국내 발파해체기술은 저층위주로 개발, 적용되어 왔으며 1970년대 이후 건축된 고층 RC 라멘조의 내구연한으로 재건축이 필연적으로 예상돼 경제적이고 안전하며 친환경적인 발파해체기술의 개발이 요구되었다. 이에 따라 저층구조물에 적용되었던 발파해체 요소기술을 고층구조물에서 활용할 수 있도록 적용시험을 수행하였다. 고층구조물 발파해체를 위한 요소기술의 정립과 현장 적용성 여부를 판단하고, 문제점 발생 시 개선방안을 제안 해 고층건물에 대한 발파해체 기술을 개발하고자 대전 중앙데파트 발파해체현장에서 방호방법의 현장검증시험과 분진저감을 위한 물대포 현장 적용시험 및 최적천공방법 선정을 위한 요소시험을 수행해 발파해체 요소기술의 신뢰성 확보와 적용성을 확인하였다. 본 논문은 고층건물 철거 시 친환경적이고 안전하며 경제적인 발파해체 공법을 국내 기술로 시공할 수 있는 능력을 알려 외국 철거업체의 국내 철거시장진입을 방지하고 국내 해체산업의 경쟁력 제고에 이바지하고자 한다.
발파에 의한 구조물해체기술은 구미를 중심으로 한 많은 실적을 바탕으로 하고, 이에 따른 경험이 뒷받침된 기술이라 말할 수 있다. 일본에 있어서, 본 기술을 합리적으로 안전하고, 확실한 해체공법 의 하나로 보급시키기 위해서는 구축물의 붕괴설계기술과 설계대로 붕괴시키는 시공기술이 필요 불가결 하다. 본보고서는 빌딩 등 콘크리트 구조물의 폭파해체시에 있어서 구출물 붕괴 시뮬레이션 기술에 관하여, 문헌 등에 의한 조사를 중심으로 기술의 현상과 동향 및 금후의 전망에 대하여 언급하였다. 그 결과 붕괴시의 시뮬레이션 수법으로서, 기능이 확장된 개별요소법 또는 불연속변형법의 적용가능성이 있음을 알게 되었다.
벽식구조 아파트에 대한 재개발의 수요가 증가함에 따라 RC구조 아파트와는 다른 새로운 해체기술이 요구되고 있다. 본 연구에서는 벽식구조 아파트의 발파해체를 위한 기초적인 자료를 제공하기 위해 실시설계 도면을 토대로 벽식구조 아파트를 주동 형태 및 규모에 따라 분류하고, 아파트의 높이(H), 폭(B), 길이(L)의 발파 패턴 요소를 이용하여 벽식구조 아파트의 발파해체에 적합한 발파해체공법을 분석하였다.
선진국인 미국이나 영국등지에서는 이미 1950년대부터 각종 산업시설 및 고층건물을 발파해체공법으로 철저하여 왔고 이제는 안전한 해체공법중의 하나고 자리 잡고 있다. 우리나라의 경우 90년대 초반부터 몇몇 업체에서 시작된 발파해체공법의 시도가 외국 기술제휴사의 핵심기술 이전기피, 해체불량 부족과 발파해체에 대한 인식부족 등으로 아직 활성화되지 못한 초기 단계이지만 향후 고층빌딩철거, 각종 산업구조물 및 공장건물 해체작업에도 적응이 가능한 첨단기술이라 할 수 있다. 본 교각구조물 발파해체 시공사례는 고속국도건설 공사 중 기 시공된 교각구조물에 안전성 문제가 발생하여 상 하행선 2개의 교각을 후속공정을 고려하여 난시간 내에 해체하고, 재시공하여야하는 현장여건에서 수행되었다.
화약발파를 이용한 건물해체 설계에서 고려해야할 중요한 인자중 하나는 안전 문제이다. 도심지에서 수행된 건물발파해체 사례에 의하면 부재 폭파시 발생한 파쇄물이 비산되어 인접한 건물이나 인명에 피해를 주어 심각한 문제를 야기시킨 사례들이 보고된바 있다. 본 논문에서는 건물발파해체시 발파로 제거하는 주요 부재중 하나로서 철근콘크리트 기둥에 대한 적절한 방호기법을 개발하기 위해 수행된 실험적 연구 결과를 제시한다. 기둥은 실제 규모로 제작되었으며 몇 가지 재료들에 대하여 고속카메라를 이용한 관찰 및 파괴 특성을 고찰하고 방호 특성을 분석하였다. 주요 결과의 하나로써 비산을 제어하는 핵심 기술은 기둥 발파시 발생하는 가스압을 제어하는 기술임이 확인되었으며 이를 위한 방호재 설치 기법이 제시되었다. 이 기술은 실제 발파해체시 성공적으로 적용되 었다.
