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연구성과RESEARCH PERFORMANCE인류를 더 이롭게 하는 미래의 기술,
현대건설이 만들어갑니다.

인프라사업PPWS 케이블 가설공법

현수교를 더 길고 튼튼하게 만드는 핵심기술
현수교용 PPWS 케이블 가설 공법
개요

현대건설이 국내 최초로 개발한 PPWS* 가설 공법은 현수교의 주케이블을 초고강도로 제작하고, 핵심 가설장비를 이용하여 시공하는 원스톱(one-stop) 기술입니다.

PPWS(조립식 평행선 스트랜드, PRE-FABRICATED PARALLEL WIRE STRAND)

개발 배경

PPWS 케이블 가설공법은 타 공법 대비 품질관리가 쉽고 공기가 단축된다는 큰 장점에도 불구하고 제작 및 가설 기술력을 보유한 업체가 일본과 중국에만 한정되어 있어 가격 경쟁력이 떨어졌었습니다. 현대건설은 이러한 PPWS 케이블 가설공법 국산화에 성공함으로써 가격 경쟁력을 확보하였고, 향후 해외 초장대교량 시장에 적극 참여할 수 있는 기반을 마련하게 되었습니다.

기술 특장점
1. 초고강도(1,960MPa) 케이블 세계 최초 개발
현대건설과 현대스틸산업이 함께 개발한 PPWS 케이블은 세계 최고 강도를 자랑합니다. 이 케이블은 강선 127가닥을 꼬아 만드는데 지름이 5mm에 불과한 강선 한 가닥이 버틸 수 있는 힘은 2톤으로 중형승용차 1대를 충분히 들어올릴 수 있는 정도이며, 이를 모두 합쳤을 때에는 거의 600톤에 육박하는 힘을 견딜 수 있습니다.
2. 국내 최초 PPWS 케이블 가설 공법 적용
이 공법은 케이블을 4~8가닥의 강선 단위로 가설하는 기존의 AS(Air Spinning, 에어 스피닝) 공법과 달리 직경 5mm의 강선을 100가닥 이상 사전에 수평으로 묶음 처리하는 것입니다. 케이블을 인출하는 장비 용량은 37톤으로 세계 최대 성능이며, 모든 공정의 모니터링은 물론 통합제어가 가능한 운전제어실을 구축해 공사의 효율성과 안전성을 극대화하였습니다. 현대건설은 이 공법을 울산대교에 실제 적용하여 초장대교량의 공사기간 단축 및 품질 우수성을 확보할 수 있게 되었습니다.
가설 프로세스 :
케이블 제작 과정
PPWS 케이블 제작 이미지

Step 1스트랜딩 (Stranding)

스트랜딩 Stranding

PPWS 규격에 맞춰 각 강선을 Uncoiler를 통해 권취하고, 스크린을 통과시켜 강선의 직선성을 유지 합니다.

스트랜딩 목록
PPWS 규격 61/91/127 EA (Wire)

Step 2어셈블링 (Assembling)

어셈블링 Assembling

어셈블러(Assembler)를 이용, 육각 형태로 강선을 성형합니다.

어셈블링 목록
설비 Assembler(Forming roller), Wrapping Machine, Guide Roller

Step 3컴팩팅 (Compacting)

컴팩팅 Compacting

Caterpillar(캐터필러)를 이용, 강선을 압착하며 스트랜드를 이동시킵니다.

컴팩팅 목록
설비 Caterpillar

Step 4릴링 (Reeling)

릴링 Reeling

Reeling Machine을 통해 되감아 PPWS 스트랜드를 완성합니다.

릴링 목록
설비 Fair ledder, Reeling Machine, Reel, rail 대차, Lifting Beam

Step 5소켓팅 (Socketing)

소켓팅 Socketing

Band Saw를 이용해 스트랜드를 절단하여 길이를 맞춘 후, 소캣 내부의 강선을 재배열하고 합금주물을 주입하여 PPWS의 현장 이송을 준비합니다.

소켓팅 목록
설비 주물 합금 용해로, 합금 주입용 작업대, 합금 예열기 및 주입기, Socket 예열기
가설 프로세스 :
케이블, 가설 시공 과정
PPWS 케이블 가설공법 이미지

Step 1 PPWS 운반 및 시공장비 배치

Step 1

릴(Reel)에 감긴 PPWS를 현장 반입 후 언릴링 장비 위에 탑재합니다.

