| 연구개발개요 |
○ 배경 - 국내에서 발생한 유감지진 (실제로 진동이 느껴지는 지진)은 지진 관측을 시작한 1978년도에 6회에 불과했지만 2016년도에는 263회, 2017년도에는 223회로 가파르게 향상되는 추세임 - 국내 발생한 최대 규모의 지진은 2016년 경주지진으로 규모 5.8을 기록하였으며 여진이 500회 이상 발생함. 국내 지진규모 순의 10건 중 2000년대 이후에 발생한 지진이 7건으로 최근 들어 대형지진 발생이 증가하고 있는 추세임 - 이후 더 이상 우리나라도 지진의 안전지대가 아니라는 주장이 대두되고 있으며, 특히 최근 쓰촨성 지진과 같이 판내지진의 발생빈도가 증가하고 있어 우리나라도 대형지진이 발생가능성이 잠재되어 있는 것으로 분석되고 있어 이에 대한 대비가 시급한 상황임 - 전 세계적으로 대규모의 지진이 빈번히 발생하고 있고, 특히 규모 6.0 이상의 대형지진은 연평균 155회 발생하고 있음. 전 세계 지진 중 경제적 피해규모가 가장 큰 지진은 2011년 동일본 대지진으로 피해액은 271조원 규모이며, 95년에 발생한 고베 대지진은 도심지를 강타한 지진파로 인해 피해규모가 181조원에 이름 - 특히 국민안전처는 2017년 4월 국내 모든 시설물에 대하여 공통적으로 적용되고 있는 내진설계기준 상위개념에 대하여 전면적인 수정을 시행하였고, 지진과 관련된 직접적 법령인 “지진·화재 재해대책법” 제15조에 따라 매 5년 마다 내진보강계획을 수립해야 함. 따라서 내진보강은 일회성이 아니라 시설물의 일반적 유지관리와 같이 지속적으로 관리될 예정임 - 지진이 발생하면 화기·가연물의 전도, 낙하, 가스관 파손 등에 의하여 동시다발적으로 화재가 발생하고, 이로 인하여 초기 진화가 어렵게 되며, 교통·통신 등의 피해에 의한 소방능력의 저하로 인하여 대형화재로 확대되므로 특히 국가의 주요기관 시설물이나 다중이용시설물 등 주요 구조물은 지진에 대한 대책이 반드시 필요함 - 일반적으로 내진을 위해 건축물 및 구조물 보강에 주로 사용되고 있는 섬유는 철근에 비해 7배 높은 인장강도를 가지나, 화재에 취약한 단점을 가지고 있기 때문에 이를 극복하기 위한 공법의 개발이 필요함 - 보수보강 기능을 가지는 불연성의 표면 마감재는 현재 대부분 폴리머 몰탈이 사용되고 있으며, 폴리머 몰탈은 치밀성 및 콘크리트 면에 대한 부착강도는 우수하나 내진보강에 적합한 섬유-에폭시 복합체와의 부착성능은 떨어짐○ 연구 개발 제품의 특징 - 일반적으로 사용되고 있는 강판 보강공법은 부피로 인한 공간 점유 면적이 넓어 공간적 제약이 있으며, 중량증가로 건축물 하중 증가를 유발하여 붕괴의 위험성이 가중됨 - 아울러, 내진보강을 위하여 일반적으로 많이 사용하는 섬유시트 및 패널을 이용한 보강공법은 인장강도와 시공성은 우수하나 난연성이 확보 되지 않아 화재 시에는 오히려 또다른 재난으로 발생되어 인명피해를 줄 우려가 있음 - 이에 대한 대안으로 현재 강판을 사용한 보강 시에는 강판에 내화도료를 도포하는 실정이나 이는 국도교통부가 정하는 난연성과 가스유해성에 적합하지 않으며, 현재는 국토교통부 (제2012-624호)에서 고시한 난연성과 가스유해성에 적합한 자재가 없는 상태임 - 따라서, 현재 내진보강에 사용되는 자재 또는 공법을 검토해 볼 때 협소한 공간에서 시공성 확보, 온도 및 습도의 변화에 대응하면서 화재 등에 안전한 내진 보강재가 전무한 실정임 - 본 연구 개발 제품은 사람이 거주하는 건축물, 터널이나 지하철 등 밀폐구조물 등의 내진보강 시에 사용하는 보강재가 구조적으로 안전하고 효과적인 내진보강 성능을 만족할 뿐만 아니라, 법에서 규정한 난연성, 비전도성을 동시에 갖추도록 하며 이를 콘크리트와 일체화할 수 있는 재료 및 공법을 개발하여 구조물의 내구성 및 난연 성능을 개선하고, 지진과 같은 자연재해로부터 