주메뉴 바로가기 본문바로가기
전제메뉴닫기
과제현황 목록

과제기본정보

나노 이산화티탄과 EPA를 활용하여 기존 재료 대비 20%이상 자기정화성능과 단열성능이 향상된 다기능 복합패널 기술 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 22CTAP-C164197-02
국가과학표준분류 1순위 원자력 | None | None 적용분야 건설업
2순위 None | None | None 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 응용
과제명 나노 이산화티탄과 EPA를 활용하여 기존 재료 대비 20%이상 자기정화성능과 단열성능이 향상된 다기능 복합패널 기술 개발
주관연구기관 군산대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 양인환
소속 군산대학교산학협력단 직위 교수
전화번호 063-469-1761 FAX 063-469-1760
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 200,000,000 0 0 0 200,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ● 전 세계적으로 대기오염물질과 온실가스 증가가 글로벌 문제로 대두됨.
● 대기오염물질과 온실가스 증가가 전 세계적인 문제로 대두됨에 따라 이를 획기적으로 저감하기 위한 건설소재 기술개발이 요구됨
● 더욱이 우리나라는 2030년까지 온실가스 배출량을 37% 줄이기로 국가적인 목표를 세웠으며, 이에 따라 건물 에너지 절감을 통한 획기적인 온실가스 배출이 요구됨.
● 또한 우리나라는 반복적인 미세먼지 발생에 따라 대기오염 물질에 대한 자기정화 성능 문제가 대두되면서 쾌적한 생활공간용 시설물에 대한 요구가 증대되고 있음.
● 이에 따라, 본 연구에서는 발전소 부산물 기반 EPA(engineered porous aggregate)를 고기능 단열재로 이용하여 고단열 기능 및 실내 에너지 저감기능 확보를 통해 온실가스를 저감하는 동시에, 나노 이산화티탄 광촉매의 임베딩을 통해 자기정화(self-cleaning) 기능을 만족시키는 신개념 복합기능 건설용 패널 설계 및 제조기술 개발 전략과제임.
최종목표 ●본 연구의 최종목표는 나노 이산화티탄(TiO2) 광촉매을 이용하여 대기오염물질에 대한 자기정화기능을 갖고 발전소 부산물 바텀애시 기반 EPA(engineered porous aggregate) 다공성 단열재로 이용한 복합건설소재를 제조하고 이를 복합 패널로 제조 활용하는 기술개발에 목적을 둠.
● 나노 이산화티탄 광촉매와 다공 기능성 골재를 적용한 복합패널을 주거 및 다중이용시설을 포함한 광범위한 건물에 적용 가능한 공법 기술로 활용
● 자기정화기능 및 고단열 기능성 무기건설재료를 활용한 새로운 복합패널 제조 방안 도출에 따른 고부가가치 건설 인프라 설계 기술력을 확보하고자 함.