Step 2언릴링 장비 위 PPWS 탑재

Step 2

캐리어(Carrier)에 연결된 PPWS케이블이 공중지지대인 케트윅(Catwalk)을 윈치(Winch)로 구동되는 로프에 부착되어 통과하며 인출합니다.

Step 3PPWS 양 끝단 정착

Step 3

PPWS 케이블의 시작점과 끝점을 각각 앵커리지에 설치된 정착구(Anchor rod)에 고정합니다.

Step 4반복시공

Step 4

설계 강선 가닥수가 될 때까지 왕복하며 PPWS 케이블을 반복 시공합니다.

기술 적용 및
기대 효과
1. 세계/국내 최초 기술 개발

현대건설은 세계 최초로 1,960 메가파스칼(Mpa) 초고강도 케이블을 개발하였으며, PPWS 가설공법을 국내 최초로 상용화하였습니다. 이러한 기술 국산화 성공에 힘입어 PPWS 케이블 가설 공법의 가격 경쟁력 확보 및 가설 비용 절감이 가능하게 되었습니다.

울산대교 이미지 울산대교
2. 국산 기술의 해외 진출 교두보 마련

현대건설은 사장-현수교인 터키 보스포러스 제3대교에 PPWS 가설 공법 기술을 적용하고 있으며 이를 통해 해외 건설 현장 내 국산 기술 진출의 교두보를 마련하게 되었습니다.

터키 보스포러스 제3대교 이미지 터키 보스포러스 제3대교
3. 초장대교량 기술 선도

다경간/초장대교량인 칠레 차카오대교에 장경간 케이블 교량 기술을 패키지화하여 적용하고 있으며, 이로써 3km급 초장대교 기술을 선도하게 되었습니다.

칠레 차카오대교 이미지 칠레 차카오대교

건축사업SMART BEMS

첨단 그린스마트빌딩을 더 똑똑하게 만들어 주는 핵심 기술
SMART BEMS
개요

현대건설이 국내 건설사 최초로 개발, 적용중인 Smart BEMS*는 건물의 복잡한 에너지망을 효율적으로 관리하고 운영할 수 있는 에너지ㆍ환경관리 시스템입니다.

*BEMS (Building Energy Management System, 건물 에너지 관리 시스템)

개발 배경

미래 글로벌 건축시장을 주도할 그린스마트빌딩의 경쟁력 확보를 위해서는 건물의 첨단시스템을 통합적으로 관리할 수 있는 건물 운영 기술이 중요합니다. 이에 현대건설은 일반적으로 적용되고 있는 BEMS의 단순 모니터링 기능의 한계를 극복하기 위해 Smart BEMS를 개발했으며, 이를 통해 건물의 에너지를 통합적으로 운영 및 관리할 수 있는 편리한 서비스를 제공하고자 합니다.

기술 특장점
1. 국내 최초 건물 에너지망 통합관리 및 제어기술 개발
다음 날 소비될 에너지와 생산될 에너지를 예측하여 화석에너지 이용 및 에너지 비용이 최소화 되도록 에너지 생산, 저장, 이용 시스템들을 통합 모니터링하고 제어할 수 있는 기술을 국내 최초로 개발하였습니다.
2. 국내 최초 인공신경망을 활용한 지능형 공조 복합제어기술 개발
인공신경망 알고리즘은 스스로 건물의 상태를 학습, 판단하여 건물 운영의 최적 제어 솔루션을 제공하는 공조 복합제어기술입니다. 인공신경망은 건물의 실내외 환경정보를 인지하여, 최적 운영 알고리즘을 통해 냉난방을 담당하는 공조시스템을 자동으로 운전합니다. 이 기술을 적용하면 쾌적한 실내를 유지함과 동시에 평균 35%의 냉난방에너지 절감이 가능합니다.
3.건물에너지 목표관리 및 이상현상 진단ㆍ관리기술
건물 에너지 소비 관련 시뮬레이션 데이터와 실제 사용 데이터를 비교 분석하여, 건물관리자가 최적의 에너지 소비 목표를 설정할 수 있도록 도와줍니다. 또한 분석 데이터를 바탕으로 건물의 이상 현상을 실시간으로 관리할 수 있습니다.
기술내용

에너지&환경 정보수집

에너지&환경 정보수집 이미지
  • 신생에너지 생산현황 정보를 수집합니다.
  • 실내 외 환경정보(온도,습도, CO2 등)를 수집합니다.
  • 외부에너지 수급현황(한전, 가스 등) 정보를 수집합니다.
  • 에너지 저장 현황 정보를 수집합니다.
smart bems 에너지&환경 정보수집 목록
에너지 &
환경 정보 수집
건물 내외부 환경정보(온도, 습도, 공기질 등)와 에너지(전기, 열 등)의
생산-저장-사용 정보를 수집합니다.

