R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201717CTAP-C115012-02 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 자연모사형 초발수성 내외장용 건설재료 개선을 위한 이온빔 활용기술개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2016-06-24 ~ 2018-06-23 | |||||
| 연구책임자 | 이동훈 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
12명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 50,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 50,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 100,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 100,000,000 원 |
|||
| 연구기관명 | 위덕대학교 산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
새로운 산업화기술의 패러다임에 따라 청정하고 지속가능한 환경의 요구가 증가하고 융합산업발전과 사회변화의 핵심으로서 건축물의 대형화, 고층화, 다양화는 건축물관리에 대한 어려움과 비용의 증가를 야기시켰다. 이러한 건축물에 대한 관리를 위해서 간단한 작업만으로 자기 세정이 되는 기술개발 및 보급이 필요시 되고 있다. 특히, 이러한 기능은 유리와 같이 투과성을 가지는 경우 외관의 오염상태가 실내에서도 보게 되어 경제적, 환경적, 사회적 상태에서도 문제시 되고 있다. 본 연구는 기 개발된 이온빔 조사를 이용하여 자연모사형 초발수성 건설소재 분야에 적용시켜 발수성, 발유성, 윤활성, 비점착성, 저표면장력, 방오염성을 개선하여 현재 기초적인 연구수준에 머물고 있는 초발수성 소재기술을 산업화로 도약시킬 수 있는 획기적인 연구개발 기술로 전환시켜 친환경적인 상용화 기술 확대？보급에 기여할 것이며, 또한 국제적인 기술교류 추진 및 국제적인 경쟁력 강화의 계기를 마련할 것이다. 1.연구개발의 필요성 1) 연구의 기술적 측면의 필요성 ？ 현대도시의 발전으로 인한 대형화, 고층화, 다양화에 따른 건축물 오염으로 인한 문제발생 → 높은 표면굴곡과 낮은 표면에너지를 갖는 초발수성 소재개발이 요구됨. ？ 기존의 기계적 공정(플라즈마식각, 기계적 가공 등)의 문제점인 대면적 공정상의 높은 생산단가 발생 → 대면적 대비 저가의 생산단가 기술개발이 요구됨. ？ 기존의 화학적공정(코팅, 고분자화 등)의 문제점인 다단계공정으로 인한 불순물 및 표면 균일도 저하 → 단순한 공정개발로 인한 불순물제거 및 균일한 표면처리 기술개발이 요구됨. 2) 연구의 경제적 측면의 필요성 ？ 초소수성 표면기술개발은 도료산업, 접착제산업, 섬유산업, 정밀화학산업, 전기전자산업, 자동차산업및 금속산업 등 발수성, 발유성, 방오성, 윤활성, 비점착성, 저표면장력 등의 기능성을 부여하는 다양한 용도로 산업 전반에 걸쳐서 다양하게 응용될 수 있다. ？ 산업화 발전으로 인한 미세먼지와 황사로 인해 환경오염처리비용이 급속도로 증가하고 있는 추세이다. 초소수성표면 기술개발로 인한 방오염성 개선으로 환경오염비용을 크게 감소시킬 수 있다. ？ 건축소재의 초발수성으로 물에 의한 화학적 반응이나 표면 산화가 일어나지 않아 소재 내구성 개선으로 인한 건축비용 절감을 예상할 수 있다. ？ 옥외 건축소재 경우 초발수성 표면처리로 전기누전으로 인한 산업재해를 방지함. 3) 연구의 사회적/환경적측면의 필요성 ？ 세계적으로 건설소재의 친환경, 고내구성, 재활용화 특성을 요구하는 연구개발이 이루어지고 있다. ？ 미세먼지. 황사로 인한 외벽재 오염 때문에 주거환경의 개선요구가 절실히 필요함. ？ 