| 1차년도 |
■ PC커튼월용 FRP 전단연결재 최적화■ PC커튼월용 FRP 전단연결 샌드위치 패널 개발■ PC커튼월 외벽 시스템 개발
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1) PC커튼월용 FRP 전단연결재 최적화ㆍ기존 기술 특성분석 : 외국 현장방문 및 기술조사, 기술보고서 분석 등ㆍFRP 전단연결방법 개발 : 형상특성(그리드형, 파형, 강형, 봉형), 소재(유리섬유, 탄소섬유)ㆍFRP 전단연결재의 성능평가 - 역학성능 : 인장강도, 전단강도, 내구성 - 물리성능 : 열전도율, 유리전이온도ㆍFRP 전단연결재 시제품 생산2) PC커튼월용 FRP 전단연결 샌드위치 패널 개발ㆍ경량콘크리트의 생산 및 재료시험 : 골재성능, 강도 등ㆍ단위 PC 패널의 구조성능 평가 : 부착상세 개발, 휨강도, 전단강도, 부착강도 실험ㆍ횡하중에 대한 저항성능의 검증ㆍFRP 전단연결재의 물량 및 배치 최적화 : - 실험변수 : 콘크리트 강도/두께, FRP전단연결재 종류/간격, 단열재 종류/두께 등- 각 실험 변수별 합성력 및 합성거동 평가ㆍ단위 PC 패널의 단열성능평가 - 건물 냉난방부하 시뮬레이션 및 효과 예측 - PC 커튼월 unit 시작품 설계/제작 - PC 커튼월 unit 열관류율 실험 - 모서리 등 건물 부위별 단열 성능평가 ㆍ단위 PC 패널의 난연성능 평가ㆍ외국/국내 제품 성능비교3) PC커튼월 외벽 시스템 개발ㆍPC커튼월 시제품 생산ㆍPC커튼월 시제품 실물모형 구조실험 및 검증 - 대표적 모형 건축물에 대한 풍하중 해석 - PC경량벽체의 하중조건 산정 - 요구 하중조건에 대한 최적 구조성능 개발ㆍ PC커튼월에 대한 FRP 합성력 해석검증 : 비선형 유한요소해석에 의한 합성력 검증ㆍ PC커튼월 시제품 실물모형 단열/난열 실험ㆍ PC커튼월 접합부 및 연결상세 기술개발 : 창호, 벽체, 구체와 PC커튼월 등ㆍ 에너지 절감형 외벽 루버 시공성 검토 : 루버 상세결정 및 요구 하중조건 검증ㆍ PC커튼월 외벽 시스템의 BIM 도입 : 요소기술 및 상세의 DB 구축
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
ㆍ중단열 PC 외벽시스템은 외단열의 단열성능에 대한 장점을 구현하는 동시에, 외단열이 가지는 시공성/내구성에 대한 단점을 차단함으로, 건물 외피시스템 산업에 큰 경쟁력을 보일 것으로 기대됨ㆍ이와 같은「중단열 콘크리트 외벽시스템」은 내/외부 콘크리트 패널을 일체화 할 수 있는 구조성능/단열성능 및 경제성을 갖춘 FRP 전단연결재의 개발을 핵심기술로 하고 있음. ㆍ건물 외피 시스템 개발에 상기의 FRP복합체를 적용하는 핵심기술은 향후 다양한 첨단 합성소재의 건축물 소재로의 적용성을 높이며, 고부가가치의 첨단 건축소재의 다양화를 가져오리라 기대됨.ㆍ상기의 핵심기술의 개발을 통하여, 다음의 부가적인 기술적 기대성과가 예상됨 - 다양한 형상/특성의 요구조건을 만족하는 FRP 복합소재 개발 - FRP 복합소재의 생산방법별 최적화 기술 - 구조용 건축부품으로서 FRP복합소재의 응용기술 고도화 등ㆍ또한,「중단열 콘크리트 외벽시스템」을 근간으로 한 고성능의 외벽시스템을 개발함과 동시에 단열 외피시스템의 개방형 BIM DB 구축과 BIM 에너지 분석 Tool을 이용한 건물 에너지성능을 분석함으로써 그린빌딩 기술의 발전에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단됨. ㆍ즉, 중단열 콘크리트 외피시스템(PC커튼월, PC외주 전단벽)을 위한 개방형 BIM DB를 구축함으로써 BIM의 시스템 확장성 및 유용성을 제고할 수 있는 기술적 성과를 기대할 수 있으며, ㆍBIM 에너지 분석 Tool을 이용하여 건축물의 외피시스템에 대한 에너지 분석기법을 시스템화하는 기술적 성과가 기대됨
