R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152175-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 텍스타일과 무기계 접착제(FRCM)를 활용한 노후 콘크리트 구조물 성능향상 및 유지관리 시스템 기술 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 이진용 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
7명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
15명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 305,000,000 원 기업 : 102,000,000 원 계 : 407,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 598,000,000 원 기업 : 200,400,000 원 계 : 798,400,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)캐어콘 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-B552989-000547-01 | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
○ SOC 시설물 및 건축물의 90% 이상은 철근콘크리트 재료로 가설되며, 철근 부식, 균열 등 시설물 노후화 및 열화로 인한 시설 유지보수비가 급증하는 실정 ○ 안전확보 및 사용수명 연장을 위한 효과적인 노후 및 열화된 시설물 보수·보강 재료 및 공법 개발 필요 - 철근콘크리트 구조물의 열화 및 손상 주요원인인 철근부식을 근본적으로 해결하여 구조물의 성능저하 및 유지보수 문제 해결 필요 ○ 우리나라는 2026년 초고령화 사회 진입으로 인한 장래 숙련된 건설 및 유지관리 인력 확보 곤란 예상 - 시공이 간편하고 시공 후 유지관리가 필요 없는 건설소재 및 시공방법 개발 요구 증가 - 공사비 절감 및 공기단축을 위한 프리캐스트 제품 활용 필요 ○ [FRCM 기술 정의] 유리섬유, 탄소섬유 등 복합소재 직조물(텍스타일)을 철근 또는 보강 와이어 메쉬 대신 적용하는 비부식, 시멘트 복합재료 또는 이를 활용한 구조물 보수, 보강공법 ○ FRCM 분야는 선진국(최고국: 독일)대비 기술격차가 10년 정도로서 우리나라가 해당 분야 기술경쟁력을 확보하기 위해서는 기술개발이 시급함. ○ 유리섬유, 탄소섬유 등 복합소재 직조물(일명 산업용 텍스타일)을 철근대체재로 적용하는 시멘트 복합재료와 이를 활용한 신설 및 노후 구조물 유지보수 공법 개발 ○ 텍스타일 보강에 따른 휨, 인장성능의 확보 및 텍스타일 센서(일명 Optical Fiber Sensor)를 적용하여 기존 건축자재의 경량화 및 시공품질 향상, 구조물의 내구수명 증가, 유지관리의 시스템화에 의한 유지보수비 절감 등의 활용 기술 개발 [최종목표] ○ 최종목표: 시공품질 30% 증가, 구조물 내구수명 1.5배 증가, 유지보수비 30% 이상 절감 가능한 섬유보강 시멘트 복합재(FRCM) 활용 기술개발 ○ 세부목표 ？ 텍스타일/무기계 접착제 기술개발 - 텍스타일 그리드 설계기술 (기존 국내제품(한일카본) 대비 부착성능 30% 이상 향상) - 텍스타일 그리드 역학성능 향상/구조성능 검토 (기존 국내제품(한일카본) 대비 30% 이상 향상) - 무기계 접착제 역학적 성능향상 (KS F 4042 품질기준 대비 30% 이상 향상) - 무기계 접착제 시공품질 및 내구성 향상(KS F 4042 품질기준 대비 50% 이상 향상) ？ FRCM활용 기존 구조물 성능향상 기술 개발 - FRCM활용 구조물 보수·보강기술 및 장기거동 측정/내구성 평가 기술 개발을 통해서 기존 구조물 성능 대비 30% 향상 - 광섬유 센서의 계측(온도, 습도 등) 및 해석결과 도출기술 - 광섬유 센서 적용 텍스타일을 이용 구조물 유지관리 기술 개발을 통해서 기존 구조물 대비 내구수명 50% 연장 ？ FRCM 건설자재 실용화 기술 개발 - FRCM 현장 적용 및 구조물 거동 계측 및 분석을 통한 유지관리 최소화 방안 도출 - FRCM을 적용한 2차제품 설계 및 생산시스템 개발 기술을 통해서 기존 구조물 성능 대비 30% 이상 향상 - 현장 시공지침서 및 품질관리 시스템 개발기술을 통해서 기존 구조물 성능 대비 30% 이상 향상 [연구내용 및 범위] ？ 