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과제기본정보

데크플레이트를 활용한 공장 제작 일체형 (거푸집 및 철근 일체형) 보 및 기둥 모듈 부재 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 22CTAP-C164325-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 건설업
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 개발
과제명 데크플레이트를 활용한 공장 제작 일체형 (거푸집 및 철근 일체형) 보 및 기둥 모듈 부재 개발
주관연구기관 (학교)경남대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 최현기
소속 (학교)경남대학교산학협력단 직위 부교수
기관 대표번호 055-245-5000 FAX 055-246-6184
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 210,000,000 0 0 0 210,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 [(건설현장 수요) 문제제기]
○ 건설 산업 분야에서는 비용 감소가 가능한 공법에 대한 수요가 꾸준히 증가되고 있으며, 특히 인건비의 감소와 재료비의 감소를 위한 합리적인 방법론에 대한 관심이 증대
○ 특히, 건설현장에서 인력과 공사기간이 많이 소요되는 공정은 거푸집 및 현장배근 공정으로, 최근 거푸집 대형화 추세로 가설재가 증가됨에 따라 현장관리가 복잡하고 어려우며, 거푸집 제작 및 해체 시 많은 비용과 인력이 소요되고 및 사고우려가 큼

[(공업화 공법 필요) 개선점 및 한계]
○ 바닥 구조용 데크플레이트를 활용한 데크 슬래브 시스템이 활발히 적용되고 있음
->보 및 기둥 부재로 확대 적용 필요
-> 부재 단위 모듈 제품 상세 개발을 통한 적용분야 확대
-> 설계기술(구조성능 등) 및 시공기술(동바리 시스템 구성 등)개발 필요
○ 기존 데크 플레이트 공법의 경우 현장 공정(철근배근 등)이 존재하며 데크 플레이트 제거에 문제가 많음
->탈형 및 철근 선 배근이 가능한 공장 제작 일체형 제품 개발 필요
최종목표 [최종목표]
○ 본 연구의 목표는 바닥판(슬래브) 구조용 데크플레이트를 활용하여 현장에서 거푸집 공사 및 철근배근을 하지 않는 공장 제작 일체형 데크플레이트 보, 기둥 시스템을 개발하고자 한다. 이를 위한 세부 목표 및 주요 달성목표는 다음과 같다.

[세부 목표]
○ [시제품 단계]의 탈형이 가능한 보-데크 시스템 개발 및 설계기술 개발
○ [시제품 단계]의 탈형이 가능한 합성 형태(철근 선조립 및 자체 동바리 시스템을 갖는)의 보/기둥-데크 시스템 개발 및 설계기술 개발

[달성 목표]
○ (거푸집 철근 부분 일체형)보/기둥-데크플레이트 요소기술 개발
○ (거푸집 철근 부분 일체형)보/기둥-데크플레이트구조시스템 접합상세 개발
○ (거푸집 철근 완전 일체형)보/기둥-데크플레이트 복합 구조시스템 개발
○ 보/기둥-데크플레이트 복합 구조시스템 적용성 평가
연구내용 및 범위 [연구내용]
○ 본 연구에서는 재래식 건설 공법에 비해 시공성능 및 구조성능이 우수한 데크 플레이트를 활용하여 탈형이 가능한 부재(보 및 기둥) 모듈화 시스템 개발을 수행하고자 한다. 또한, 기존 데크플레이트가 갖고 있는 철근 트러스를 활용하여 거푸집 역할 뿐 만이 아니라 자체 강성을 확보함으로써 동바리 등 가설재를 최소화 할 수 있도록 개발하고자 하며, 철근의 현장 배근 공정을 최소화 할 수 있는 합성 부재 모듈 시스템을 개발한다.
○ 이를 위해 기존 슬래브 데크플레이트 공법을 활용하여 새롭게 보 및 기둥-데크 시스템을 개발
① 탈형이 가능한 보/기둥-데크 시스템 및 시공 상세 개발
- 탈형 보/기둥-데크 모듈 시스템 등의 상세 개발
- 탈형 보/기둥-데크 시스템 구조성능 및 시공성능 평가 (구조실험 및 현장성능 평가)
② 시공성(철근 선조립 및 자체 동바리 시스템을 갖는) 및 구조성능을 향상 시킬 수 있는 합성 형태의 보/기둥-데크 시스템을 개발하고자 함.
- 자체 강성 확보 및 현장 배근 최소화 복합 보-데크의 상세 개발
- 탈형 보/기둥-데크 지지 시스템(동바리 등) 개발
- 구조성능 및 현장 성능 평가
- 복합 보/기둥-데크 시스템 내화성능 검증