분석

smart bems 분석 이미지
  • 지능형 공조제어 시스템
  • 통합 모니터링 시스템
  • 건물 에너지 목표관리 시스템
  • 고장 탐지 및 진단 시스템
  • 추가기능
smart bems 분석 목록
분석 Plug&Play 형식으로 탑재된 모듈들이 정보를 분석하여 최적의 제어 조건을 찾아냅니다.

제어

smart bems 제어 이미지
  • 실내 조명이 자동으로 제어 됩니다.
  • 생산중인 신재생에너지, 저장된 에너지, 외부 화석에너지 중 건물에 공급할 에너지원을 결정 합니다.
  • 냉난방 기기 최적화 운전이 가능합니다.
smart bems 제어 목록
제어 자동으로 건물을 제어하여, 쾌적한 실내환경을 유지하면서도 에너지 소비를 최소화 합니다.
기술 적용 및
기대효과
1. 최첨단 설비를 통한 에너지 절약형 공동주택 현실화

현대건설은 공동주택 세대용 및 단지용 Smart BEMS를 개발, 국토부 주관의 에너지 절약형 공동주택 시범사업(송도 6·8공구 A11블록 공동주택 단지)에 적용 예정입니다. 세대용 Smart BEMS를 통해 난방과 환기 등의 자동제어를 통해 최소한의 에너지로 쾌적한 주거환경을 구현할 것이며, 단지용 Smart BEMS는 단지 공용부에 설치된 신재생에너지, 에너지 저장시스템 등의 최첨단 설비를 통합 운영 및 관리할 것입니다.

세대용 Smart BEMS 화면 이미지 세대용 Smart BEMS 화면
(화면 구성 변경 가능)
단지용 Smart BEMS 화면 이미지 단지용 Smart BEMS 화면
2. 빌딩의 에너지 제어 및 운영기술 선진화

현대건설은 빌딩용 Smart BEMS를 개발하여 그린스마트 이노베이션 센터(GSIC, Green Smart Innovation Center)에 적용하였으며, 실증 및 검증을 통해 지속적인 Version Upgrade가 이루어지고 있습니다. Smart BEMS에 탑재된 자체 개발 최첨단 솔루션들을 통해 쾌적한 실내환경 구현은 물론 효과적인 에너지 절감, 편리한 건물 운영 및 제어가 가능한 통합 서비스를 제공하고 있습니다.

그린스마트 이노베이션 센터 통합운영실 이미지 그린스마트 이노베이션 센터
통합운영실

에너지 플랜트 사업바이오가스 정제기술

폐기물을 차량연료로 만드는 친환경 기술
바이오가스 차량연료화 정제기술
개요

현대건설이 국내 최초로 국산화한 바이오가스 차량연료화 정제기술은 각종 생활폐기물에서 발생하는 바이오가스에서 불순물(황화수소, 실록산)을 제거하고 고품질화 과정을 거쳐 천연가스 차량연료로 사용 가능한 바이오메탄을 생산하는 친환경 에너지 기술입니다.

개발 배경

일반적으로 재활용해 사용할 수 있는 쓰레기와는 달리 매립되거나 소각해오던 하수 찌꺼기, 음식폐기물 등은 자연환경 오염을 유발하는 생활폐기물입니다. 현대건설은 이를 유용하게 재활용할 수 있는 기술을 개발하여 환경보호와 오염방지에 앞장서고자 합니다.

기술 특장점
1. 국내 최초 상용급 바이오가스 차량연료화 기술
현대건설은 자체 개발한 진공압력스윙방식(V-PSA)의 가스분리기술을 적용하여 바이오가스의 차량연료화 기술을 국내 최초 상용급으로 개발하였습니다.
2. 실증시설 운영을 통한 기술 안정성 및 경제성 확보
현대건설은 환경부 주관의 ‘충주 유기성 폐자원 에너지화 실증연구’ 사업에 본 기술의 설계 적용을 완료하였으며, 2016년 상반기 중 본격적으로 이를 운영할 예정입니다. 또한 이 기술의 우수성을 인정받아 국내 총 4건의 특허를 등록하였으며, 2014년 10월에는 녹색기술 인증을 받은 데 이어 2015년 7월 환경신기술 인증까지 획득하였습니다.
기술 프로세스
바이오가스 정제기술 프로세스 이미지

Step 1 바이오가스 생산(Biogas Production)

바이오가스 생산 Biogas Production

유기성폐기물을 혐기소화(발효)하여 메탄 60%이상의 바이오가스를 생산합니다.