무기계 접착제 역학적 성능평가 ● 국내외 모르타르 자료조사 및 분석 ● 역학적 성능향상을 위한 다양한 결합재 적용 기본실험 ？ 강도 증진용 무기질 첨가제 적용 기술 개발 ● 고로슬래그 미분말, Silica Fume 등 무기질 첨가제 적용 기술 ※ 첨가제 종류 및 첨가량에 따른 무기계 접착제의 압축강도, 휨강도(7일, 28일) 발현 특성평가 ● 부착성능 향상을 위한 short fiber 적용 배합 ※ short fiber 종류 및 첨가량에 따른 무기계 접착제의 부착강도 발현 특성평가 ？ 역학적 특성 및 경제성을 고려한 무기계 접착제 최적배합비 도출 및 제조기술 개발 ？ 텍스타일 부착성능 검증 ● 국내외 섬유그리드 자료조사 및 분석 ● 실험을 통한 부착강도 검토(Pull-out, Pull-off test) ？ 보강용 텍스타일 그리드 설계 ● 그리드 종류별, 격자사이즈에 따른 부착성능 평가 ● 목표성능 설정 및 실험을 통한 물리적 성능(인장강도, 탄성율, 변형율) 검증 ？ 텍스타일 그리드 코팅기술 개발 ● 국내외 코팅제 자료조사 및 분석 ● 코팅제별, 직조 방식별 부착성능 검토 ？ 텍스타일 내구성 검증 ● 코팅유무, 섬유별, 내구성(Alkali, 황산, 염화이온 등) 촉진실험을 통한 검토 ？ 요구성능 맞춤형 무기계 접착제 제조기술 개발 ● 무기계 접착제 물성 평가 ※ 압축강도, 휨강도, 부착강도 ● 무기계 접착제 성능 개선 항목 도출 및 개선 방안 연구 ● 무기계 접착제 시작품 제작 및 성능 평가 ※ 압축강도, 휨강도, 부착강도 ● 무기계 접착제 현장 생산 조건 확립 ※적정 혼합 시간, 단위 혼합량, 제품 포장 단위 및 저장 방안 확립 ？ 광섬유 선정 및 계측 정밀도 측정 ● 국내외 광섬유 센서관련 자료조사 및 분석 ● 목표성능설정을 위한 센서별, 섬유별, 계측 및 분석 ※ 계측 항목: 온도, 습도, 변위 등 ？ 광섬유 적용 텍스타일 그리드 제조기술 개발 ● 광섬유 센서 적용 텍스타일 시작품 제작 및 성능평가 ※ 텍스타일 그리드 물리적 특성(인장강도, 변형율) 및 계측 정밀도(온도, 습도) ● 광섬유 적용 텍스타일 그리드 생산가능업체 조사 ※ 직조방식, 코팅방식, 제품 포장 단위 등 ？ 구조물 보수·보강 요구 성능 분석 ● 기존 보강 공법과 비교, 자료조사 ？ FRCM 활용 구조물 보강 성능 평가 ● FRCM 성능 평가를 위한 시험체 제작 ● FRCM 휨 강도, 인장강도 성능평가 ● FRCM 보강 철근콘크리트 구조물 실험 성능평가 ？ FRCM 활용 보강 설계/시공/유지관리지침 개발 ？ FRCM 현장 적용성 평가 ● 하수암거 및 교각, 교량 등의 현장에 시험시공 실시(1회) ※ 시공 용이성, 작업성, 계측성능 등 평가 ？ FRCM 활용 2차제품(판넬) 현장 배합비 도출 ● 무기계 접착제의 물-결합재비, 결합재: 잔골재 비율, 단위 결합재 량 등 ● 텍스타일 그리드 배치방법, 격자 크기 등 ？ 요구성능 수준별 텍스타일 그리드/무기계접착제 선정 및 성능개선 연구 ？ FRCM의 실용화 방안 연구 ● 연구개발 결과물의 판매전략 및 시장진입 전략 구축 FRCM 활용 2차제품(판넬) 시작품 제작 및 성능평가 ● 시작품 제작, 기존 제품과의 비교 성능평가 ● 시작품 제작을 통한 현장 작업성/생산성 검토 및 보완 ● 개발 제품과 기존 제품과의 비교 성능 평가 ※ 휨강도, 압축강도, 내구성 등 ？ 구조물 적용시 구조안정성 및 역학성능 평가 ● 기둥 내진보강 모형시험 및 평가 ？ 현장 시공지침서 및 품질관리 시스템 개발 ● 제품규격, 시공순서, 시공방법, 구조검토 방법 등 시공지침서 확립 ● 해당 제품의 품질관리 기준 정립 |
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| 색인어 | 한글 | 텍스타일 | 섬유보강 시멘트 복합재 | 유지관리 시스템 | 광섬유 센서 | 보수보강 |
| 영문 | Textile | FRCM | Maintenance system | Optical fiber sensor | Repair Reinforcement | |
| 최종보고서 | [서식1] 최종보고서(사회이슈해결유형)_(주)캐어콘, 공주대.pdf | |||||