신한옥통합구조기술
연구목표 및 구성
실험한옥의 구조안전성 확보
시범한옥의 구조안전성 확보
신한옥의 구조분야 설계지원시스템 개발을 통한 구조설계 품질의 향상
실험한옥 전체 골조의 구조성능 실험을 통한 구조적 거동특성 분석 및 구조성능 확보
실험한옥의 구조모니터링을 통한 장기거동특성 분석
| 전통 담장 |
종류 | 와편담 | 토석담 |
|---|---|---|---|
| 시공비용(개산 설계가격) | 60만원 내외 |
| 개발 담장 |
종류 | 와편담 | 토석담 | 사고석담 |
|---|---|---|---|---|
| FRP 소개담장 | GRC 담장소재 | |||
| 시공비용(개산 실행가격) | 60만원 내외 | |||
| 위 가격은 전통기와이가 포함된 가격임 | ||||
세세부 최종 연구목표 및 연차별 연구내용
- 한옥의 구조분야 연구동향 분석 및 해석모델링 기법 도출
- 한옥의 구조검토에 필요한 주요 관련사항 도출
- 부재 초기사이즈의 안전성과 사용성의 신속한 검토
- 시험 전통한옥 (명지대 무루정)의 구조검토
- 시험 신한옥 (양주한옥)의 구조검토
- 연구단 개발 신한옥 (2층 실험한옥)의 구조검토
- 주요 수평 및 수직부재의 구조성능 확인 및 물성 도출
- 신한옥 구조부재 단면조견표 개발
- 신한옥 구조부재설계 자동화 S/W 개발
- 단면조견표 및 S/W의 실무적용 및 보급
- 전통한옥 1/15 시험체 진동실험
- 실물 실험한옥의 인력가진, 충격하중, 상시미진동 실험
- 연구단 개발 신한옥 (2층 실험한옥) 1/15 시험체 진동실험
- 연구단 개발 신한옥 (2층 실험한옥) 1/4 시험체 진동실험
- 연구단 개발 신한옥 (2층 실험한옥) 1/4 시험체 정적가력실험
- 시험한옥의 구조검토를 통한 구조안전성 확보
- 실험한옥 및 전통한옥의 변형 및 함수율 측정
- 디지털 영상합성 변형분석을 통한 전체 변형 측정
연구의 중요성과 범위
기술적 측면
한옥의 골조 모델링 및 접합부 모델링 기법을 개발하고 이를 바탕으로 구조적 거동특성을 파악하여 구조안전성을 평가할 수 있다.
신한옥에 대한 연구결과를 활용하여 전통목조건축의 구조모델링 및 구조안전성을 평가하는데 기여한다.
신한옥 골조의 구조성능 실험결과는 신한옥의 구조안전성을 확보하는 중요한 근거로 활용될 수 있다.
경제산업적측면
신한옥 구조재의 경제적인 설계를 통하여 불필요한 목재 소비를 줄이고 이를 통해 녹색성장에 기여한다.
신한옥의 보급을 통해 목조산업을 활성화시키고 새로운 시장을 형성한다.
사회문화적측면
신한옥의 구조안전성을 확보하고 이에 대한 근거자료를 마련함으로써 신한옥에 대한 보급 기반을 마련한다.
신한옥을 일반인들에게 널리 보급하여 신한옥을 새로운 문화트랜드로 성장시킨다.
개발된 신한옥은 국내뿐만 아니라 국외에도 보급함으로써 전통문화수출에 기여한다.
기술동향
국내 기술 및 산업 동향
최근 한옥을 현대식으로 짓는 경우가 간간히 있으나 이 경우 한옥의 전체적인 구조 안전성 평가는 물론 주요 구조부재에 대한 구조검토도 없이 수행되는 것이 일반적인 현실이다. 즉, 전통건축에 사용되는 것과 유사한 방법으로 경험적으로 구조부재를 치목하고 접합부를 만들어 적용하고 있다. 한옥의 현대화는 아직 기업화되지 않고 개별 건축설계사무소에서 설계하고 이를 현장에 바로 적용하고 있는 수준이다. 한옥은 목재가 주요 구조부재로 사용되고 있으며 그 접합부는 맞춤으로 되어 있으므로 철근콘크리트구조나 강구조 건물과는 구조모델링이 확연히 다른 특징이 있다.
전통목조건축의 구조모델링과 구조해석 방법에 대한 연구가 수행되어 왔으나 아직 체계적으로 정립되어 있지 않고 있다. 따라서 현행의 구조설계사무소에서도 전통 목조건축 구조를 어떻게 모델링하고 해석하여 구조안전성과 구조성능을 평가해야 하는지 확신을 가지지 못하고 있으며 필요에 따라 경험에 비추어 구조검토를 하고 있는 실정이다.