[연구범위]
○ (거푸집 철근 부분 일체형)보/기둥-데크플레이트 요소기술 개발
-> 기존 바닥 구조용으로 국한되어 사용되고 있는 데크플레이트를 보 및 기둥 부재에 적용하기 위해 새로운 요소기술(상세 및 모듈화 등)을 개발
-> 거푸집 및 철근 일체형 시스템을 개발하여 현장 작업을 최소화할 수 있는 공업화 건설 기술 개발
○ (거푸집 철근 부분 일체형)보/기둥-데크플레이트구조시스템 접합상세 개발
-> 보/기둥 데크플레이트의 새로운 시공방법을 도출하기 위한 현장 접합방법 개발
? 공장 부분 일체형 보/기둥-데크플레이트는 공장 제작형으로 부재 모듈화가 필요함. 또한, 운송, 양중에 제약이 있어 개발 단위 부재의 분절 및 현장 조립을 위한 접합상세 기술 개발
○ (거푸집 철근 완전 일체형)보/기둥-데크플레이트 복합구조시스템 개발
-> 현장에서 거푸집 공사 및 철근배근이 필요없는 거푸집 철근 완전 일체형 보/기둥-데크플레이트 구조시스템의 요소기술 및 내화 및 구조성능평가
-> 각 모듈은 공장에서 완전 일체형으로 제작되며, 이를 현장에 반입하여 자체 지지시스템을 활용하여 조립되고 현장에서 배근 되는 철근은 접합부 일부만이 배근됨 (재래식 대비 80%이상 감소)
○ (거푸집 철근 완전 일체형)보/기둥-데크플레이트 복합 구조시스템 적용성 평가
-> 개발된 공법의 시공성 평가를 위해 실험실 수준의 Mock-up 혹은 현장 스케일의 Test-bed수행
-> 연구 개발된 공법의 경우 기존 재래식 공법에 비해 진일보된 시공기술(양중, 지지방법 등)이 도입됨에 따라 시공방법에 대한 검증
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ○ (탈형/비탈형) 보/기둥-데크플레이트 형상 개발
○ 보/기둥-데크플레이트 구조성능 및 시공성 검증
○ 국내/외 데크플레이트 형상 조사 및 구조성능 DB화
○ 제품 구성: 판재, 멍에, 장선, 이음 부속탈형의 용이성(단부, 중앙부, 접합부 등) 등의 단위 부품 모듈화를 위한 요소기술 개발
○ 부품 설계: 부재의 크기, 두께 등 부재 모듈화를 위한 요소기술 개발
○ 부품 모듈화 및 재품모듈화의 검증 실험
○ 측압 및 처짐 실험을 통해 강판 두께, 지지대 간격과 각 부품 모듈의 내구성 검증
○ 부재 접합부 구성 : 기둥-보 접합, 큰보-작은보 접합
○ 분절 접합부 구성 : 보-보 접합, 기둥-기둥 접합
○ 보 및 기둥 모듈구성(보 및 기둥 단면 사이즈 표준화)
○ 기본 8m 보 및 기둥 탈형에 필요한 인력 및 장비 개발
연구성과 기술적 기대성과 ○ 국내 데크플레이트 시스템은 1980년대 후반 일본 기술을 습득한 국내 업체에 의해 전해졌으며 다양한 기술적 발전을 거듭하며 국내화된 기술임
○ 특히, 국내 데크플레이트 기술은 현재 중국 및 동남아시아, 중동, 아프리카, 오세아이아등을 중심으로 시장이 확대되고 있으며 원천기술 국인 일본을 앞서고 있음

○ 당 기술개발 과제인 거푸집 완전 일체형 보/기둥-데크플레이트 기술은 국내?외에서 개발된 사례가 없는 만큼 원천기술을 확보할 것으로 판단됨
○ 이는 당 기술의 기술적 우위와 더불어 기술가치의 독점적 우월성을 확보할 수 있어, 점차 확대되고 있는 데크플레이트 해외시장을 선점할 수 있을 것으로 판단된다.
○ 당 개발 기술은 건설 산업의 대표적 공업화 공법중 하나인 데크플레이트 공법을 응용 발전시킨 기술로서 공장 생산된 건설 자재 사용으로 품질관리가 가능하고, 현장 설치 거푸집 공법에 비해 노동력 감소와 공기를 단축시킬 수 있음
○ 당 개발 기술은 거푸집과 철근이 일체화된 공장 생산되어 현장에서 설치 및 조립이 이루어짐에 따라 시공 품질이 매우 우수함
○ 당 개발 기술은 기존 슬래브 데크플레이트 공법의 장점을 모두 활용할 수 있으며 재래식 거푸집 시공에 비해 (보/기둥 데크를 해체할 경우) 단위면적당 약 82%의 공사비를 절감할 수 있을 것으로 검토되어 현재 건설 산업의 큰 문제점으로 부각되고 있는 인건비 증가를 일정부분 해결할 것으로 예측됨
○ 당 개발 기술은 거푸집 철근 일체형 모듈 복합구조시스템을 만들 수 있다. 외피를 감싸고 있는 얇은 강판은 거푸집 대용으로 사용할 수 있는 구조재임
○ 공기단축을 이룰 수 있다. 현장에서 조립되는 거푸집 공사가 없으며, 현장 철근 배근의 경우 접합부의 연결 부분만 있어 최대 80%이상 현장 배근 공사가 없어질 것으로 예상된다. 또한, 독립 지지시스템을 갖고 있어 현장 타워크레인 양중시간이 크게 감소될 것임
○ 거푸집 비용이 사라지며, 모든 부재를 미리 공장제작하여 현장 반입됨에 따라 품질 및 안전성이 보장됨.
○ 당 개발 기술이 건설현장에 보급될 경우 기존 재래식 거푸집 공법의 단점인 비계획적 시공, 건설폐자재 증가, 시공정밀도 저하와 같은 문제를 획기적으로 해결할 수 있을 것으로 판단됨
사회 경제적 파급효과 ○ 당 개발 기술은 아연도강판을 해체하여 재활용(폐기물 재활용 등)할 수 있어 기존 재래식 거푸집 공사에 비해 폐기물 배출이 감소하여 건설 산업에 큰 문제점 중 하나인 환경부하를 저감할 수 있음
○ 또한, 최근 이슈가 되고 있는 환경적 측면에 있어 해체된 강판의 재활용은 국내 건설 산업에서 유발하고 있는 이산화탄소 배출량을 절감할 수 있어 친환경 건설 산업 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단됨