건축물의 오염으로 인한 에너지절감 차원의 연구개발이 요구됨. ？ 본 연구의 관련된 분야의 원천기술은 아직 전 세계적으로 개발 초기단계이기 때문에 원천기술확보 여부에 따라 산업화의 다양화를 야기할 수 있음. ？ 본 연구기술개발로 인한 국가경쟁력 확보를 통한 환경, 에너지, 안전 등의 기술 선진국 도약이 야기됨. [최종목표] 최종목표: 내/외장용 건축소재의 효율적인 유지 관리를 위한 이온 빔을 활용한 초발수성 건축소재 개발 세부목표: 접촉각 150˚ 이상, 가시광 투과도 80%이상 (현재 최고기술수준) 본 연구개발은 이온빔 조사를 이용하여 기존의 건설재료가 갖는 단점과 현재 사용되고 있는 초발수성 기술의 단점을 보완할 수 있는 독창적인 연구로서 자연모사형 초발수성 내/외장용 건설재료 개선을 위한 이온빔 활용기술 개발을 최종목표로 한다. [연구내용 및 범위] 본 연구개발은 아직 전 세계적으로 개발되어 있지 않고, 본 연구팀이 제안하는 창의적인 적용기술이다. 이온빔을 이용한 표면기술은 일체의 복잡한 공정이 필요 없는 아주 간단한 방법이다. 하지만 본 연구자체가 새로운 시도이며 이에 대한 많은 체계적인 연구개발이 필요하다. 이런 이온빔을 이용한 기술개발은 개발될 경우, 일체의 물리？화학적인 전, 후 처리가 필요 없으며 이온빔 조사 단 한 가지 공정만으로 초발수성 소재를 제조할 수 있다. 또한 이온빔을 조사하는 면적을 넓히기만 하면 대면적의 초소수성 구조물을 대량으로 생산할 수 있으며, 일체의 화학물질이 필요하지 않아 최종 결과물이 순수. 균일하여 그 활용도를 훨씬 높힐 수 있다는 장점이 있다. 이로 인해 본 연구 개발이 성공적으로 개발될 경우 상당한 산업적 활용가치를 가지며, 기존에 불가능했던 새로운 연구/산업분야에 활용될 수 있어 향후 상당한 전망을 가지는 기술개발이다. ？ 연구개발 목표별 연구추진 방법 -이온빔 조사에 따른 최적화도 구현 :초발수성 표면을 구현하기 위해서 안정적이며 최적화에 영향을 주는 가스비율, 파워밀도, 가스유량, 전극간의 거리, 처리속도 등을 고려하여야 한다. -건축소재별 초발수성 표면제조 :다양한 건축소재별로 재질의 종류와 형상 또한 공정변수로서 중요한 요소이므로 이를 고려하여야 한다. -초발수성 표면분석 : 제조된 소재의 분석은 ① 물에 대한 접촉각 (water contact angle), ② FT-IR의 기능기 분석, ③ FE-SEM에 의한 표면형상 분석, ④ AFM 분석에 의한 미세표면 거칠기 분석 ⑤ UV-VIS에 의한 투과도 분석 1차년도의 연구내용 ？ 초발수성 물질 예비실험 및 이온빔 조사량 선정 건축소재(내？외장재)중에 초발수성을 나타내는 최적화된 이온빔 조사량을 선정한다. ？ 이온빔 조사실험 및 조사변수의 최적화 설정 다양한 이온빔 조사를 통하여 가스비율, 파워밀도, 가스유량, 전극간의 거리, 처리속도 등을 고려하여 최적화 시스템을 규격화 시킨다. ？ 제조된 소재의 morphology 분석 및 접촉각 측정 접촉각, AFM, SEM 등을 통하여 표면 분석 및 접촉각을 측정하여 기술개발을 증명하며 효율성을 높인다. 2차년도의 연구내용 ？ 건축소재별 초발수성 표면제조 금속, 고분자, 유리 등 다양한 건축소재별 초발수성 표면 개질한다. ？ 응용 가능한 건축소재 적용 기존 건축소재를 이용하여 다양한 건축소재에 이온빔을 조사하여 적용시킨다. ？ 건축소재의 morphology 분석 및 접촉각 측정 접촉각, AFM, SEM 등을 통하여 표면 분석 및 접촉각을 측정하여 기술개발을 증명하며 효율성을 높인다. ？ 시제품 제작 상용화 가능성에 입각하여 시제품 제작한다. |
|||||
| 색인어 | 한글 | 초발수성 | 이온빔 | 내외장재 | ||
| 영문 | Super water repellency | Ion beam | Interior/Exterior materials | |||
| 최종보고서 | 국토부_ 최종보고서_위덕대학교.pdf | |||||