최근에는 구조적 노후화 및 기능적 요건을 만족하지 못하여 해체되는 산업구조물의 수요가 증가하고 있으며, 해체과정에서 발생되는 시간적, 공간적 환경위해요소를 최소화하기 위해 발파해체공법의 적용이 증가하고 있다. 본 시공 사례는 구조적 노후화와 기능적 요건을 충족하지 못하는 대단면 철근콘크리트 특수구조물인 Crusher & Screen 구조물의 발파해체를 기술하였다. 대단면 철근콘크리트 부재에 대한 다양한 사전취약화 및 발파패턴을 적용하였으며 발파진동 및 충격진동을 감소시키기 위해 동일한 기둥 내에서의 발파시차 및 발파구역간의 발파시차를 설정하였다. 대단면 철근콘크리트 특수구조물의 해체에 발파해체공법을 적용함으로써 주변 시설물에 대한 피해없이 안전하고 효율적으로 해체가 완료되었다.
구조물의 노후화와 기능성 상실에 따른 해체 수요가 증가하고 있으며, 다양한 해체 기술이 개발되어왔다. 대규모 기초콘크리트의 경우에는 구조적 특성에 의한 일부 기계식 해체공법의 적용에 제한이 있으며, 지반진동에 의한 주변 환경의 영향으로 최근에는 발파해체공법을 적용하거나 발파해체와 기계식 해체를 혼합한 공법을 적용하고 있다. 본 연구에서는 기초콘크리트 발파해체 설계 시 비장약량과 입지상수, 감쇄지수와의 관계식, 콘크리트의 평균 파쇄도와 비장약량과의 관계식을 통해 평균 파쇄도와 지반진동속도를 비교하였다.
발파기술의 급속한 발전으로 재개발을 위한 노후 구조물에 대한 리모델링, 해체등이 다시 활성화될 조짐이 있다. 이에 1991. 8 이후 시작된 우리나라의 발파해체 공법을 재조명하고 그 개선방안을 정리하였다. 그 결과 최근의 발파해체공법은 기계식해체공법에 비해 약 60∼70%의 공기단축효과와 함께 5층이상 고층 구조물의 경우 경제성이 매우 높은 것으로 분석되었으며, 구조물 해체공법의 경제적 효과와 환경안전 및 재활용효과를 극대화하기 위하여 진동. 소음. 비석. 분진 예측프로그램의 활용 및 미비점 개선 등 각종 컴퓨터 예측시스템을 개발해야 할 것이다. 발파해체 시 발생된 건설폐기물의 재활용도를 높이기 위하여 도로 보조기충재 및 콘크리트용 골재활용에 대한 일정비율 사용 의무화 등 관련 법령개정이 필요하며 해체물의 분류, 처리 등에 폐기물 전문업체의 적극적 참여 및 추가적인 연구개발이 필요한 것으로 사료된다.
1970년대 산업화에 따른 플랜트 구조물이 노후화됨에 따라 구조적 기능을 상실해 발파 해체 공법을 활용한 해체 철거 수요가 증가하고 있다. 발파 해체공법은 기계식 해체공법에 비해 해체 공기가 짧아 환경공해 발생 노출 시간을 최소화할 수 있지만 잘못된 발파 설계 및 시공 계획에 따른 붕괴거동의 실패는 안전성에 매우 큰 위험을 유발한다. 따라서 붕괴거동 모사를 통해 최적의 발파 해체 조건과 이에 따른 영향을 고려하는 것이 중요하다. 본 연구에서는 Finite element method (FEM)와 Discrete element method (DEM)의 장점을 활용해 구축된 3-D Combined finite discrete element method (FDEM) 코드 기반 3-D DFPA 를 적용해 (구)서천화력발전소의 연돌 구조물에 대한 해체 모사를 수행하였으며 실제 구조물의 연돌 구조물 발파해체의 붕괴거동과 비교 분석하였다. 수치 모사 결과, 실제 구조물과 붕괴 거동 및 붕괴 완료 시간이 동일하게 나타났다. 또한, 발파구간 개구부 상부에 위치한 후드부의 크기가 연돌의 붕괴거동에 미치는 영향을 분석하기 위해 후드부의 면적을 조정하여 해체 모사를 수행하고 균열 발생 양상 및 z-방향 변위 곡선을 통해 비교 분석하였다. 분석 결과, 후드부의 면적이 증가함에 따라 하중을 지지하는 면적이 줄어들고 그에 따른 균열 발생 증가 및 전도 시간 감소를 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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