| 연구개발개요 |
■ 본 연구는 실제 지진파에 대응 가능한 커튼월을 개발하여 지진 2차 피해를 예방하는데 목적이 있고, 개발 목표는 국내 최초로 AAMA 501.6 (변위량 ±150mm, 0.4Hz 파형)에 대응 가능한 내진커튼월을 개발하는데 있음.[연구배경 01] 국내지진 발생빈도 증가 추세○ (지진 발생 빈도) 기상청에 따르면 국내 지진 발생의 빈도는 점차 증가 추세 경향, 최근 2016년부터 급격하게 증가, 한해 200회 이상 지진 발생.○ (지진의 강도) 국내 규모 가장 큰 지진은 2016년 9월 경주 5.8 규모, 두 번째는 2017년 11월 포항 5.4 규모로 강진이 자주 발생하고 있음.[연구배경 02] 건물 비구조 요소인 외장재 파손에 의한 2차 피해 예방○ (비구조 요소) 건물 주요 구조부는 내진 설계 및 내진 구조기술을 적용, 비구조 요소 커튼월 및 창호에 대해서 내진 고려가 이뤄지지 않고 있음.○ (지진 2차 피해) 커튼월 및 창호는 지진 발생 시 변위, 진동으로 인해 유리, 프레임 낙하로 인한 2차 피해가 발생, 인명 및 재물 피해가 발생. [기존 기술 문제점] 기존 커튼월, 지진파에 의한 3축 동적 변위량 대응 불가[본 연구의 차별성]국내의 건축물 비구조재의 개발에 있어, 개발제품에 대한 내진성능 평가는 기존 데이터의 분석, 실물대 시료에 대한 정적 변위시험 및 축소 모형 시료에 대한 진동대 시험 등을 통해 간접적으로 수행되어져 왔음.본 연구에서는 개발 커튼월 제품의 실물대 시료에 대하여 실제 지진파를 모사한 동적 변위시험 평가를 통해 보다 현실에 가까운 내진성능 평가를 수행함으로써, 지진으로 인한 외장재의 파괴, 탈락 등 지진 2차 피해에 대한 예방 효과를 나타내고자 한 것에 차별성이 있음.
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| 최종목표 |
■ 본 연구의 목표는 동적 지진파 대응 가능한 내진 커튼월을 개발하는데 있으며, 성과물은 1) 내진 Fastener 요소기술, 2) 내진 커튼월 모듈 시스템, 3) 내진성능 시험성적서 및 시공지침 임.SSC-OD[구조 해석 및 최적화]3축 동적 변위 대응 가능한 커튼월 구조해석 및 내진 성능 최적화 기술동적 지진파에 의한 변위 및 진동에 대응 가능한 Fastener 요소기술 및 커튼월 모듈 시스템 개발을 위한 구조해석 및 최적 설계안 도출SSC-MT[내진 커튼월 시제품 개발]3축 동적 변위 대응 가능한 내진 커튼월 시스템 모듈 시제품 개발구조 및 열전달 해석을 통한 3축 동적 지진 변위에 대응이 가능하고 기밀, 수밀, 내풍압, 단열성능을 모두 만족하는 커튼월 시스템 모듈 개발SSC-EG[내진성능평가]지진파 모사 가능한 3축 동적 내진 성능평가 및 시공지침 개발3축 동적 내진성능평가 장비를 활용한 실대형 규모 커튼월 시스템 내진 성능 검증 및 비구조 요소인 커튼월에 대한 내진 시공지침 개발
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| 연구내용 및 범위 |
■ 본 연구에서는 동적 내진 커튼월 시스템을 개발 하는데 목적이 있고 1차년도 핵심 기술에 대한 구조해석 및 설계안 도출, 2차년도 시작품 제작 및 실물 성능평가, 3차년도 상용화 시제품 도출 및 제품인증을 진행 할 계획 임1.내진 Fastener 요소기술 및 커튼월 모듈 시스템 구조해석을 통한 설계안 도출■ 내진 커튼월 Fastener 요소기술 및 모듈 시스템 구조해석을 위한 Boundary 조건, 해석 시뮬레이션 도구, 해석 방법론 관련 선행연구 사례 조사■ 커튼월 모듈 시스템 핵심 개념(3축 회전형, 3축 층간 이동형) 기본 설계안에 대한 구조해석 모델링 및 동적 지진파(0.4Hz 파형, ±150mm) 유사 하중(Load) 구현을 통한 내진성능 구조해석 수행을 통한 최적 설계안 도출2.