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과제기본정보

고품질 순환골재 생산 및 콘크리트 활용기술 개발4년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 19SCIP-C120606-04
국가과학표준분류 1순위 환경 | 폐기물 관리 자원순환 | 폐기물 자원화기술 적용분야 건설업
2순위 환경 | 폐기물 관리 자원순환 | 폐기물 감량 관리기술 실용화대상여부 실용화
3순위 환경 | 친환경 공정 | 배출량 저감 최적화기술 과제유형 개발
과제명 고품질 순환골재 생산 및 콘크리트 활용기술 개발
주관연구기관 한국건설기술연구원
총괄연구 책임자 성명 김상헌
소속 한국건설기술연구원 직위 수석연구원
기관 대표번호 031-910-0114 FAX -
총 연구기간 2016-09-29 ~ 2019-09-28
당해연도 연구기간 2019-01-01 ~ 2019-09-28

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
4차년도 355,000,000 26,500,000 94,500,000 121,000,000 476,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ 고품질 순환골재 생산기술
- 콘크리트용 순환잔골재 품질기준 개정
: 2016년 한국건설기술연구원 연구결과 및 관련의견을 반영하여 국토교통부 공고 「순환골재 품질기준」개정(안) 제안
: 콘크리트 잔골재 밀도 2.3 이상, 흡수율 4% 이하로 기준 강화 제안
: 비구조용 콘크리트에 총골재 용적의 30% 이하 혼입사용에서 27MPa 이하 일반콘크리트에 총골재 용적의 60% 이하 혼입사용으로 기준 완화 제안
- 국내 “콘크리트용 순환잔골재 품질인증”을 득한 업체는 31개소로 전체 560개 업체 중 5.5% 점유 (2016년 8월 기준)
: 콘크리트용 순환골재 품질기준에 적합한 제품 생산 기술의 미비
: 사용량 및 사용처 제한에 따른 관련 기술개발 저조
- 강화되는 콘크리트용 순환잔골재 품질을 만족하는 고품질 순환잔골재 생산기술 필요

○ 순환토사 이물질 분리 및 재활용 기술
- 순환토사 품질기준 개정
: 2016년「순환골재 품질기준」개정(안) 중 건설폐토석을 순환토사로 정의 후 품질기준을 정하고 사용용도 규정 제안(한국건설기술연구원, 2016)
: 건설폐토석은 건설공사에 발생되거나 건설폐기물을 중간 처리하는 과정에서 발생된 흙, 모래, 자갈 등으로서 자연 상태의 것을 제외한 것으로 정의
- 순환토사 문제점과 현실
: 스티로폼, 비닐, 목재 등과 같은 다양한 유기이물질이 다량 함유되어 있어 재활용되지 못하고 대부분 매립처리
: 건설폐토석은 해체현장에서 건설폐기물과 함께 혼재된 자연 상태의 흙, 모래, 자갈이 주성분으로 이물질 분리 후 유용한 용도로 사용이 가능하지만 이물질로 인하여 재활용을 기피하므로서, 현재 중간처리업체의 큰 문제요인으로 대두
- 낮은 비중과 다양한 형태의 유기이물질을 0.3% 미만으로 분리하는 생산기술 개발과 유용한 자원으로 재활용 확대방안 모색 필요

○ 순환골재 콘크리트 생산 및 활용기술
- 순환골재의 일반콘크리트 사용량 증대
: 「순환골재 품질기준」개정(안) 중 27MPa 이하 일반콘크리트 (구조용 포함)에 순환잔골재 혼입사용 가능하도록 변경
: 국내에서 제조되어 판매되는 레드믹스콘크리트의 95% 이상은 30MPa 이하 일반강도 콘크리트이며 40MPa 이상 고강도 콘크리트의 사용은 특수한 경우를 제외하고 미비
: 품질편차가 높고 천연골재에 비해 상대적으로 품질관리의 어려움이 높은 순환골재의 고강도 콘크리트 사용은 대상 구조물의 품질, 안전성, 내구성 등을 고려할 때 시급한 사항이 아니며 일반 강도수준에서 대량사용을 유도하는 것이 더욱 바람직함
- 순환골재의 일반콘크리트(30MPa 이하) 사용 가능성
: 선행 수행된 순환골재 콘크리트 구조기준 설정 연구(건설폐기물 재활용연구단, 한국건설기술연구원 수행)결과 순환골재 품질이 확보될 경우 순환굵은골재 100%, 순환잔골재 60% 대체 시 성능저하는 나타나지 않으나, 사용가능한 콘크리트용 순환골재 생산이 이루어지지 않음.
- 일정기준 이상의 품질을 갖는 순환골재를 30MPa 이하 일반강도 콘크리트 사용 최대화 방안 및 관련 배합설계, 품질관리 방안 등 제시 필요