연구내용 및 범위 (1) 개발기술 1: 나노 이산화티탄 광촉매 활용 자기정화성능 패널 제조 기술
● 나노 이산화티탄 광촉매 기초물성 평가
- 나노 이산화티탄 광촉매의 성분 구조 / 입도 특성
- 나노 이산화티탄 광촉매를 콘크리트용 자가정화성능 재료로 활용하기 위한 기초물성 분석
● 자기정화용 콘크리트 배합 및 제조기술 개발
- 나노 이산화티탄 광촉매를 콘크리트용 자가정화성능 재료로 활용하기 위한 콘크리트 최적배합기술 개발
- 자기정화용 콘크리트 최적배합 도출
- 자기정화용 콘크리트 작업성능 확보 기술
● 나노 이산화티탄 광촉매 적용 콘크리트의 역학 및 수화 특성 분석
● 나노 이산화티탄 광촉매 콘크리트의 압축강도 및 인장강도 실험 및 결과분석
● 나노 이산화티탄 광촉매 적용 콘크리트의 수화 특성 분석
- 미세구조(SEM) 분석 및 공극 특성 분석 (MIP)
● 콘크리트 패널 자기정화성능 촉진실험 기법 구축
- UV 조사 조건 나노 이산화티탄 광촉매의 광분해에 의한 메틸렌블루(methylene blue) 수용액의 분광 변화 분석
- UV 조사 환경 메틸렌블루 색상 변화의 정량 평가 (분광측색계를 활용)
● 나노 이산화티탄 광촉매 콘크리트 자기정화 성능 평가
- 나노 이산화티탄 광촉매 적용 콘크리트(건설자재)의 촉진실험을 통한 자기정화성능 평가
- 나노 이산화티탄 광촉매 적용 수준에 따른 패널의 자기정화성능 평가
- UV 노출 조건에 따른 자기정화성능 실험 및 결과 분석
- 나노 이산화티탄 광촉매 함유량 / 농도 등

(2) 개발기술 2: 다공성 EPA 재료를 활용한 단열용 패널 제조기술 개발
● 바텀애시 기반 다공성 EPA 입도 분포에 따른 기초 물성 특성 분석
※ EPA: engineered porous aggregate
- 바텀애시 다공성 골재의 입도분포 / 단위중량 / 표건밀도 / 흡수율 / 기공 특성
- 바텀애시 기반 다공성골재를 패널용 단열 재료로 활용하기 위한 기초물성 분석
● 건물에너지 효율 향상을 위한 다공성 단열 패널용 콘크리트 배합 및 제조기술 개발
- 다공성 EPA를 단열패널 제조용 건설재료로 활용하기 위한 최적 콘크리트 배합기술 개발 및 기초 실험연구 수행
- 단열패널용 최적배합 도출 / 작업성능 확보 기술
● 다공성 EPA 복합재료 활용 고단열 콘크리트의 역학 및 수화상 특성 평가
- EPA 특성에 따른 고단열 콘크리트 강도 영향 분석
- 압축강도 / 인장강도 / 휨강도 등
● EPA 활용 고단열 콘크리트의 수화상 특성 분석
- 열중량 분석(TGA) / 수화상 분석 (SEM)
● 다공성 EPA 복합골재 활용 콘크리트의 단열 특성 평가
- 열전도율, 비열(열확산율) 등 단열성능 연관성 분석
- 다공성 바텀애시 특성에 따른 열전도율 영향 분석
● 단열패널에 효과적으로 활용하기 위해 열전도율, 비열 용량 등 열전달 특성 파악

(3) 개발기술 3: 자기정화 성능과 에너지 저감 단열성능을 갖는 복합 패널의 제조(성형) 기술 개발
● 복합 패널의 제조(성형) 기술 개발
- 다기능 복합 패널 성형 및 제조 기술
- 다기능 복합 패널 거푸집 설계 및 성형 기술
● 다공성 EPA 복합재료와 나노 이산화티탄 광촉매 활용 다기능 복합 패널의 강도 특성 분석
- 다기능 복합 패널의 압축강도 실험 및 결과분석
- 다기능 복합 패널의 인장강도 실험 및 결과분석
- 다기능 복합 패널의 휨강도 실험 및 결과분석
● 다기능 복합패널의 자기정화성능 기술
- 이산화티탄(TiO2) 종류 및 농도에 따른 자기정화성능 영향
- 나노 이산화티탄 기반 광촉매의 매트릭스 내 분산능력 분석
- Methylene Blue 수용액시험에 의한 self-cleaning 성능평가 및 분석
- 나노 이산화티탄 광촉매 함유량 / 분포의 자기정화성능 영향
● 다공성 복합재료 활용 기반 다기능 복합 패널의 단열성능 평가
