션 : 영상(카메라), ※ 최대한 많은 부유체에 설치
- 계류력 : 로드셀
○ 게이지 조달 및 계측데이터 싱크
- 파고계측에 소요되는 센서는 연구원 연구팀에서 제공하며, 이에 대한 데이터 취득은 해안·항만실험센터 장비를 이용하여 취득함
- 실험체 거동 측정 관련 센서 및 장비는 도급자가 제공하고 데이터 취득을 수행함
- 실험체의 파랑운동은 비디오로 측정되어야 함
- 상이한 계측장비를 이용함으로 데이터 취득시 발생하는 데이터간 시간차이는 적절한 방법을 통하여 동기화하여야 함
5.4 기타사항
○ 실험체 제작시 유의사항
- 실험체는 소요 두께의 아크릴 및 적절한 재료로 가공 및 접합하여 제작함
- 접합면은 완전히 밀봉하여 내부로의 물침투를 완전히 제거해야함
- 가공시 재료의 손상이 발생되지 않도록 하고 제작오차는 허용오차(길이 ±1mm 이내, 무게 ±1g 이내) 이내로 함
- 모든 실험체의 무게중심은 도심에 있어야 함
- 조립전 주요 자재는 중량을 측정하여 조립 후 총중량을 반드시 예측하면서 조립하여야 하며, 실험체 이동전 반드시 총중량을 실측하여 자료를 제출하여야 함
- 운반 전 수밀 실험을 수행하여 제작 품질을 사전에 검토하여야함
- 실험체는 필요한 경우 외부 표면에 노란색 유성페인트로 도장하고, 실험체 외면에 실험체 ID를 표기함
○ 검수
- 1차 검수 : 도급자는 실험체 제작현장에서 제작 중간단계에서 오차의 확인을 위해 검수를 받아야함
- 2차 검수 : 도급자는 실험체 제작 최종 완료시 연구원 운반하기 전, 실험체의 제작오차 및 상태에 대한 최종검수 및 극관성 모멘트 측정을 수행함
○ 운반 : 1회
- 제작장 ⇒ 연구원 항만실험동
○ 실험체 수조 세팅
- 단면 수조에 실험체 및 지그를 세팅하고 계측센서를 설치함
- 실험체별 Unit(상부시설물, 추가 중량 등)를 결합하여 셋팅함.
- 실험체의 계류스프링은 지그에 연결하여야 함
○ 실험체 폐기
- 실험 종료후 실험체 폐기
6. 과업수행 예정공정표
氠瑢
월
연구내용
5월
6월
7월
8월
9월
10월
비율(%)
0. 용역 공고 및 계약
1. 소파형 모듈 실험체 제작
20
15
35%
2. 계측 프레임 제작
10
10%
3. 파랑운동 수조실험 및 계측
10
30
40%
4. 실험 데이터 정리
5
10
15%
공정
기간별(%)
20
35
35
10
누적(%)
20
55
90
100
7. 보고서 작성
○ 용역세부추진계획서는 착수 후 14일 이내에 제출하여야 하며 용역세부추진계획서는 과업수행 방법, 절차, 분야별 과업책임자, 참여자별 과업수행담당 업무 등을 포함시켜야 함
○ 용어는 국어사용을 원칙으로 하되 전문용어 또는 뜻이 혼동되어 불명확한 경우에는 영문, 한문 등으로 표기하며, 교육부 제정 한글 맞춤법 및 외래어 표기법에 따름
○ 숫자는 아라비아 숫자를 사용하고 기호는 로마자로 함
○ 최종보고서의 규격 및 작성방법은, 한국건설기술연구원 일반용역보고서 작성요령을 기준으로 하되, 구조계산서의 특정 형식이 있는 경우 이를 준용함
○ 최종보고서 제출시, 그 내용을 워드프로세스(한글2010 이상)에 저장하여 같이 제출함
8. 성과품 제출
