R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C152260-03 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 동적 지진파 0.4Hz, 변위량 ±150mm 대응 가능한 내진 커튼월 시스템 개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2019-04-19 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 곽장일 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
12명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 341,000,000 원 기업 : 114,100,000 원 계 : 455,100,000 원 |
총연구비 | 정부 : 598,000,000 원 기업 : 199,800,000 원 계 : 797,800,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)신창산업 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
■ 본 연구는 실제 지진파에 대응 가능한 커튼월을 개발하여 지진 2차 피해를 예방하는데 목적이 있고, 개발 목표는 국내 최초로 AAMA 501.6 (변위량 ±150mm, 0.4Hz 파형)에 대응 가능한 내진커튼월을 개발하는데 있음. [연구배경 01] 국내지진 발생빈도 증가 추세 ○ (지진 발생 빈도) 기상청에 따르면 국내 지진 발생의 빈도는 점차 증가 추세 경향, 최근 2016년부터 급격하게 증가, 한해 200회 이상 지진 발생. ○ (지진의 강도) 국내 규모 가장 큰 지진은 2016년 9월 경주 5.8 규모, 두 번째는 2017년 11월 포항 5.4 규모로 강진이 자주 발생하고 있음. [연구배경 02] 건물 비구조 요소인 외장재 파손에 의한 2차 피해 예방 ○ (비구조 요소) 건물 주요 구조부는 내진 설계 및 내진 구조기술을 적용, 비구조 요소 커튼월 및 창호에 대해서 내진 고려가 이뤄지지 않고 있음. ○ (지진 2차 피해) 커튼월 및 창호는 지진 발생 시 변위, 진동으로 인해 유리, 프레임 낙하로 인한 2차 피해가 발생, 인명 및 재물 피해가 발생. [기존 기술 문제점] 기존 커튼월, 지진파에 의한 3축 동적 변위량 대응 불가 [본 연구의 차별성] 국내의 건축물 비구조재의 개발에 있어, 개발제품에 대한 내진성능 평가는 기존 데이터의 분석, 실물대 시료에 대한 정적 변위시험 및 축소 모형 시료에 대한 진동대 시험 등을 통해 간접적으로 수행되어져 왔음. 본 연구에서는 개발 커튼월 제품의 실물대 시료에 대하여 실제 지진파를 모사한 동적 변위시험 평가를 통해 보다 현실에 가까운 내진성능 평가를 수행함으로써, 지진으로 인한 외장재의 파괴, 탈락 등 지진 2차 피해에 대한 예방 효과를 나타내고자 한 것에 차별성이 있음. [최종목표] ■ 본 연구의 목표는 동적 지진파 대응 가능한 내진 커튼월을 개발하는데 있으며, 성과물은 1) 내진 Fastener 요소기술, 2) 내진 커튼월 모듈 시스템, 3) 내진성능 시험성적서 및 시공지침 임. SSC-OD[구조 해석 및 최적화] 3축 동적 변위 대응 가능한 커튼월 구조해석 및 내진 성능 최적화 기술 동적 지진파에 의한 변위 및 진동에 대응 가능한 Fastener 요소기술 및 커튼월 모듈 시스템 개발을 위한 구조해석 및 최적 설계안 도출 SSC-MT[내진 커튼월 시제품 개발] 3축 동적 변위 대응 가능한 내진 커튼월 시스템 모듈 시제품 개발 구조 및 열전달 해석을 통한 3축 동적 지진 변위에 대응이 가능하고 기밀, 수밀, 내풍압, 단열성능을 모두 만족하는 커튼월 시스템 모듈 개발 SSC-EG[내진성능평가] 지진파 모사 가능한 3축 동적 내진 성능평가 및 시공지침 개발 3축 동적 내진성능평가 장비를 활용한 실대형 규모 커튼월 시스템 내진 성능 검증 및 비구조 요소인 커튼월에 대한 내진 시공지침 개발 [연구내용 및 범위] ■ 본 연구에서는 동적 내진 커튼월 시스템을 개발 하는데 목적이 있고 1차년도 핵심 기술에 대한 구조해석 및 설계안 도출, 2차년도 시작품 제작 및 실물 성능평가, 3차년도 상용화 시제품 도출 및 제품인증을 진행 할 계획 임 1.