요약
본 발명은 고층 건물의 진동 문제를 해결하기 위해 조율 질량 감쇠기와 탄성 베어링을 결합한 새로운 진동 제어 시스템에 관한 것입니다. 이 시스템은 건물의 안전성과 편안함을 향상시키기 위해 설계되었으며, 다방향 진동을 효과적으로 제어합니다. 조율 질량 감쇠기는 내부 질량과 탄성 지지대를 활용하여 구조물의 진동을 상쇄시키고, 탄성 베어링은 충격과 진동을 흡수하는 쿠션 역할을 합니다. 이 기술은 건축물의 구조적 안전성을 강화하고 자연재해에 대한 대응력을 높이며, 유지보수 비용을 절감하는 등 건축 및 토목 공학 분야에 중대한 영향을 미칠 것으로 기대됩니다. 연구는 과학기술정보통신부 및 국가연구재단의 지원을 받아 진행되며, 2024년까지 실질적인 결과물을 도출할 예정입니다.
기본 정보
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특허명: 동조질량댐퍼 및 탄성베어링을 구비한 진동저감 시스템
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대표 발명자: 허종완 교수
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출원번호: 10-2023-0118611
발명의 배경 및 필요성
기술의 배경
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도심 고밀도화로 인한 고층 건물 수요 증가
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고층 건물은 바람, 지진 등 다양한 외부 요인에 의한 진동에 취약
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진동으로 인한 '병든 건물 증후군' 발생과 구조적 안전성 저하 문제
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기존 진동 저감 기술인 TMD와 기초 격리 시스템의 다방향 진동 제어 한계
기술의 필요성
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다방향 진동 제어 문제 해결로 건축 산업에 중대한 영향 기대
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건물의 안전성과 편안함 향상, 자연재해 대응 강화, 유지보수 비용 절감 효과
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건축 설계 및 건설 기술 발전에 기여하는 중요한 진전
구현방법
기술의 원리 및 구현
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이 기술은 건물이나 다리와 같은 구조물의 지진이나 강풍으로 인한 진동을 줄이기 위해 개발되었으며, 조율 질량 감쇠기와 탄성 베어링을 이용해 진동을 제어함
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조율 질량 감쇠기는 질량과 스프링을 포함하여 구조물의 진동을 상쇄시키고, 탄성 베어링은 건물과 지면 사이에 쿠션 역할을 하여 충격과 진동을 흡수함
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탄성 베어링은 상부 판과 하부 판 사이에 탄성 패드를 넣고 모서리에 고무를 부착하여 판이 고정되도록 설계되었으며, 탄성 패드는 베이스 패드와 베이스 판 사이에 위치하여 진동을 흡수함
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조율 질량 감쇠기는 '질량'을 '하우징' 내부에 포함하고, '탄성 지지대'와 '탄성 보조 지지대'에 의해 지지되어 진동을 조절함. 탄성 지지대는 스프링을 포함한 원통형 지지 커버를 가지고 있고, 탄성 보조 지지대는 질량의 이동을 방지함
기술의 효과
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탄성 베어링은 교차된 탄성 패드와 보강판을 통해 진동을 효과적으로 감소시키며, 이들은 시스템의 안정성을 증대시키는 연결 부재로 작동함
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보강판은 고정되어 이동을 방지하고, 탄성 패드는 보강판 주변을 확장하여 안정성을 더함. 상부 판과 하부 판은 탄성체가 벗어나지 않도록 크게 제작되며, 베이스 부재는 탄성 패드와 보강판의 마모를 최소화함
활용 방안 및 기대효과
건축물의 안전성 강화
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튜닝된 질량 감쇠기는 건물 상단에 설치되어 바람이나 지진으로 인한 진동을 효과적으로 감소시키는 역할을 함
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이 기술은 높고 유연한 건축 구조물의 설계 및 건설에 필수적이며, 안전성을 크게 향상시킴
기대효과 상세화
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건물의 안전성과 내구성이 증가하여 강한 바람과 지진에 견딜 수 있게 되며, 구조적 손상과 붕괴 위험을 줄임
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건물 사용자의 안정감과 편안함을 보장하고, 고층 건물과 다리 등의 구조물이 환경적 요인에 더 잘 대응할 수 있게 함으로써 건축 및 토목 공학 분야의 기술 혁신을 촉진함
시장 동향
건축 시장 동향
기술 SWOT 분석
Strengths
다방향 진동 제어 기능
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조율 질량 감쇠기와 탄성 베어링을 통해 다방향 진동을 효과적으로 제어하여 건축물의 안전성을 강화합니다.
구조물의 안전성 및 내구성 향상
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건물의 안전성과 내구성이 증가하여 자연재해에 대한 대응력이 강화됩니다.
유지보수 비용 절감
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구조적 손상과 붕괴 위험을 줄여 장기적으로 유지보수 비용을 절감합니다.
Weaknesses
기술적 복잡성
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조율 질량 감쇠기와 탄성 베어링의 복합적인 시스템 구성으로 인해 설계 및 설치가 복잡할 수 있습니다.
초기 투자 비용
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첨단 기술의 적용으로 초기 투자 비용이 높을 수 있습니다.
Opportunities
건축 및 토목 공학 기술 혁신
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이 기술은 건축 및 토목 공학 분야에서 기술 혁신을 촉진하며 새로운 설계 및 건설 기준을 제시할 수 있습니다.
고층 건물 수요 증가 대응
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도심 고밀도화와 고층 건물 수요 증가에 따른 시장의 요구에 부응할 수 있습니다.
Threats
기존 진동 저감 기술과의 경쟁
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TMD와 기초 격리 시스템 등 기존의 진동 저감 기술과의 경쟁에서 차별화를 이루어야 합니다.
기술 수용도
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새로운 기술에 대한 시장의 수용도와 신뢰성 확보가 필요합니다.
Summary
Strengths
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다방향 진동 제어와 구조물의 안전성 및 내구성 향상으로 자연재해 대응력을 강화합니다.
Weaknesses
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기술적 복잡성과 초기 투자 비용이 높을 수 있습니다.
Opportunities
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건축 및 토목 공학 기술 혁신을 촉진하고 고층 건물 수요 증가에 대응할 수 있습니다.
Threats
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기존 진동 저감 기술과의 경쟁과 시장의 기술 수용도 확보가 도전 과제입니다.
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