R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201919TBIP-C124966-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 발전성능을 갖는 플라스틱 신소재를 적용한 건물외장재 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2017-04-01 ~ 2019-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 박준형 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
16명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 541,000,000 원 기업 : 361,000,000 원 계 : 902,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 1,596,000,000 원 기업 : 1,064,367,000 원 계 : 2,660,367,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)비제이파워 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ 발전 성능을 갖는 플라스틱 신소재를 적용한 건물외장재 기술 개발 ● 최하층에 위치하는 기판(substrate)을 기존 건물 외장재를 사용함으로써 외부환경으로부터 태양전지를 보호하는 한편 건물 외장재와 일체화하여 건물 외장재로써의 역할을 수행하도록 한다. ● 기존 태양광 모듈의 경우 태양전지의 상하층에 접착 및 완충기능을 수행하는 봉지재와 전면 소재(Low iron glass)로 나눌 수 있다. 봉지재와 전면 소재는 기본적으로 태양전지의 효율과 밀접한 관계를 갖는 동시에 태양전지의 수명을 결정하는 주요 인자의 하나인 것으로 인식되고 있다. ● 기존 태양광 모듈에 비해서 전면기판인 유리를 제거함과 동시에 새로운 방식의 플라스틱 신소재를 사용함으로써 발전 성능을 갖는 건물 외장재를 개발하고자 한다. ● 이 경우 플라스틱 신소재는 적정한 두께에서 내충격성을 갖추어야 하며, 전면에 태양광에 의한 고분자의 노화방지 및 고분자의 열화 방지, 전기적 안정성 등의 신뢰성을 갖는 전면 박막 기술이 적용된다. ● 또한 제조 공정을 간편화를 통해서 공정 조건을 단순화하고 건물 외장재와 일체화하여 새로운 신규 시장의 창출이 가능하다. ● 이에 본 과제에서는 플라스틱 신소재를 적용하여 발전 성능을 갖는 건물 외장재의 구조를 제안한다. [최종목표] ○ 발전 성능을 갖는 플라스틱 신소재를 적용한 건물외장재 기술 개발 ● 기존 건축 외장재에 태양광을 발전 기능을 접목하는 소재 기술 개발 ● 건축 외장재로서의 성능과 발전 성능을 모두 만족시키는 기술 개발 ● 건물 외장재로 사용이 가능한 신뢰성 확보 ● 시작품의 실험실 환경과 실제 건축 환경에 적용 동일한 성능을 갖는지 분석 ● 특허 기술을 활용한 모듈 효율 향상 ● 발전 성능을 갖는 건물 외장재 생산 기술 확보 ● 발전 성능을 갖는 건물 외장재 실용화 기술 개발 (현장적용) ● 실제 건축 환경에서 요구되는 요소(크기, 색상, 발전성능 등)를 반영하여 시작품 제작 및 평가？분석 ● 시공 품질 확보 기술 및 실용화 기술 정착을 위한 시공 매뉴얼 작성 [연구내용 및 범위] (1차년도) ○ 플라스틱 신소재 동향 조사 ○ 플라스틱 신소재 내구성 향상 ○ 플라스틱 신소재 강인화 방향 도출 ○ 플라스틱 신소재 강인화 모델링 ○ 개발 동향 분석을 통한 로드맵 수립 ○ 소재에 대한 내열성, 습기차단, 광학적 내구성, 내후성, 전기적 절연 성능 확보 ○ 소재에 대한 접착력, 투과율 성능 확보 ○ 고분자 함량을 조절하여 전면 소재의 물성 및 봉지재간의 접착력 및 광투과율 조절 ○ 건물 외장재 설계 및 구조 확정 ○ 건축 외장재 유형 및 태양광 모듈 소재에 대한 동향 조사 ○ 각 소재별 신뢰성 시험 후 소재 확정 ○ 건물 적용 실증을 위한 기초 설계 ○ 구조물을 이용한 태양광 발전 기술 설계 ○ 건설 재료 신뢰성 시험 방법 도출 및 확정 ○ 옥외 신뢰성 환경요소 도출 ○ 건물 외장재를 활용한 태양광 건설 자재 국내외 시장 현황 분석 ● 최적 건설재료 확정을 통한 조기 시장 진입 전략 확보 ● 주요 비즈니스 국가 조사 ● 주요 비즈니스 국가애 대한 시스템 수요조사 ● 국내 비즈니스를 위한 마케팅 방안 도출 ○ 건물 적용 실증을 위한 기초 설계 ● 2차년도 적용 실증을 위한 설계 ● 건자재화 방법 확인 ● 건설 구성 재료 설정 및 적용에 대한 시공 기술 확보 (2차년도) ○ 유사 환경 시험을 위한 최종 구조 확정 ○ 유사 환경 시험 단계 ○ 유사 환경 기술 시범 단계 ○ 인증을 위한 신뢰성 검증 ○ 설치 방법 실증을 통한 검증 및 최종 설치 매뉴얼 작성 ○ BEMS 사전 실증 ○ 건축 재료 적용 소재별 신뢰성 검증 ○ 건축 외장재 일체형 태양광 부품 제작, 신뢰성 분석, 제조 공정 확립 ○ 플라스틱 소재의 강인화제 합성 및 물질 분석 ○ 경화 속도와 강인화제의 in-situ click 반응 속도 분석 ○ 반응 속도 분석 후 온도 조건 확립 ○ 고 투과율 강인화제 물질 선별 및 충격 강도 수비 분석 ○ Formulation 후 강인화제 종류별 종합적 효과 분석 ○ 건축 외장재 신뢰성 검증 ○ 시공비용, 시공법, 유지관리에 대한 확실한 신뢰성을 확보하기 위한 실증 및 검증 ○ Test bed system 현장 적용성 개선 및 실용화 (3차년도) ○ 제조 공정 최적화 ○ 건물 외장재 시작품 ● 출력: 120Wp/m2 이상 ● 고온고습시험 pass ● 온도사이클시험 pass ● UV시험 pass ● 절연시험 pass ● 내풍압시험(3,000pa 이상) pass ● 난연성: UL94-V0 ○ BEMS 최종 개발 완료 ● 에너지 수요 예측 제어 기술 알고리즘 시스템 적용 ● 에너지 수요 예측 플랫폼 구성 및 적용 ● 에너지 수요 예측 및 제어기술 기능/성능 검증 ○ 사업화를 위한 실제 환경 모델하우스를 통한 실증 ○ 실증 시험을 통한 규격 상품화 ○ 건물 외장재 인증 획득 ○ 마케팅을 위한 조기 사업화 ○ 개선 사항 검토 및 반영 ○ 층간 접착력 최적화 ○ 실제 건축 환경에서 최종 실증을 통한 신뢰성 확보 ○ 성능 업그레이드, 국제 규격 적용 검토 ○ 신뢰성 평가를 통한 시제품 제작 준비 ○ 사업화 기초 자료 작성 (제품 사양서, 설치 매뉴얼 등) |
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| 색인어 | 한글 | 건물 외장재 | 플라스틱 신소재 | 고강도 | 난연성 | 태양광 발전 |
| 영문 | Building exterior | Plastic new material | High strength | Flame resistance | solar power generation | |
| 최종보고서 | 2. 20200228 최종보고서 보완_최종.pdf | |||||