R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 202121CTAP-C157045-02 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 연구사업명 | 국토교통기술촉진연구사업 | |||||
| 연구과제명 | 블랙아이스 도로안전을 위한 표면구조 제어 아이스포빅 시멘트 복합체 기술개발 | |||||
| 총 연구기간 | 2020-04-13 ~ 2021-12-31 | |||||
| 연구책임자 | 강석표 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
5명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
9명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 210,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 210,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 369,000,000 원 기업 : 0 원 계 : 369,000,000 원 |
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| 연구기관명 | 우석대학교산학협력단 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | - | |||||
| 주요 내용 |
본 연구는 동절기 도로표면의 눈 및 얼음의 제거효율을 향상시켜 교통사고 발생을 예방하는 “블랙아이스(Black-ice) 도로안전을 위한 아이스포빅(Icephobic) 도로포장체 기술”을 개발하고자 함. [1차년도] 초소수성 에멀전 혼입 시멘트 복합체 기술개발 [2차년도] 생체모방 표면구조 아이스포빅 도로포장체 기술개발 □ [ 정 의 ] 아이스포빅(Icephobic) 도로포장체는 초소수성의 특성을 갖고 포장도로와 얼음의 접착력을 약화시켜 눈 및 얼음의 제거효율을 향상시킴으로서 블랙아이스에 의한 사고발생을 예방하는 기술임. □ [핵심기술] 동절기 도로의 안전을 위협하는 블랙아이스를 방지하기 위하여 ① 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 시멘트 복합체를 제조하고 이를 적용한 ② 생체모방 표면구조를 갖는 아이스포빅 도로포장체를 개발하여 블랙아이스에 의한 교통사고 발생을 예방할 수 있는 기반기술임. □ [활용방안] 도로표면과 눈 및 얼음의 결합력을 약화시켜 블랙아이스의 형성 억제에 의한 교통사고 예방 및 도로표면의 유해물질 침투 방지에 의한 내구성 향상 □ [기대효과] ① Self-cleaning에 의한 미세먼지 오염저감 건설자재, ② 지붕, 계단, 보도, 경사로, 출입구 등 미끄럼방지 생활안전 건축자재, ③ 유해물질 침투 방지에 의한 내구성 개선 건설자재 등과 같은 건설산업분야의 기반기술 [최종목표] 최종 목표 본 연구의 최종목표는 초소수성의 특성을 갖고 포장도로와 얼음의 접착력을 약화시켜 눈 및 얼음의 제거효율을 향상시킴으로서 블랙아이스에 의한 사고발생을 예방하는 “블랙아이스(Blackice) 도로안전을 위한 아이스포빅(Icephobic) 도로포장체 기술”을 개발하고자 함. 세부 목표 □ 초소수성 에멀전 혼입 아이스포빅 시멘트 복합체 기술개발[1차년도] 실란/실록산 및 나노입자를 사용하여 에멀젼 혼화제의 포뮬레이션 기술을 확립하고, 시멘트 복합체의 수화반응, 물성 및 표면 특성을 평가하여 아이스포빅 시멘트 복합체를 개발하고자 함. - 초소수성 에멀전 혼화제 포뮬레이션 기술개발 - 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 물성 평가 - 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 수화메카니즘 해석 - 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 복합체 제조기술 □ 생체모방 표면구조 아이스포빅 도로포장체 기술개발 [2차년도] 아이스포빅 포장체의 기초배합 설계와 1차년도에 확립된 초소수성 시멘트 복합체에 생체모방 표면구조 제어기술을 적용하여 블랙아이스 도로 안전을 위한 아이스포빅 도로포장체를 개발하고자 함. - 아이스포빅 도로포장체 제조기술 - 아이스포빅 도로포장체의 생체모방 표면구조 제어기술 - 아이스포빅 도로포장체 내마모성 향상기술 - 환경조건에 따른 아이스포빅 도로포장체의 특성평가 [연구내용 및 범위] 1) 1차 연도 ① 개발 목표 초소수성 에멀전 혼입 아이스포빅 시멘트 복합체 기술개발 ② 개발 내용 및 범위(그림을 이용하여 시스템 구성도, 구조 등을 구체적으로 표현) - 초소수성 에멀전 혼화제 포뮬레이션 기술개발 - 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 물성 평가 - 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 수화메카니즘 해석 - 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 복합체 제조기술 세부 연구내용 ？ 