○ 순환골재 관련 기준 개정 및 사용 활성화
- 관련 기준 개정
: 콘크리트용 순환잔골재 품질강화와 사용량 및 사용처 확대에 대한 「순환골재 품질기준」개정(안) 발의
: 「순환골재 품질기준」개정에 따라 KS 및 콘크리트 표준시방서 등 관련기준 개정내용과 부합되도록 개정
: 일반강도 콘크리트 60% 이상 사용에 따른 품질관리, 배합설계, 시공관리, 유지관리 등 관련기준 반영
- 순환골재 사용 활성화 방안 제시
: 조악한 품질과 폐기물이라는 인식으로 사용량 저조
: 고품질 순환골재 생산기술, 순환골재 콘크리트 품질확보 방안 제시
: 시범사업 및 홍보 등을 통한 인식전환 추진
최종목표 ○ 고품질 순환골재 생산기술 개발
- 유·무기 이물질 0.3% 미만, 밀도 2.3g/cm3 이상, 흡수율 4% 미만 콘크리트용 순환 잔골재 생산기술 개발
- 순환토사 이물질 제거(유기이물질 0.3% 미만) 생산공정 구축 및 기술개발
- 순환골재 및 순환토사 안정적 품질관리 및 용도별(도로공사용, 성복토용) 사용/성능평가/품질관리 방안 제시
○ 순환골재 콘크리트 생산 및 활용기술 개발
- 순환굵은골재 및 잔골재 혼입율 60% 이상 콘크리트 배합 및 생산기술 개발
- 일반 강도 수준 콘크리트(최대 30MPa)에서 순환골재 사용 최대화 기술 개발
- 순환골재 및 순환골재 콘크리트 품질관리 및 건축, 토목분야의 용도확대 방안 제시
○ 순환골재 관련 국가 기준 개정 및 사용 활성화 방안 제시
- 건설폐기물 및 순환골재 재활용의 경제성 및 환경부하 저감효과 분석
- 연구결과의 “순환골재 품질기준(국토교통부 공고)”, “순환골재 용도(건설폐기물 재활용 촉진에 관한 법률 시행령 제4조)”, “콘크리트 표준시방서(국토교통부 제정)” 관련 기준 반영 추진
연구내용 및 범위 ○ 고품질 순환골재·순환토사 생산기술 개발
- 유·무기 이물질 0.3% 미만, 밀도 2.3g/cm3 이상, 흡수율 4% 미만 콘크리트용 순환 잔골재 생산기술 개발
- 순환골재?순환토사 품질확보를 위한 Software 및 Knowhow 등 생산기술 구축
- 순환골재 활용에 따른 온실가스 배출 저감 등 환경적, 경제적 효과 분석

○ 유·무기 이물질 0.3% 미만, 잔골재 밀도 2.3g/cm3 이상, 흡수율 4% 미만의 고품질 순환골재 생산 설비구축
- 유기이물질 비중별 분리 효율화 방안 수립 및 장치의 설계 제작
- 순환골재 및 순환토사 이물질 선별 플랜트 설비 구축
- 순환골재 및 순환토사 품질향상 플랜트 설비 구축

○ 순환골재·순환토사 품질 균질성 확보, 안정적 생산 및 실용화 추진
- 균일한 품질의 순환골재 및 순환토사 생산이 가능한 플랜트 최적운전조건 확립
- 고품질 순환골재 및 순환토사 생산, 공급 등 실용화 추진

○ 순환골재 혼입율 60% 이상 일반강도 수준의 콘크리트 시험배합 및 성능평가
- 콘크리트용 순환골재 품질관리 방안 수립
- 순환골재 품질, 골재종류, 혼입율에 따른 콘크리트 특성 분석
- 혼입율 60% 이상 콘크리트 설계·배합?생산기술 개발

○ 순환골재 콘크리트 성능검증 및 내구성 평가
- 순환골재 대량 활용 콘크리트 품질검증
- 장기 내구특성 평가 및 구조용 콘크리트 활용 시방
- 안정적 성능 유지를 위한 성능평가 기준 및 유지관리 방안 제시
- 순환골재 사용 콘크리트의 활용 방안 마련
- 순환골재 콘크리트 현장적용(300m3 이상) 시범사업 추진

○ 순환골재 및 순환골재 콘크리트 건축, 토목분야 용도 확대방안 도출
- 건축, SOC 분야 순환골재 콘크리트 적용
- 평가 기준 수립 및 유지관리 방안
- 콘크리트용 순환골재 평가기준 수립
- 콘크리트용 순환골재 품질 유지관리 방안 제시