국외 기술 및 산업 동향
국외에서는 목조건축이 국내보다는 활성화되어 있으나, 목조부재의 접합부는 철물에 의한 접합부가 대부분이며, 한옥의 고유한 맞춤과는 상당한 차이를 보이고 있다. 따라서, 기존 국외 기술로는 한옥의 접합부를 모델링하고 해석하는데 바로 적용할 수 없다. 이러한 상황에서 본다면 한옥의 접합부 분야에서는 국내의 기술이 해외기술보다는 앞서 있다고 볼 수 있으며, 한옥의 국외 보급을 위해서는 위와 같은 한옥의 구조특성을 반영하여 국외에서 인정할만한 구조검토 및 설계가 수행되어야 하는 것이 선결요건이라 할 수 있다. 최근 해외에서 문화유산의 보존 및 보수보강을 위한 연구가 수행되고 있으며, 이와 관련하여 신한옥의 구조성능 확보에 관한 이론 및 실험적 연구를 수행함으로써 국제적인 이슈를 선점할 것이라 기대된다.
연구내용
- 한옥관련 기존연구고찰 및 구조검토를 위한 사전연구
- Microsoft엑셀 이용한 구조부재 단면검토모듈 개발
- 실험한옥 및 관련 한옥의 구조검토
- 실험한옥 주요 구조부재의 구조성능 실험
신한옥 부재설계 자동화 소프트웨어 개발
주요 구조부재인 대량, 주심도리, 기둥에 대한 부재설계 검토 S/W 개발
개발된 S/W의 등록
시범한옥에 대한 구조검토
시범한옥의 구조해석 모델링
시범한옥의 구조검토 및 적정 단면 제안
시범한옥 전체 골조의 구조안전성 검토
실험을 통한 실험한옥 구조성능 규명
한옥의 구조성능실험을 위한 관련 연구고찰
실물 실험한옥의 인력가진, 충격하중, 상시미진동 실험
전통한옥 및 2층 신한옥 소규모 시험체(1/15) 진동실험
2층 신한옥 대규모시험체(1/4) 진동실험 및 정적가력실험
- 신한옥 구조분야 설계지원시스템 개발
- 실험을 통한 실험한옥의 구조성능 규명
- 은평구 시범한옥 구조검토
- 실험한옥 구조모니터링 (장기거동특성 분석)
신한옥 구조부재 단면조견표 개발
작용하중과 부재 간격에 따른 신한옥 주요 구조부재의 설계자 지원용 최적단면 조견표 작성
실험한옥 구조모니터링
실험한옥(2층 신한옥, 전통한옥) 및 무루정의 변형 및 함수율 측정을 통한 장기 거동특성 분석
디지털 영상합성 변형분석을 통한 실험한옥의 장기 거동특성 분석
연구성과 활용계획
신한옥의 구조검토결과는 신한옥의 안전성에 대한 근거자료로 활용한다. 그리고 이를 통해 안전성이 확보된 신한옥의 보급에 기여한다. 신한옥 구조부재설계 자동화 S/W는 신한옥 구조검토 업무효율을 상당부분 향상시킬 수 있다. 장기적으로는 현재 상용화되어 실무에서 사용 중인 구조해석 S/W와 연계하여 실무사용성을 극대화 시킬 수 있다. 신한옥의 구조설계분야는 국내의 구조설계사무소와 연계하여 표준 구조설계도서집을 마련하여 보급함으로써 새로운 유형의 신한옥 개발에 활용할 수 있다.
연구결과 기대효과
기술적측면
한옥의 골조 모델링 및 접합부 모델링 기법을 개발하고 이를 바탕으로 구조적 거동특성을 파악하여 구조 안전성을 평가할 수 있다.
신한옥에 대한 연구결과를 활용하여 전통목조건축의 구조모델링 및 구조안전성을 평가하는데 기여한다.
신한옥 골조의 구조성능 실험결과는 신한옥의 구조 안전성을 확보하는 중요한 근거로 활용될 수 있다.
경제적측면
신한옥 구조재의 경제적인 설계를 통하여 불필요한 목재 소비를 줄이고 이를 통해 녹색성장에 기여한다.
신한옥의 보급을 통해 목조산업을 활성화시키고 새로운 시장을 형성한다.
사회적측면
신한옥의 구조안전성을 확보하고 이에 대한 근거자료를 마련함으로써 신한옥에 대한 보급 기반을 마련한다.
신한옥을 일반인들에게 널리 보급하여 신한옥을 새로운 문화트랜드로 성장시킨다.
개발된 신한옥은 국내뿐만 아니라 국외에도 보급함으로써 전통문화수출에 기여한다.
과제현황
과제현황
한옥관련 기존연구고찰 및 구조검토를 위한 사전연구
Microsoft 엑셀을 이용한 구조부재 단면검토모듈 개발
실험한옥 및 관련 한옥의 구조검토
실험한옥 주요 구조부재의 구조성능 실험
신한옥 구조분야 설계지원 시스템 개발
실험을 통한 실험한옥의 구조성능 규명
은평구 시범한옥 구조검토
실험한옥 구조모니터링(장기거동특성 분석)
주요핵심기술
전통한옥 및 신한옥의 구조해석 및 구조설계 기술
한옥의 구조성능 실험 기술
한옥의 부재설계 자동화 기술
한옥의 구조모니터링 기술
녹색기술과의 연관성
신한옥 구조재의 경제적인 설계를 통하여 불필요한 목재 소비를 줄이고 이를 통해 녹색성장에 기여한다.