국내외 연구동향 조사 및 분석 -아이스포빅 도로포장 관련 국내외 연구동향 조사 -아이스포빅 특성 평가를 위한 KS, ISO, JIS, ASTM 등 국내？외 관련 표준(기준) 조사 및 분석 -국내？외 실란/실록산 및 나노입자를 이용한 에멀전의 제조？활용？처리현황 및 기술자료 조사 ？ 초소수성 에멀전 포뮬레이션 기술개발 - 초소수성 에멀젼 포뮬레이션 :원재료 종류 및 배합비, 혼합순서, 공정온도, 교반속도 등 -저장안전성 평가 :경시 및 온도변화에 따른 상분리, pH변화, 점도 등 -Lab Scale 포뮬레이션 기술 확립 ？ 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 물성 평가 -시멘트 응결시간 및 유동성 평가 :응결시간 측정, 미니슬럼프 측정 등 -시멘트 표면특성 평가 :물접촉각, 슬라이딩각 등 -최적 초소수성 에멀전 혼화제 선정 ？ 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 수화메카니즘 해석 -시멘트 수화반응 생성물 분석 :XRD, FTIR 등 -시멘트 수화반응 조직 관찰 및 혼화제 분산상태 확인 :SEM, EDX 등 ？ 초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 시멘트 복합체 제조기술 -아이스포빅 시멘트 복합체 기초물성 평가 :응결시간, 플로우, 공기량, 단위용적중량, 압축강도, 흡수비 등 -아이스포빅 시멘트 복합체 표면특성 평가 :물접촉각, 슬라이딩각, 표면연마 후 물접촉각 및 슬라이딩각 등 -아이스포빅 시멘트 복합체의 최적배합 선정 2) 2차 연도 ① 개발 목표 - 생체모방 표면구조 아이스포빅 도로포장체 기술개발 ② 개발 내용 및 범위 - 아이스포빅 도로포장체 제조기술 - 아이스포빅 도로포장체의 생체모방 표면구조 제어기술 - 아이스포빅 도로포장체 내마모성 향상기술 - 환경조건에 따른 아이스포빅 도로포장체의 특성평가 ？ 아이스포빅 도로포장체 제조기술 -시멘트 도로포장체 배합 기초 설계 :압축강도, 휨강도, 인장강도, 균열 등 :최적 시멘트 도로포장체 배합비 선정 -초소수성 에멀전 혼화제 혼입 아이스포빅 도로포장체 배합 설계 :압축강도, 휨 및 인장강도, 수축율, 내마모성 등 -아이스포빅 도로포장체 최적 배합 선정 ？ 아이스포빅 도로포장체의 생체모방 표면구조 제어기술 -생체모방 표면구조 제어기술 기초검토 :표면 마감 방법에 따른 스템핑(stamping) 효과 확인 : 표면거칠기(AFM), SEM 등 -스템핑 생체모방 표면구조의 물성 검토 :물접촉각, 내마모성 등 -최적 스템핑 생체모방 표면구조 제어기술 확립 ？ 아이스포빅 도로포장체 내마모성 향상기술 -아이스포빅 도로포장체의 내마모성 성능 개선제 배합 설계 :마모량, 마모깊이 평가 -생체모방 표면구조 제어 아이스포빅 도로포장체의 표면물성 평가 :내마모성, 물접촉각, 슬라이딩각, 표면연마 후 접촉각 및 슬라이딩각 변화 등 ？ 환경조건에 따른 아이스포빅 도로포장체 특성평가 -도로포장체의 아이스포빅 특성 평가 :얼음 부착강도, 얼음 형성시간 평가 : 마모량에 따른 얼음 부착강도, 얼음 형성시간 평가 등 -아이스포빅 포장체의 물성 평가 :응결시간, 플로우, 압축강도, 휨 및 인장강도, 흡수비, 균열, 내마모성 등 -아이스포빅 포장체의 접착특성 평가 :소재별(콘크리트, 아스팔트 콘크리트 등) 부착강도 평가 -아이스포빅 포장체의 최적배합 선정 |
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| 색인어 | 한글 | 초소수성 | 생체모방 | 도로포장체 | 아이스포빅 | 블랙아이스 |
| 영문 | Superhydfophobic | Biomimicry | Pavement | Icephobic | Black ice | |
| 최종보고서 | 블랙아이스 도로안전을 위한 표면구조 제어 아이스포빅 시멘트 복합체 기술개발 - 최종보고서(우석대학교 산학협력단).pdf | |||||