R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 200808정책인프라 C01-12 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 신개념 보강재 복합재료 빔의 개발 및 실용화 연구 | |||||
| 총 연구기간 | 2008-07-25 ~ 2008-10-24 | |||||
| 연구책임자 | 주치홍 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
4명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
10명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 25,000,000 원 기업 : 17,000,000 원 계 : 42,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 25,000,000 원 기업 : 17,000,000 원 계 : 42,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)넥스컴스 | |||||
| 등록 발간번호 | - | |||||
| ISBN | ||||||
| 주요 내용 |
본 연구는 콘크리트 구조물의 보강재(특허:콘크리트 구조물용 보강빔)로 사용되고 있는 복합재료 빔을 한국건설교통기술평가원의 창업사업화지원사업을 통해 한차원 업그레이드하기 위한 기획연구라고 할 수 있다. 기제품화된 복합재료 빔은 중공 알루미늄 합금 상하면에 탄소섬유 또는 유리섬유를 적층하고, 고온고압에서 압착하여 만든 것이다. 이는 높이가 40mm정도로 휨보강 시 유효높이 및 단면이차모멘트를 높여줌으로써 휨강성 증진에 큰 효과가 있다. 본 연구에서는 1. 기 실험된 복합재료 빔 보강실험 성능평가, 2. 복합재료 빔 적용을 위한 실험체 사이즈 결정, 3. 복합재료 빔의 특허 적용실험 계획, 4. 복합재료 빔에 커플러 적용실험 계획, 5. 복합재료 빔의 단면의 다양화 및 설계프로그램의 개발 구상 등의 다양한 기획연구를 고려하고 있고, 기술보증기금에 기술가치평가를 받을 예정이다. 이를 바탕으로 차후년도 연구과제를 통해 복합재료 빔 신기술지정을 받아 본 과제의 목적에 적합한 사업화를 충실히 이행하고자 한다. [최종목표] 최종목표는 본 회사의 제품 중 하나인 복합재료 빔을 신기술 지정 등을 통해 사업화의 극대화를 이루고자 하는 것이라고 볼 수 있다. 본 연구과제는 이러한 최종목표를 이루기 위해 다양한 실험의 계획 및 예측 등의 기획연구에 초점을 맞추었고 세부적인 목표는 다음과 같다. - 이미 실험된 복합재료 빔의 실험데이터 분석을 통한 휨 보강성능평가 - 수행된 실험을 바탕으로 복합재료 빔의 보강성능 평가를 위한 실험체 즉, T-beam, Slab, Beam등의 사이즈를 결정하고, 실구조물의 적용가능성 평가 및 예측 - 실험체에 복합재료 빔 보강과 동시에 등록된 특허를 적용했을 시 처짐, 파괴형태 등을 예상하고 실구조물의 적용가능성 평가 및 예측 - 복합재료 빔의 토목구조물 적용을 위한 커플러의 개발에 관한 기획 및 평가 예측 - 복합재료 빔의 단면의 다양화 및 설계프로그램 개발 구상 - 그 밖에 제품의 대량생산 시스템 개발 그리고 신기술지정 및 국제 특허 등을 획득함으로써 복합재료 빔에 관한 기술력을 세계에 알리면서, 수출의 판로를 열어 세계 보강시장에 진출하고자 한다. [연구내용 및 범위] 1. 기 실험된 복합재료 빔 보강실험 성능평가 - 충북대학교에서 실험체 3개, 한전 전력연구원에서 실험체 2개, 경북대학교에서 보 실험체 2개, 슬래브실험체 2개의 복합재료 빔 보강실험을 실시하였다. 이는 한 가지 실험체에 대해 몇 가지 실험변수를 두어 실험한 것이 아니라 복합재료 빔의 유리섬유와 탄소섬유의 성분비를 달리하여 기초적인 휨성능을 평가하기 위해 실험을 실시하였다. 그 결과 알루미늄과 유리섬유 복합재료 빔의 휨성능과 연성이 크게 나타나는 것을 알 수 있었으나, 목표 중의 하나인 설계프로그램의 개발에 필요한 데이터로는 불충분하다. 2. 복합재료 빔 적용을 위한 실험체 사이즈 결정 - 복합재료 빔은 폭이 260mm이고, 높이가 40mm인 보강재로, 적용실험을 위해서는 실험체의 형상(T형보, 슬래브, 보)과 그 형상의 단면 사이즈가 중요한 실험변수가 된다. 이 때문에 보강설계를 위한 데이터 확보를 위해서는 단면의 사이즈를 결정하는 것이 매우 중요하며, 이들 단면 사이즈를 결정하고 보강성능을 예측한다. - 실험체에 대한 인장철근비, 콘크리트 강도, 보강길이 등의 다른 변수들도 결정하여 보다 많은 다양한 데이터 확보할 수 있게 함으로써 설계 및 현장 적용이 수월하게 할 수 있도록 한다. - 실제 규모의 실험체에 대해서도 사이즈 결정 및 예측한다. 3. 복합재료 빔의 특허 적용실험 계획 - 지금까지 실험된 복합재료 빔은 다른 보강재에 비해 보강성능은 뛰어난 반면 연성은 다소 작게 나타나는 것으로 나타나 이를 보완하기 위해 단부정착장치에 관한 특허 “삽입부가 형성된 건축용 보강빔”과 “단부정착을 위한 보강부재 및 이의 제조방법 그리고 이를 이용한 콘크리트 구조물의 보강공법”을 이용하고자 한다. - 특허의 적용에 따른 보강성능 및 연성확보 정도를 예측하고, 다른 단부정착장치의 적용에 따른 성능을 예측한다. - 실제 규모의 실험체에 대해서도 사이즈 결정 및 예측한다. 4. 복합재료 빔에 커플러 적용실험 계획 - 복합재료 빔은 생산 시 7m의 길이 제한이 있어서 건축 구조물 보강용으로는 적합하나, 토목 구조물을 보강 시 문제가 발생할 수 있다. 이를 보완하기 위해 복합재료 빔을 연결할 수 있는, 그리고 모든 휨을 받는 콘크리트 부재에 적용될 수 있는 커플러를 개발하고 성능을 예측하고자 한다. - 복합재료 빔의 커플러는 1~2가지의 형상으로 결정 후 성능을 평가 및 예측한다. 5. 복합재료 빔의 단면의 다양화 및 설계 프로그램의 개발 구상 - 복합재료 빔은 타 보강재와 달리 보강효과가 뛰어나며 큰 내하력 증진 효과를 볼 수 있다. 이는 제품의 다양화를 필요로 한다고 볼 수 있으며, 각각의 구조물에 필요한 적정 보강량에 부합되는 제품을 최적설계를 통해 개량 및 개발을 위한 구상을 한다. - 설계프로그램은 차후년도의 연구개발 종료시점의 최종결과물 중 하나라고 볼 수 있고, 설계프로그램의 개발에 초점을 맞추어 모든 기획연구가 진행된다. - 본 회사의 보강재 복합재료 빔은 보강효과대비 가격에 충분히 경쟁력이 있지만, 타 보강재에 비해 좀 더 확실한 우위를 점하기 위해 단면의 다양화를 고려중이다. |
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| 색인어 | 한글 | 복합재료 빔 | 중공알루미늄 | 탄소 및 유리섬유 | 휨성능 | 유효높이 |
| 영문 | Composite Beam | Hollow Aluminum | Carbon or Glass fiber | Flexural Capacity | Depth | |
| 최종보고서 | 0412_넥스컴스_신개념 보강재 복합재료 빔의 개발 및 실용화연구.pdf | |||||