바이오가스 생산 목록
바이오가스 생산

유기성 폐기물은 음식폐기물, 가축분뇨, 도축폐기물, 하수찌꺼기등이 있습니다.

바이오가스 성분
CH4 : > 60%
CO2 : > 40%
H2S : 2,000 ppm

수분 : Saturated
실록산 : 50 ppm
바이오가스 생산 이미지 바이오가스 생산 이미지 바이오가스 생산 이미지

Step 2 전처리공정(Gas Cleaning)

전처리공정 Gas cleaning

수분, 실록산, H2S등 불순물을 제거하는
전처리공정 입니다.

전처리공정 목록
전처리공정

불순물 제거를 통해
연료품질기준을 만족시킵니다.

  • H2S : > 10ppm
  • 수분 : -52.5 ℃
  • 실록산: 미검출
전처리공정 이미지 전처리공정 이미지 전처리공정 이미지

Step 3 정제공정(Gas Upgrading)

정제공정 Gas Upgrade

CH4 / CO2를 분리하는 정제공정을 통해 바이오메탄(95% 이상)을 생산하는 공정입니다.

정제공정 목록
정제공정

메탄(CH4) 함량을 높여 연료의 발열량을 증가시킵니다.

  • CH4 : > 95%
  • CO2 : < 4%
  • CH4 회수율: 91%
정제공정 이미지

Step 4바이오메탄 활용(Bio-methane Utilization)

바이오메탄 활용 Bio-methane utilization

생산된 바이오메탄은 천연가스 대체연료로서 차량연료, 도시가스 등으로 사용합니다.

바이오메탄 활용 목록
차량 충전을 위한
고압 압축/주입

차량 충전을 위해 압축천연가스(CNG)
형태로 전환합니다.

  • 고압압축기 종류 : 왕복식 4단 압축기
  • Dispenser 2개소
  • 충전압력 : 200 기압
차량 충전을 위한 고압 압축/주입 이미지 차량 충전을 위한 고압 압축/주입 이미지
기술 특장점
1. 기술 상용화에 따른 차량연료 생산 및 적용

현대건설은 상용급 바이오가스 차량연료화 정제기술의 성공적인 개발을 통해 2013년부터는 강원도 원주시에 바이오가스 정제시설을 건설하여 바이오메탄을 생산, 차량연료로 적용하고 있습니다.

바이오가스 차량 충전 이미지 바이오가스 차량 충전
2. 에너지자립화 사업의 핵심 콘텐츠로 활용

이 기술은 바이오가스의 차량연료화를 넘어 하수처리장, 음식물처리장, 매립지 등의 에너지자립화 사업의 핵심 기술로 활용될 예정입니다. 실제로 충주 유기성폐자원 에너지화 시설에 2015년 적용 완료되었으며, 당사가 기획 중인 민자사업에 적용할 예정입니다.

충주 유기성 폐자원 에너지화 국책연구사업 이미지 충주 유기성 폐자원 에너지화
국책연구사업
3. 관련 사업 수주 및 당사 기술경쟁력 강화

현대건설은 이 정제기술을 토대로 바이오가스 정제사업 진출 및 국내외 환경플랜트 수주에 더욱 박차를 가할 예정이며, 민간투자사업에서의 기술경쟁력 강화에도 앞장서고 있습니다.

하수처리장 민간투자사업 이미지 하수처리장 민간투자사업

환경사업CNT-RO 해수담수화기술

바닷물을 먹는 물로 만드는 물 부족 해결사
CNT RO 해수담수화 기술
개요

해수담수화 기술이란 여러 공정을 통해 바닷물을 여러 공정을 통해 생활용수 및 공업용수 등으로 생산하는 기술입니다. 현대건설이 세계 최초로 개발한 ‘카본 나노튜브 역삼투막 방식(CNT RO)’을 활용한 역삼투법* 해수담수화 기술은 수처리 프로세스의 핵심인 역삼투막*을 업그레이드하여 적용한 것으로, 동일한 조건에서 더 많은 물을 생산할 수 있는 한편 시설물 가동 에너지는 줄일 수 있습니다.