○ 데크플레이트 시스템의 시장 침투는 기존 재래식 공법의 태생적 한계에 의해 시작되었으며, 건설 현장의 노무비, 재료비등의 변화에 의해 급격히 시장이 확대됨
○ 그러나, 현재 데크플레이트 시장은 슬래브에 국한되어 있어 관련 시장은 포화상태로 기술적 발전에 한계에 도달함
○ 당 연구개발이 시장에 보급될 경우 데크플레이트 산업의 새로운 시장 창출효과가 있을 것으로 판단됨
활용방안 ○ 당 연구개발 기술의 최종 성과는 “데크플레이트를 활용한 공장 제작 일체형 (거푸집 및 철근 일체형)보 및 기둥 모듈 부재 개발” 임.
○ 당 개발 기술은 국내?외적으로 연구 개발된 선례가 없는 만큼 관련 연구 성과물의 질적 우수성이 높고, 원천기술화 가능성이 매우 클 것으로 판단됨.
○ 특히, 당 연구개발을 통해 개발된 기술은 고착화된 국내 데크플레이트 시장 확대에 촉매 역할을 할 것으로 예측되며(참여기업 기술실시계약 등), 당 기술을 응용할 경우 벽체 등에 확대 적용할 수 있을 것으로 판단됨에 따라 기술이전 수요가 높을 것으로 판단됨.

[현장적용 계획]
○ Mock-up or Pilot Test 계획: 실험실 수준의 Mock-up(Pilot Test: 골조형태) 실험을 통해 개발 제품의 실용성 및 현장 적용 가능성을 평가하여 개발 기술의 사업화 추진

[개발 기술의 사업화 추진 계획]
○ 제품 홍보: 슬래브 데크 플레이트 1위 기업인 ㈜덕신하우징(참여기업, 개발완료 후 기술이전)의 자체 영업능력을 활용하여 당 개발 제품의 우수성(공기단축 및 시공 인력 감소, 품질 향상 등)을 홍보할 계획이며, 당 기업의 홍보 및 영업팀 내 별도의 보/기둥 데크 플레이트 제품 홍보 TFT를 연구개발과 동시에 조직하여 개발 제품의 영업자료(카탈로그 등)를 기획 제작할 예정임
○ 판로 확보: 자체 영업조직을 활용하여 참여기업인 당 업체의 기존 판로를 확대할 계획임
○ 판매 전략: 당 개발 제품의 우수성(공기단축 및 인력 감소, 품질 향상 등)을 적극 홍보할 계획이며, 당사 주력 제품인 슬래브 데크 플레이트와 동시 시공을 적극 홍보하여 당 개발품을 시장에 적극 판매할 계획임
○ 목표 시장 구조
(1) 경쟁 기업 현황: 당 개발 제품의 국내외 경쟁기업 없음
(2) 시장 진입 장벽: 당 개발 제품의 시장 진입은 경쟁 기업이 없어 진입 장벽이 크지 않을 것으로 판단됨. 다만, 새로운 공법에 대해 보수적인 건설 산업 특성상 당 개발제품을 토대로 신기술 획득 전략을 수립함
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 일체형 데크플레이트 보/기둥-데크플레이트 모듈 철근 선조립 합성시스템 동바리시스템
영문 Steel Wire-Integrated Deck Plate Beam/Column -Deck plate Module Prefabricated Reinforcement Composite System Support system
최종보고서
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