피해를 최소화하고자함 ○ 제품 특성 및 주요 적용 - 섬유 제품 부착 시 난연 접착제를 통해 난연성을 가지도록 하며, 불연 성능을 가지는 마감재를 부착하여 난연성/불연성을 보유한 난연/불연 복합 섬유 보강재 개발 - 난연/불연 성능을 가지는 내진 보강용 복합 보강재는 지하철, 터널 등 밀폐 구조물과 학교, 아파트, 공공기관 등 사람이 거주하는 건축물 등 지진에 의한 화재 시 다양한 구조물에 다양하게 활용될 수 있음○ 내진 보강재의 내진성능 및 내화성능 향상의 필요성 - 섬유보강재의 성능은 시험절차에 따라 난연 성능 기준을 만족하는 동시에 각 섬유보강재별 최소요구성능(인장강도, 부착강도)을 만족해야 함. 또한 「건축물 마감재료의 난연성능 및 화재확산 방지구조 기준(국토교통부고시 제2012-624호)」에 따른 난연성능기준을 만족해야 함
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| 연구내용 및 범위 |
1) 1차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(한국세라믹기술원): 난연/불연 복합재 구성소재 개발 - 참여기관 ((주)대산이앤지): 내진보강 시스템 구축 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(한국세라믹기술원): ○ 표면마감재 조성 및 배합설계 기술개발 : 폴리머 몰탈, 지오폴리머 및 기타 무기바인더 종류별 기초 물성 평가 : 바인더 종류 및 두께에 따른 물성 평가 ○ 소재 기초 물성 평가 : 섬유 시트 인장강도, 접착제 물성, 마감재 부착강도, 난연성 등 평가 - 참여기관 ((주)대산이앤지): ○ 내진 보강 시스템 구축 : 단계별 보강재의 시공시스템 개발 : 아라미드 보강재 설치 : 난연마감재 타설 ○ Mock-up test : 현장 적용성 검토를 위한 대형 부재적용 시험 : 시공성능 검토 : 재료의 소요 성능 발현 확인 및 개선점 도출2) 2차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(한국세라믹기술원): 난연/불연 복합재 구성소재 개발 - 참여기관 ((주)대산이앤지): 복합재 내화 테스트 및 현장적용 ② 개발 내용 및 범위 - 주관연구기관(한국세라믹기술원): ○ 표면마감재 조성 신뢰성 향상 기술 개발 : 표면마감재 종류 및 도포 두께별 물성 평가 : 부착강도, 내화성능 등 신뢰성 확인 : 표면마감재의 내구성 확보 기술 개발 ○ 제조시편 물성 평가 지원 : 불연 내진 보강재 특성 평가 지원 (콘칼로리미터, LOI 등 난연특성, 부착강도 등 기계적 특성) - 참여기관 ((주)대산이앤지): ○ 불연 복합재 내화테스트를 통한 성능 검토 : 가압방식을 통한 내화테스트 및 성능 검토 ○ 불연 복합재 현장 적용3) 3차 연도 ① 개발 목표 - 주관연구기관(한국세라믹기술원): 난연/불연 복합재 구성소재 신뢰성 확보 - 참여기관 ((주)대산이앤지): 복합재 내진 테스트 및 현장 적용 ② 개발 내용 및 범위(그림을 이용하여 시스템 구성도, 구조 등을 구체적으로 표현) - 주관연구기관(한국세라믹기술원): ○ 현장적용 평가 및 신뢰성 확보 : 외부 환경조건에 대한 특성 개발 및 신뢰성 확보 ○ 제조시편 물성 평가 지원 : 불연 내진 보강재 특성 평가 지원 (콘칼로리미터, LOI 등 난연특성, 부착강도 등 기계적 특성) - 참여기관 ((주)대산이앤지): ○ 불연 복합재 내진성능 테스트를 통한 성능 검토 : 동적 실험에 의한 내진성능 검토 (지진파 에너지 소산 능력, 하중변위 및 항복강도, 파괴거동 등) : 시공 및 테스트 시 구조물과 부착성능 검토 ○ 불연 복합재 시험시공 : 최종 연구개발 결과 적용
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