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| 사회 경제적 파급효과 |
ㆍ본 연구의 「중단열 콘크리트 외벽시스템」은 최우선적으로 공동주택 난방에너지 10% 절감을 목표로 연간 건축물 난방을 위해 요구되는 Co2 의 대폭적인 절감이 가능함ㆍ상기의 「중단열 콘크리트 외벽시스템」은 비구조용 콘크리트 샌드위치 패널과 비교하여 1.5배 정도 증가된 단면성능(균열, 내력)으로 인하여 콘크리트 및 철근물량 20% 이상 절감 가능. 이와 같은 특징으로 인하여 상기 기술은 그린홈 200만호 프로젝트등 향후 저탄소 첨단도시의 건물 외벽시스템으로 활용됨으로써 저탄소ㆍ녹색성장에 기여ㆍ경량PC커튼월의 한 요소기술로서 검토될 경량콘크리트 기술분야는 국내에서 경량콘크리트의 활용성을 높일 수 있는 계기가 됨으로써 현재 전량 수입에 의존하는 경량골재의 국산화를 앞당길 수 있는 효과를 기대할 수 있으며, 이를 통하여 수입대체 효과가 기대됨.ㆍ선박/항공 및 방위산업 등의 분야에서 주로 적용되었던 첨단 합성소재의 건축소재 사용을 촉진함으로써 관련산업의 활성화를 기대할 수 있으며, 건축/토목 및 유기화학 등의 다분야ㆍ다학제간의 연구개발의 활성화에 기여할 수 있을 것으로 기대됨ㆍPC의 경우는 내구성, 내화성 면에서 타 소재에 비하여 우위를 점하고 있는 바, 여기에 단열성과 경량화 및 시공편리성을 가미하면 현재 사양화 길에 있는 국내 PC산업의 기폭재가 되리라 기대됨.ㆍ현재 실무적 한계로 인하여 적용되지 않고 있는 친환경 설계기법을 설계 초기부터 BIM을 통하여 적용함으로서 친환경 건축 설계를 유도하여 세계적인 추세인 친환경 녹생성장에 기여
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| 활용방안 |
ㆍ본 연구의 성과물인 중단열 콘크리트 외벽시스템은 녹색성장, 저탄소 첨단도시개발, 제로 에너지 빌딩 등 전 세계적인 현안에 바로 부합되는 성과물로 개발과 동시에 실제 현장에 적용할 계획임. 즉, 2차년도 연구개발 추진계획에 실제 개발과 동시에 현장적용이 가능하도록 Pilot test를 수행할 뿐만 아니라, 공공청사나 군대 막사 등에 적용할 수 있도록 학교 시설물, 관공서, 군부대와 협의할 계획임ㆍ또한, 외벽시스템화에 대한 BIM의 시스템 구축에 대한 연구를 통하여 국내 건설시장의 BIM 도입에 필수적인 요소로 평가되고 있는 개방형 라이브러리를 구축하는 방안을 마련할 수 있을 것으로 판단됨ㆍ따라서, 개방형 라이브러리의 구축을 통하여 실무 업체들의 협업체계를 완성할 수 있을 것으로 판단되고, 개방형 BIM 라이브러리에 건축물 외피시스템(창호, 경량벽체, 접합부, 루버 등)을 구축하여 국내 BIM도입의 성공적인 정착에 활용될 수 있을 것으로 판단 됨. 뿐만 아니라 BIM을 이용한 친환경 설계를 유도함으로써 건축물의 에너지사용량의 분석을 포함하는 친환경 설계 기법을 초기단계에서부터 수행할 수 있도록 하여, 적극적인 친환경 설계에 활용할 수 있을 것으로 판단됨 - 활용 대상시설물의 선정 : 정부 청사/공공 시설물, 학교 건축물 (에뉴멕을 통한 BTL 사업, 국방부 공동주택 BTL 사업 등 - 연구결과 촉진 방안 : 건축물 외벽시스템에 대한 BIM 구축 및 정량적 에너지 절감분석을 통하여 건축물의 에너지 효율등급을 총량적으로 분석함으로써 활용성 제고
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