- 다공 성형 특성에 따른 다기능 복합 패널의 열전도율, 비열 평가
- 단열패널제조에 효과적으로 활용하기 위한 단위중량, 비열 용량 및 열전도율 등 열적 특성을 파악
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 ● 나노 이산화티탄(TiO2) 광촉매를 활용하여 오염물질에 대한 효율적인 자기정화성능(self-cleaning)과 다공성 재료를 활용하여 단열기능성능 건설재료 및 패널 제조기술 개발 (1) 개발기술 1: 나노 이산화티탄 광촉매 활용 자기정화성능 패널 제조 기술
● 나노 이산화티탄 광촉매 기초물성 평가
- 나노 이산화티탄 광촉매의 성분 구조 / 입도 특성
- 나노 이산화티탄 광촉매를 콘크리트용 자가정화성능 재료로 활용하기 위한 기초물성 분석
● 자기정화용 콘크리트 배합 및 제조기술 개발
- 나노 이산화티탄 광촉매를 콘크리트용 자가정화성능 재료로 활용하기 위한 콘크리트 최적배합기술 개발
- 자기정화용 콘크리트 최적배합 도출
- 자기정화용 콘크리트 작업성능 확보 기술
● 나노 이산화티탄 광촉매 적용 콘크리트의 역학 및 수화 특성 분석
● 나노 이산화티탄 광촉매 콘크리트의 압축강도 및 인장강도 실험 및 결과분석
● 나노 이산화티탄 광촉매 적용 콘크리트의 수화 특성 분석
- 미세구조(SEM) 분석 및 공극 특성 분석 (MIP)
● 콘크리트 패널 자기정화성능 촉진실험 기법 구축
- UV 조사 조건 나노 이산화티탄 광촉매의 광분해에 의한 메틸렌블루(methylene blue) 수용액의 분광 변화 분석
- UV 조사 환경 메틸렌블루 색상 변화의 정량 평가 (분광측색계를 활용)
● 나노 이산화티탄 광촉매 콘크리트 자기정화 성능 평가
- 나노 이산화티탄 광촉매 적용 콘크리트(건설자재)의 촉진실험을 통한 자기정화성능 평가
- 나노 이산화티탄 광촉매 적용 수준에 따른 패널의 자기정화성능 평가
- UV 노출 조건에 따른 자기정화성능 실험 및 결과 분석
- 나노 이산화티탄 광촉매 함유량 / 농도 등

(2) 개발기술 2: 다공성 EPA 재료를 활용한 단열용 패널 제조기술 개발
● 바텀애시 기반 다공성 EPA 입도 분포에 따른 기초 물성 특성 분석
※ EPA: engineered porous aggregate
- 바텀애시 다공성 골재의 입도분포 / 단위중량 / 표건밀도 / 흡수율 / 기공 특성
- 바텀애시 기반 다공성골재를 패널용 단열 재료로 활용하기 위한 기초물성 분석
● 건물에너지 효율 향상을 위한 다공성 단열 패널용 콘크리트 배합 및 제조기술 개발
- 다공성 EPA를 단열패널 제조용 건설재료로 활용하기 위한 최적 콘크리트 배합기술 개발 및 기초 실험연구 수행
- 단열패널용 최적배합 도출 / 작업성능 확보 기술
● 다공성 EPA 복합재료 활용 고단열 콘크리트의 역학 및 수화상 특성 평가
- EPA 특성에 따른 고단열 콘크리트 강도 영향 분석
- 압축강도 / 인장강도 / 휨강도 등
● EPA 활용 고단열 콘크리트의 수화상 특성 분석
- 열중량 분석(TGA) / 수화상 분석 (SEM)
● 다공성 EPA 복합골재 활용 콘크리트의 단열 특성 평가
- 열전도율, 비열(열확산율) 등 단열성능 연관성 분석
- 다공성 바텀애시 특성에 따른 열전도율 영향 분석
● 단열패널에 효과적으로 활용하기 위해 열전도율, 비열 용량 등 열전달 특성 파악
연구성과 기술적 기대성과 ● 나노 이산화티탄 기반 광촉매의 뛰어난 광분해 기능은 가정용, 산업용을 다양한 활용도를 가질 수 있으며, 국민 삶의 질에 밀접한 영향을 미치는 주거시설의 오염유발물질 감소에 크게 기여할 것으로 예상됨
● 다공성 단열기능 복합패널은 다양한 건축물과 유사 시설물 요소에 적용할 수 있으며, 신축 건축물뿐만 아니라 기존 건축물의 단열보강에도 적용이 가능함.