내진 Fastener 요소기술 및 커튼월 모듈 시스템 구조해석을 통한 설계안 도출 ■ 내진 커튼월 Fastener 요소기술 및 모듈 시스템 구조해석을 위한 Boundary 조건, 해석 시뮬레이션 도구, 해석 방법론 관련 선행연구 사례 조사 ■ 커튼월 모듈 시스템 핵심 개념(3축 회전형, 3축 층간 이동형) 기본 설계안에 대한 구조해석 모델링 및 동적 지진파(0.4Hz 파형, ±150mm) 유사 하중(Load) 구현을 통한 내진성능 구조해석 수행을 통한 최적 설계안 도출 2.실물 Mock-up 내진성능 비교 분석을 통한 내진 구조해석 신뢰도 확보 ■ 구조해석을 통한 내진성능 최적화 시작품 제작 후 실대형 Mock-up 내진성능평가 수행 ■ 실대형 Mock-up 내진성능평가 결과와 구조해석 간의 Calibration을 통한 민감도 분석 및 구조해석 신뢰도 향상 ■ 시작품 개선 사항 도출 및 신뢰성 확보된 구조해석을 통한 시제품 설계안 도출 3. 변위량 및 지진 파형에 따른 커튼월 거동 메커니즘 및 설계 방법 DB 구축 ■ 신뢰성 확보된 구조해석 모델 기반 다양한 변위량, 지진 파형에 따른 커튼월 거동 메커니즘 분석 DB 구축 ■ 내진 커튼월 설계 시 커튼월 거동 메커니즘에 따른 유리, 커튼월, Fastener 설계방법 DB 구축 [(주)신창산업] 1. 3축 회전형 및 3축 층간 이동형 커튼월 모듈 핵심 기술 개념 및 설계안 도출 ■ 동적 지진파에 대응 가능한 커튼월 핵심 기술 개념으로 3축 회전형 및 3축 층간 이동형 2가지 방식의 커튼월 기본설계안 도출, 핵심 특허 출원 ■ 구조해석을 통한 내진성능 분석을 통해 피드백을 얻고, 2차년도 시작품 실대형 Mock-up 시험을 위한 최적 설계안 도출 ■ 단열해석(LBNL Window&Therm)을 통한 커튼월 열관류율 성능목표(1.0W/m²K) 확보 및 설계안 반영 2. 핵심 기술 개념 별 실물 시작품 제작 및 Mock-up 시험을 통한 내진성능 평가 ■ 구조 및 단열 성능 최적화 내진 커튼월 시작품 제작 ■ 사업화를 위한 제품 인증(EPC, NEP) 추진을 위한 내진 커튼월 시스템 핵심특허 등록 ■ AAMA 501.6에 따른 3축 동적 내진성능평가 수행 및 기밀, 수밀, 내풍압 시험, KS F 2278 기준에 따른 단열성능 평가를 통한 현장 적용성 검토 ■ 최종 목표 기준인 동적 지진파형(0.4Hz파형, ±150mm) 대응 검증 및 개선사항 도출을 통한 시제품 설계안 도출 3. 3축 동적 내진성능 확보 및 사업화가 가능한 커튼월 시스템 시제품 도출 ■ 3축 동적 지진파 구조해석 및 성능시험을 통한 동적 내진성능 최적화 커튼월 시스템 상용화 시제품 개발 ■ AAMA 501.6 내진 성능기준 및 기밀, 수밀, 내풍압, 단열성능 시험을 통한 적용성 검토 [(재)한국건설생활환경시험연구원] 1. AAMA 501.6 내진기준 성능평가 방법론 분석 및 실물 시험 조건 확보 ■ AAMA 501.6 기준 성능평가 방법론 분석 ■ 실대형(최대 가로 5m×높이 10m) 동적 내진성능평가 시스템 시험을 위한 장비 시험조건 확보 ■ 지진파 0.4Hz, 3축 변위량 ±150mm 시험 조건 확보를 위한 데이터 수집 및 모니터링(Video, 변위량, 하중) 시스템 확보 2. 지진파 변위 및 파형에 따른 동적 내진성능평가 수행을 통한 커튼월 성능 수준 DB구축 ■ 구조해석을 통해 도출된 3축 회전형 또는 3축 층간 이동형 내진 커튼월 시스템 시작품에 대한 3축 동적 내진성능평가, 기밀, 수밀, 내풍압, 단열성능평가 수행 ■ 지진파 0.8Hz~0.4Hz, 변위량 ±40~150mm 범위에서 지진의 규모 수준에 따른 내진성능단계 설정 ■ 내진 커튼월 시작품에 대한 내진성능 단계별 성능 DB 구축 3. 내진 커튼월 시스템 시제품 사업화를 위한 성능인증 및 내진 커튼월 시공지침 개발 ■ 3축 동적 내진 커튼월 시스템 시제품 사업화를 위한 동적 내진, 기밀, 수밀, 내풍압, 단열성능 인증 데이터 확보 및 공인 시험성적서 도출 ■ 내진 커튼월 시스템 설계 및 시공을 위한 가이드라인(시공지침) 개발 |
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| 색인어 | 한글 | 지진 | 동적 지진파 | 변위 | 비구조요소 | 내진 커튼월 |
| 영문 | Earthquake | Dynamic wave | Displacement | non-structural structure | Earthquake-proof curtain wall | |
| 최종보고서 | [(주)신창산업] 국토교통기술촉진연구사업 최종보고서_동적 지진파 0.4Hz, 변위량 ±150mm 대응 가능한 내진 커튼월 시스템 개발.pdf | |||||