‘KR-네트 시스템’ 혁신제품

▲혁신제품으로 지정된 ‘KR-네트(Netㆍ포획망) 시스템'이 올해부터 본격 도로, 철도 현장 적용에 나설 전망이다.

산사태 예방에 효과적이면서 시공ㆍ경제성까지 갖춘 고성능 낙석ㆍ토석 예방 대책시설인 ‘KR-네트(Netㆍ포획망) 시스템’이 2023년 12월 혁신제품(고에너지 흡수형 낙석, 토석 대책시설)으로 지정되면서 현장 적용에 적극 나서고 있다.

KR-네트 시스템은 ㈜대한지오이엔씨(대표: 김재선)가 해외 기술인 ‘링 네트(Ring net)’를 국내 도로, 철도 환경에 맞게 개량한 것이다.

KR-네트 시스템은 둥근 강선이 포획망처럼 서로 맞물린 형태의 연성 대책 구조물로 구조물의 변형을 통해 충격을 분산ㆍ흡수하는 시스템을 말한다.

이 시스템은 ㈜대한지오이엔씨가 지난 2019년 4월에서 2020년 12월까지 1년8개월간 상지대학교(연구책임: 황영철 교수)와 계측전문업체인 ㈜지오코리아이엔지와 공동으로 연구개발한 것이다.

국토교통부의 국토교통기술촉진연구사업의 일환으로 진행된 이 연구개발은 ‘고성능 낙석 토석 대책시설 국산화를 위한 5,000kj급 포켓식 낙석방지울타리 및 유지관리시스템 개발’이다.

<개발 배경>

낙석ㆍ토석 대책시설이란 낙석ㆍ토석 대책시설 설계기준(국토교통부(2016))에 의하면 낙석 및 토석류 발생을 예방하고 피해를 저감시키기 위하여 설치하는 시설물로 낙석방지망, 낙석방지울타리, 낙석방지옹벽, 피암터널, 토석류 대책시설로 분류되어 있다.

이러한 낙석ㆍ토석 대책시설은 설계 및 시공, 경제성으로 인해 전체 위험비탈면 대책공법 중 70% 이상을 차지하고 있으며, 낙석방지울타리는 낙석방지시설의 20%를 차지하고 있다.

국내에서는 관련 기준으로 건설공사 비탈면 설계기준 및 표준시방서(국토교통부, 2016), 도로안전시설 설치 및 관리지침(국토교통부, 2009)에서 방호성능 48~61kJ에 상응하는 낙석방지울타리와 1,500형 및 1,000형 낙석방지망에 대한 설계 방법을 명시하고 있다.

그러나 위와 같은 기준은 미국 200kJ, 일본 100kJ 이상의 방호성능을 요구하는 낙석방지울타리에 비하여 기준치가 낮은 상황으로 이에 대한 개선이 요구되고 있다.

특히 국내에서 발생한 17개소의 낙석피해사례를 바탕으로 낙석에너지를 검토한 결과 26~1372kJ 범위에서 평균 307kJ로 분석되었다.

유럽의 경우 관련기준 최고사양인 4500kJ급 낙석방지울타리뿐만 아니라 10,000kJ급 낙석방지울타리에 대한 실물 실증시험을 통해 개발을 완료하였으며, 일본에서는 3,000kJ급 낙석방지울타리 실물시험을 유럽에서 수행한 사례도 보고되고 있다.

최근 시설물 유지관리에 대한 관심과 재해예방사업 수행을 위한 시설물 전수 조사 및 상세조사를 수행함에 따라 중대형 낙석이 발생할 수 있는 암반비탈면 및 자연비탈면이 다수 확인되고 있다.

그러나 중대형 낙석을 방호할 수 있는 국내 기술의 대책공법 부족으로 인하여 고사양 낙석방지울타리에 관한 해외 기술이 적용되고 있다.

이로 인하여 표준 사양이상의 낙석방지울타리는 고성능의 외산시장과 100kJ 미만의 저사양의 국산시장으로 이원화되어 있는 상황이다.

<혁신기술 KR-네트 시스템 특징>

해외 관련 규정에 준해 고성능을 확보한 KR-NET(링형 포획망), DH POST(지주), DH-BRAKE(에너지 감쇄장치), DH-WR ANCHOR 또는 DH ANCHOR (지지부), DH ROPE(와이어 로프) 등으로 구성되어 있다.

▲2,040 MPa 고성능  '강선 링형 포획망'

▲핵심기술 중 하나인 에너지 감쇄장치

▲힌지식 지주

▲와이어로프 앵커

이를 통해 낙석과 토석류의 충격 에너지를 구조체의 변형과 변위를 통해 저감시키는 연성구조물 시스템이다.

KR-네트 시스템은 토석류 실증시험을 통과한 국내 유일의 링형 포획망 기술이다. 

황영철 상지대 교수는 “연성 대책 구조물의 경우 구성된 재료가 유기적으로 반응하며 대책 구조물의 변형을 통해 충격을 분산, 흡수하는 시스템이므로 이론적 접근에 의한 성능 평가는 한계가 있다”며, “따라서 실물 성능시험을 통한 검증이 필수적이다”라고 말했다.

실제 KR-네트는 최대 500kJ(충격도)급 낙석 실물 성능 실험과 300㎥ 규모의 토석류 실증시험을 통과했다. 

해외 링 네트 대비 13%가량 가볍지만, 강성은 그대로 유지하도록 독자 개발한 두께 2.8㎜의 2000MPa(메가파스칼)급 강선을 링형포획망의 핵심 원재료로 사용했다.

김재선 대표는 “KR-네트 시스템은 국내에서 유일하게 유럽 ETAG027에 준한 공인시험을 수행한 기술”이라며, “특히 해외 기술 대비 가벼워서 시공이 편리하고, 가격 경쟁력도 우수하다”고 강조했다.

김 대표는 “지난해 말 KR-네트 시스템이 혁신제품으로 지정 된 것을 기점으로 도로,철도의 위험 비탈면에 대한 현장 적용을 적극 추진할 것”이라고 밝혔다.