※ 역삼투법* (RO, Reverse Osmosis) = 농도가 다른 두 용액 사이에 반투막이 있고, 농도가 진한 용액의 위쪽에 높은 압력을 가할 때, 용매가 반투막을 통해 묽은 용액 속으로 이동하는 현상

※ 역삼투막* = Reverse Osmosis Membrane

개발 배경

전 세계적으로 물 부족 문제가 심화되고 있는 상황에서 해수담수화 기술은 안정적인 물 확보를 위한 중요한 기술로 주목 받고 있습니다. 그러나 해수담수화는 일반 담수보다 처리 비용이 10배 가까이 비싼 단점이 있습니다. 현대건설이 진행중인 ‘카본 나노튜브 역삼투막 방식(CNT RO)’ 연구는 해수담수화 역삼투법 기술의 에너지 소모량은 줄이고 물 생산량은 늘릴 수 있는 핵심기술을 개발하는 것입니다.

※ 카본 나노튜브 역삼투막 방식* = CNT RO*, Carbon Nano Tube Reverse Osmosis

CNT-RO 해수담수화기술 이미지1 CNT-RO 해수담수화기술 이미지2

기술 특장점
1. 세계 최초 ‘카본 나노튜브 역삼투 방식(CNT RO)’ 개발
현대건설은 초미세물질인 카본 나노튜브(CNT)를 해수 담수화 기술의 핵심인 역삼투막에 코팅하여 이를 한 단계 발전시켰습니다. 이러한 원리를 통해 기존 역삼투막 대비 물 생산량을 30% 이상 향상시키고 에너지는 15%까지 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있습니다. (현대건설, 한국수자원공사, 도레이케미칼 공동 연구 및 세계 최초 실증시설 운전 중)
2. 각 공정별 에너지 감축 최적화
현대건설이 설계에서 시공까지 전 과정을 담당한 안산 시화호 인근 해수담수화 기술 실증시설에는 주요 공정강화 기술이 적용되었으며, 각 단위 공정별 에너지 감축 최적화 방안을 마련하기 위한 장기 운전이 진행중입니다. 이 중 ‘에너지 회수장치’ 는 투과막을 통과하지 못하고 배출된 고압의 농축수 에너지를 회수하여 에너지 소모를 최소화하는 장치이며, ‘EMS* ’는 공정별 에너지 낭비요소를 추적하고 제거하는 시스템입니다.

EMS* = Energy Management System

기술 프로세스
CNT-RO 해수담수화기술 이미지 5

Step 1취수

Step 1

바닷물을 취수합니다.

Step 2전처리 설비

Step 2

응집, 침전, 막 여과 설비를 통한 용수를
1차로 처리합니다.

Step 3CNT RO를 활용한 역삼투막 시스템

Step 3

전 처리된 용수를 CNT 막을 활용한
역삼투막 시스템에 통과시켜 담수를 얻어냅니다.

Step 4후처리 설비

Step 4

미네랄 투입, 소독, pH조절을 통해 얻어진 담수를 음용이 가능하도록 처리 합니다.

후처리 설비 목록
pH 수치 pH 5.8 ~ 8.5 음용 가능합니다.

Step 5식수

Step 5

식수로 사용 합니다.

기술 적용 및
기대 효과
1. 기술상용화 및 국내 시설 적용

현대건설은 신규 계획 중인 국내 산업단지(여수, 대산 포항 등)의 용수 공급시설에 CNT RO를 적용할 계획입니다. 또한 한국수자원공사 시설 현장에 기존 RO를 CNT RO로 교체할 예정입니다.

2. 기술 개발을 통한 해외 진출, 공동 연구

현대건설이 시공 중인 쿠웨이트 쉐이크 자베르 코즈웨이 해상교량 공사현장의 해수담수시설(북섬/남섬 플랜트)에 CNT RO 해수담수화 기술을 2017년까지 적용할 예정이며, 이를 통해 1일 200톤 규모의 해수를 정수할 계획입니다. 또한 싱가포르 EDB(경제개발청) 국책과제인 ‘해수담수분야’ 를 2016년부터 2019년까지 공동 연구 할 계획입니다.

CNT-RO 해수담수화기술 이미지3 CNT-RO 해수담수화기술 이미지4
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