R&D최종보고서
| 과제고유번호 | 201616TBIP-C092548-02 | |||||
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| 연구사업명 | 국토교통기술사업화지원 | |||||
| 연구과제명 | 구조물의 장수명화를 위한 보급형 콘크리트용 복합기능 균열저감제 개발 및 사업화 | |||||
| 총 연구기간 | 2015-04-27 ~ 2017-04-26 | |||||
| 연구책임자 | 김정선 | |||||
| 당해년도 참여 연구원수 |
6명 | 총 연구기간 참여 연구원수 |
13명 | |||
| 당해년도 연구비 |
정부 : 298,000,000 원 기업 : 298,000,000 원 계 : 596,000,000 원 |
총연구비 | 정부 : 598,000,000 원 기업 : 598,000,000 원 계 : 1,196,000,000 원 |
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| 연구기관명 | (주)실크로드시앤티 | |||||
| 등록 발간번호 | 11-1613000-001883-01 | |||||
| ISBN | 11-1613000-001883-01 | |||||
| 주요 내용 |
본 과제는 구조물 열화의 주원인인 균열을 저감하는 기술의 개발 및 사업화이다. 균열저감기술은 현재 글로벌 대기업들이 선도하고 있으며 제품의 고가로 인해 적용에 한계가 있다. 본 과제의 최종성과물인 보급형 복합기능 균열저감제는 글로벌 대기업의 기술보다도 독보적인 기술로 기술적 측면뿐만 아니라 사업적 사회공헌 측면에서 우수하다. 현재 글로벌 대기업(Grace社) 제품의 30% 이하 판매가를 목표로 하며 균열저감제를 건축시장에 보편화시켜 사회 기반시설 및 편의시설의 내구성을 증진시켜 대외적인 대한민국의 안전성 이미지를 개선시킬 수 있다. [최종목표] 본과제의 최종목표는 경쟁사 (G사)의 Eclipse 제품 대비 균열저감 성능: 20% 향상 유동성(슬럼프, 슬럼프 손실): 동등 경제성(판매가격): 30% 인 성능을 갖는 보급형 복합기능 균열저감제의 개발 및 사업화이다. 또한 정량적 목표항목으로 특허2건과 공인시험성적서 12건, 현장 적용성(적용실적): 3건 등을 확보하는 1차년도 목표와 이 개발제품을 제품화하는 양산스케일 프로세스 확립 및 사업화가 2차년도 최종 목표이다. [연구내용 및 범위] 본 사업화 과제에 있어서 1차년도에 수행해야 할 연구 내용은, 첫째 본격적인 사업화 실현이 가능한 보급형 복합기능 균열저감제 (PCR3000) 제품기술을 개발하고, 둘째 Pilot 검증을 통해 양산성을 확보하며, 셋째 양산성을 갖춘 Pilot 제품을 Mock-up 부재에 적용 및 성능 검증을 통해 현장 적용성을 확보하는 것이다. 결론적으로 1차년도 연구 수행을 통해 상기 목적을 모두 달성하여 2차년도에 계획된 현장 적용을 통한 사업화에 충분한 기반을 확보하였다. 상기 세 가지 항목에 대해 다음과 같이 결론을 요약하고자 한다. 가. 보급형 복합기능 균열저감제 (PCR3000) 제품기술 본 과제의 핵심기술인 보급형 복합기능 균열저감제 제품기술은 결론적으로 [보고서 원문, 그림 C-1]과 같은 연관 기술로부터 확립될 수 있었다. PCR3000 제품의 핵심기술은 복합기능 균열저감제 기술이며 이를 구현하기 위한 기반기술은 계면결합력 저감 기술과 응집력 저감 기술이다. 계면결합력 저감 기술은 두 가지 합성 기술 (트랜스에스테르화 합성 기술 및 라디칼 중합 기술)을 통해 구현될 수 있는데 이 부분의 핵심은 두 기능성 재료의 일체화 기술이다. 