氠瑢
종 류
제 출 시 기
제출부수
- 용역세부추진계획서
착수 후 14일 이내
(파일제출)*
- 중간보고회(실험체 제작 완료후)
실험체 제작 완료후
(중간보고회로 실시)
발표자료
- 최종보고서(실험결과)
준공 시
CD
- 기타 관련 용역수행으로 발생한 모든 자료
준공 시
CD
*E-mail로 송부, 보고서 건설연 정보관 등록은 해당사항 없음
9. 기타사항
9.1 착수계 및 예정공정표 제출
일반용역기관은 계약 후 7일 이내에 착수계 및 예정공정표를 제출하여야 함
9.2 설계변경조건
○ 천재지변 등 불가피한 사항이 발생하여 정상적인 과업의 수행이 불가능한 경우
○ 연구원의 방침에 따라 과업이 중단되었을 경우
○ 계획의 변경으로 과업내용 및 물량이 증감되었을 경우
○ 기타 연구원의 사정으로 변경이 불가피한 경우
9.3 보안대책
○ 용역수행자는 과업 착수와 동시에 본 용역에 종사하는 인원으로부터 보안관리 서약서를 징수하여 착수계와 함께 연구원에 제출하여야 하며, 과업수행에 참여한 인원이 교체될 시는 인수인계를 철저히 하여 자료의 외부유출을 방지함
○ 용역성과 보고서 등 관련문서는 사전 보안성을 면밀히 검토하여 내용의 중요도에 따라 적정등급의 비밀 또는 대외비로 분류하고, 연구원에서 정한 보안관계 제규정을 준수함
○ 용역수행에 관련된 모든 자료는 별도 보관하여 보안관리 책임자를 지정하여 관리하며, 지정된 장소에서만 보관함
○ 과업 전반에 걸쳐 보안상 이상이 없도록 하며, 과업수행으로 취득한 사실에 대하여는 철저한 보안을 유지함
○ 용역수행과정에서 각종 회의 시 본 과업내용이 포함된 경우에는 배포할 부수를 감안하여 필요한 부수만 생산하되 회의 종료 후 회수하여 파기함
○ 용역계약자는 용역수행과정에서 발생한 각종자료와 용역성과품은 용역완료시에 전부 납품토록 하고, 성과품은 추가로 인쇄하여 보관하지 말아야 함
○ 모든 용역 성과품은 사전 연구원의 서면 승인 없이는 타목적을 위해 사용할 수 없음
○ 용역 수행으로 얻어진 결과에 대해 연구원의 사전 합의 없이는 대외적으로 발표할 수 없음
9.4 기타
○ 용역추진과정에서 과업지시서에 명기되지 않았거나 중요한 결정 또는 판단이 요구되는 사항이 있을 경우에는 당 연구원과 사전 협의하여 방침을 받은 후 시행하여야 함
○ 과업수행계획서에서 참여하기로 한 당초 과업책임자 및 참여자는 본 과업이 완료될 때까지 원칙적으로 변경할 수 없음. 다만, 변경이 불가피한 경우에는 당초 과업책임자 및 참여자와 자격, 경력 등이 동등하거나 그 이상인 자로서 연구원과 사전 협의하여 승인을 득하여야 함
○ 본 과업수행 중의 과실로 인한 일체의 책임은 도급자 부담으로 함
○ 본 사업은 하도급을 불허함
○ 기타 본 과업지시서 내용에 대한 해석상의 이견 및 경미한 사항에 대하여는 연구원의 해석 또는 지시에 따름
○ 용역계약자는 연구원의 요청에 따라 정기 공정보고를 실시해야 함
○ 용역 수행으로 발생하는 연구기자재, 연구시설ㆍ장비, 시작품(試作品) 등의 유형적 결과물과 지식재산권, 연구보고서의 판권 등 무형적 결과물의 소유권은 연구원에 있으며 용역계약자는 그 소유권을 주장할 수 없음