● 단열기능 복합패널은 내구성이 우수하여 물성변화가 발생치 않으며, 내화성능이 우수한 불연재로서 건축물의 품질과 내구성을 향상시키고 지속 가능한 제로에너지 하우스 및 빌딩 등의 신시장 구현에 기여할 것으로 기대됨
● 자기정화기능과 단열기능을 복합적으로 갖는 복합패널 제품은 아직까지 세계적으로 상용화되지 않은 신기술로서 국내에서 독자적인 기술개발을 통해 제조 및 적용기술을 확보하여 해외로의 기술 수출이 가능함.
사회 경제적 파급효과 ● 친환경적이고 경제적인 복합단열 소재는 점차 확대되는 국내 단열재 시장의 무기단열재 수요를 충족시키는데 일조함
- 단열 특성과 자기정화기능을 동시에 갖는 일체형 무기계 불연 외벽패널은 패시브하우스와 같은 신건축 시장에서 에너지 절감형 건축기술 확대 보급 가능
- 불연 특성, 고단열 성능 및 발전소 산업부산물 재활용 자재 사용으로 인한 친환경 건축물 확대 보급이 가능하며, 다기능성 소재인 불연 외벽 복합패널의 사용으로 인해 수요자 대응형 외벽 단열 시공기술 제시 가능
● 대기오염으로 인한 사회적인 비용이 연간 2조 6천억 원 이상이 발생
- 이 중에서 질소산화물에 의한 영향이 약 1조 3천억 원에 달함.
- 자기정화기능 기술 개발로 인한 경제적 효과는 더욱 크게 기대됨.
● 나노 이산화티탄 광촉매와 다공성 EPA 활용 다기능 복합 패널 건설자재 상용화
- 신규 제품 생산을 위한 생산설비 설치 및 고용인력 증대가 기대
- 수입 외장재 수입대체 효과와 신규 수출 가능 품목의 확대로 내수 및 수출 증가
활용방안 ● 이산화티탄 광촉매와 EPA를 적용한 저비용 고효율 복합패널 실용화
- 주거 및 다중이용시설을 포함한 광범위한 건물에 복합패널을 활용
- 다중이용시설 이외에도 특히 미세먼지 및 기타 공기오염원의 관리기준이 높은 의료시설물 외장용 패널 자재 개발에 활용
● 복합 콘크리트 패널 자재 개발 및 성능평가 기술 활용
- 다기능 복합 패널 제조기술을 건축 외장재 패널, 내장재 패널, 유기도료, 의장성 콘크리트 등 다양한 자기정화 기능성 건축자재에 응용 활용 가능.
- 시설물 종류별 사용하는 거주자 중심으로 다양한 패널 사양과 성능 정보를 제공하여 개발기술의 실용화 가능성 및 패널 제품의 다양성 확보 가능
- 고성능 다기능 복합패널의 최적 재료 선정, 배합, 패널제조 및 성능평가 기술을 활용
- 수요 맞춤형 자기정화성능 및 단열성능을 갖는 다기능 복합 패널 제작 및 시공 절차를 별도로 제공하여 제작 및 시공이 한번에 가능한 솔루션 제공 기술지원 가능
● 경량 멀티기공형 복합소재 단열재 개발 및 개발 단열 소재를 통한 시제품 활용
- 샌드위치 패널, 콘크리트 단열 블록, 단열 패널 및 구조·단열 일체형 패널 등에 활용
- 사업화 시장은 패시브 하우스, 제로에너지 하우스, 제로에너지 빌딩 등
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 나노 이산화티탄 이피에이 다기능 패널 자기정화 고단열
영문 nano titanium EPA multi-functional panel self-cleaning high insulation
최종보고서
최종보고서 파일 다운로드 제공
최종보고서
  • 담당부서해당 사업실
  • 담당자과제 담당자
  • 연락처 -