실물 Mock-up 내진성능 비교 분석을 통한 내진 구조해석 신뢰도 확보 ■ 구조해석을 통한 내진성능 최적화 시작품 제작 후 실대형 Mock-up 내진성능평가 수행■ 실대형 Mock-up 내진성능평가 결과와 구조해석 간의 Calibration을 통한 민감도 분석 및 구조해석 신뢰도 향상■ 시작품 개선 사항 도출 및 신뢰성 확보된 구조해석을 통한 시제품 설계안 도출3. 변위량 및 지진 파형에 따른 커튼월 거동 메커니즘 및 설계 방법 DB 구축■ 신뢰성 확보된 구조해석 모델 기반 다양한 변위량, 지진 파형에 따른 커튼월 거동 메커니즘 분석 DB 구축■ 내진 커튼월 설계 시 커튼월 거동 메커니즘에 따른 유리, 커튼월, Fastener 설계방법 DB 구축[(주)신창산업]1. 3축 회전형 및 3축 층간 이동형 커튼월 모듈 핵심 기술 개념 및 설계안 도출■ 동적 지진파에 대응 가능한 커튼월 핵심 기술 개념으로 3축 회전형 및 3축 층간 이동형 2가지 방식의 커튼월 기본설계안 도출, 핵심 특허 출원■ 구조해석을 통한 내진성능 분석을 통해 피드백을 얻고, 2차년도 시작품 실대형 Mock-up 시험을 위한 최적 설계안 도출 ■ 단열해석(LBNL Window&Therm)을 통한 커튼월 열관류율 성능목표(1.0W/m²K) 확보 및 설계안 반영2. 핵심 기술 개념 별 실물 시작품 제작 및 Mock-up 시험을 통한 내진성능 평가■ 구조 및 단열 성능 최적화 내진 커튼월 시작품 제작■ 사업화를 위한 제품 인증(EPC, NEP) 추진을 위한 내진 커튼월 시스템 핵심특허 등록 ■ AAMA 501.6에 따른 3축 동적 내진성능평가 수행 및 기밀, 수밀, 내풍압 시험, KS F 2278 기준에 따른 단열성능 평가를 통한 현장 적용성 검토■ 최종 목표 기준인 동적 지진파형(0.4Hz파형, ±150mm) 대응 검증 및 개선사항 도출을 통한 시제품 설계안 도출3. 3축 동적 내진성능 확보 및 사업화가 가능한 커튼월 시스템 시제품 도출■ 3축 동적 지진파 구조해석 및 성능시험을 통한 동적 내진성능 최적화 커튼월 시스템 상용화 시제품 개발 ■ AAMA 501.6 내진 성능기준 및 기밀, 수밀, 내풍압, 단열성능 시험을 통한 적용성 검토[(재)한국건설생활환경시험연구원]1. AAMA 501.6 내진기준 성능평가 방법론 분석 및 실물 시험 조건 확보■ AAMA 501.6 기준 성능평가 방법론 분석■ 실대형(최대 가로 5m×높이 10m) 동적 내진성능평가 시스템 시험을 위한 장비 시험조건 확보■ 지진파 0.4Hz, 3축 변위량 ±150mm 시험 조건 확보를 위한 데이터 수집 및 모니터링(Video, 변위량, 하중) 시스템 확보2. 지진파 변위 및 파형에 따른 동적 내진성능평가 수행을 통한 커튼월 성능 수준 DB구축■ 구조해석을 통해 도출된 3축 회전형 또는 3축 층간 이동형 내진 커튼월 시스템 시작품에 대한 3축 동적 내진성능평가, 기밀, 수밀, 내풍압, 단열성능평가 수행■ 지진파 0.8Hz~0.4Hz, 변위량 ±40~150mm 범위에서 지진의 규모 수준에 따른 내진성능단계 설정■ 내진 커튼월 시작품에 대한 내진성능 단계별 성능 DB 구축 3. 내진 커튼월 시스템 시제품 사업화를 위한 성능인증 및 내진 커튼월 시공지침 개발■ 3축 동적 내진 커튼월 시스템 시제품 사업화를 위한 동적 내진, 기밀, 수밀, 내풍압, 단열성능 인증 데이터 확보 및 공인 시험성적서 도출■ 내진 커튼월 시스템 설계 및 시공을 위한 가이드라인(시공지침) 개발
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