한편 응집력 저감 기술은 물의 수소결합을 효율적으로 파괴시키기 위한 컨셉을 갖는 기술로서 기존 기술과 달리 분자분포를 부여한 부분이 핵심이다. 특히 A사와의 긴밀한 협력을 통한 원재료 (MONODN) 국산화는 보급형 제품 실현에 기여한 바가 큰다. 나. 복합기능 균열저감제 (PCR3000) Pilot 검증을 통한 양산성 확보 본 연구의 복합기능 균열저감제인 PCR3000의 양산성 확보를 위한 Pilot 검증은 제조공정 단계별 각각 200kg 규모로 정해진 차수만큼 반복 수행됐다. 200kg의 Pilot 규모는 실험실 규모의 100배에 해당하므로 화학 혼화제와 같은 제품의 양산 규모에 대한 충분한 모사가 가능한 규모이다. PCR3000 제조의 첫 공정인 VPEG-ML의 합성공정에 대해서는 5회, 그리고 두 번째 공정인 PCA-ML의 중합공정에 대해서는 7회 반복 검증을 수행함으로써 양산 가능성을 확인했다. 끝으로 A사로부터 공급받은 MONODN과 PCA-ML의 일액형화 공정인 PCR3000 제조공정에 대한 Pilot 시험은 3회에 걸쳐 반복 평가함으로써 양산성을 확인했다. 이 때 MONODN은 A사에서 5톤 규모로 제조된 제품을 적용했다. 결론적으로 본 연구의 보급형 복합기능 균열저감제의 Pilot 시험을 통해 얻어진 성공적인 검증은 모든 공정에서의 양산성이 유효함을 보여주었다. 다. 복합기능 균열저감제 (PCR3000)의 Mock-up 평가를 통한 현장 적용성 확보 사업화를 목적으로 한 본 연구의 복합기능 균열저감제인 PCR3000의 현장 적용에 대한 사전 검토를 위해 Mock-up 부재 선정 및 평가를 수행했다. PCR3000이 주요하게 적용될 수 있는 분야 및 그 배합 설정과 이를 모사한 Mock-up 평가에 있어서는 참여기관인 두산건설, 롯데건설 그리고 POSCO건설 각각의 주도하에 주관기관과의 긴밀한 협업이 주효했다. 두산건설은 서울 월계4구역 두산위브현장 지하주차장에 Mock-up 타설을 수행하였다. PCR3000 적용 부재에 대해 실내 측정된 수축저감율은 기준 대비 약 19.0% 수준이었고, 현장계측을 통한 건조수축 길이변화 측정 결과 환경 조건의 변화에 따라 수축/팽창의 변동폭이 PCR3000 혼입 배합의 경우 일반 배합 대비 현저히 적었다. 결론적인 판단은 PCR3000 적용 시 재료/환경적인 영향으로 인해 발생되는 건조수축 길이변화량을 현저히 감소시킴으로써 구조물의 내구성 개선이 가능할 것이라는 점이다. 롯데건설은 부산 사직1구역 주택재개발 정비사업 신축현장 지하주차장에 Mock-up 타설을 수행했고, 재령 3개월 후 일반 부위에서는 눈에 띄게 보이는 다수의 균열들이 PCR3000의 적용 부위에서는 전혀 관찰할 수 없는 결과를 얻었다. 결론적으로 PCR3000의 우수한 균열저감 성능을 육안으로 확인할 수 있었다. POSCO건설은 경기 평택 창고 공사 현장 바닥 슬라브에 Mock-up 타설을 수행하였다. 육안 평가에 의해 소성수축균열 및 건조수축균열을 측정한 결과 PCR3000 적용 부위의 균열 양상은 일반 부위 대비 상당히 양호하며 또한 시간 경과에 따라 그 차이가 더욱 명확히 드러남을 확인할 수 있었다. 즉, PCR3000의 우수한 수축저감 성능에 의한 균열저감 효과를 확인함으로써 결론적으로 본 Mock-up 부재와 유사한 현장 분야로의 적용성을 확보했다. 참여 건설사별 Mock-up 부재를 통한 현장 적용성 검증을 수행한 결과, PCR3000은 균열저감 효과를 필요로 하는 사업화 현장에 적합한 제품이라는 결론을 내릴 수 있었다. |
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