○ 순환골재·순환토사 관련 국가기준 재?개정 및 사용 활성화 방안 제시
- “순환골재 품질기준”, “사용용도”, “KS 및 시방서” 재?개정
- 순환골재 품질 균질성 확보를 위한 관리방안 수립 (국가품질보증 제도의 개선)
- 건설폐기물 및 순환골재 재활용의 경제성 및 환경부하 저감효과 분석 제시
- 온실가스 배출 저감 등 환경적, 경제적 효과 분석
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
4차년도 1. 한국건설기술연구원(주관)
- 순환골재 콘크리트 현장적용 시범사업 추진 및 온실가스 배출 저감 등 환경적, 경제적 효과 분석

2. 하나케이(공동)
- 고품질 순환골재 생산설비 운영

3. 한라엔컴(공동)
- 순환골재 콘크리트 신축공사현장 적용

4. 군산대학교(공동)
- 순환골재 및 순환골재 콘크리트 품질관리 방안
1. 한국건설기술연구원(주관)
- 고품질 순환골재 콘크리트 현장 적용을 위한 최적배합
- 고품질 순환골재 활용 일반강도 수준 콘크리트의 현장 적용 및 평가
- 순환골재 활용에 따른 온실가스 저감효과, 건설산업 및 국가 경제적 효과 도출

2. 하나케이(공동)
- 고품질 순환골재 생산 설비에 대한 현장 실사 및 환경신기술 검증
- 골재 함수율에 따른 이물질 제거 효율 평가

3. 한라엔컴(공동)
- 순환골재 대량 활용(60% 이상)한 강도 21~27 MPa 일반강도 콘크리트 구조용 및 비구조용 등 골조 전체 적용
- 순환골재 콘크리트 품질 및 균열 특성 평가

4. 군산대학교(공동)
- 순환골재 콘크리트 품질관리 시방서 제시
- 순환골재 콘크리트 성능평가 및 장기 사용 배합 특성별 내구년한 예측
- 순환골재 콘크리트 활용 방안 제시
연구성과 기술적 기대성과 - 개발에 따른 지적재산권 및 국내 독자 기술 확보
- 높은 기술력 제고를 통한 선진 기술 확보 기대 및 기술의 선도적 위치 선점
- 순환자원 활용 콘크리트 기술의 실용화로 인한 국가 경쟁력 강화 및 관련 연구 활성화
사회 경제적 파급효과 - 개발에 따른 지적재산권 및 국내 독자 기술 확보
- 순환자원 활용 콘크리트 기술의 실용화로 인한 국가 경쟁력 강화 및 관련 연구 활성화
- 다양한 순환자원의 가능성 모색 및 순환자원 산업의 활성화 기대
- 순환자원 활용을 통한 천연자원 고갈 및 환경오염 억제 기대
- 산업부산물 재활용으로 인한 부산물 매립지 축소
- 참여기업의 기술 인력에게 신기술 터득과 현장에 적용 가능한 전문 인력으로 양성
- 제품 품질관리 및 신기술 추진 등에 의한 일자리 창출
활용방안 가. 현장 적용 방안
- 한라ENCOM(주) 사업소 신축공사현장 적용
? 일정 : 2019년 6월
? 장소 : 한라ENCOM(주) 사업소 부지 내 (추후 협의 후 변경 가능)
? 적용기술 : 순환골재 대량 활용(60% 이상)한 강도 21~27MPa 일반강도 콘크리트로 구조용 및 비구조용 등 골조 전체 적용
- 고품질 순환골재의 생산 및 이를 활용한 21~27MPa급 일반강도 순환골재 콘크리트를 활용하여 건축물을 실 시공하는 시범사업에 적용
- 상용 건축물에 고품질 순환골재 콘크리트를 적용하는 실적 확보를 통해 고품질 순환골재 콘크리트에 대한 인식 개선 및 활용에 대한 신뢰성 확보 기대
- 순환골재 콘크리트의 레미콘 실생산 및 상용 건축물 적용에 대한 홍보를 통해 개발 기술에 대한 파급성 확대 기대

나. 실용화, 제품화 방안
○ 개발 기술의 적용을 통해 품질기준이 확보되어 생산된 고품질 순환골재는 이를 사용하는 레미콘, 2차제품의 품질 안정성 확보 가능
○ 기존 순환골재가 주로 도로보조 기층용 및 버림콘크리트 등에 한정적으로 적용되었으나 개발 기술의 검증 및 실증화를 통해 구조용 콘크리트를 포함한 연간 2억4천만m3의 콘크리트시장에 진출가능한 순환골재 콘크리트의 레미콘 생산 가능
○ 순환골재에 대한 신뢰성 확보 및 이에 대한 인식 증대를 통해 저비용의 순환골재 사용을 통한 경제성 확보를 기대하는 패널, 블록 등의 콘크리트 2차제품의 원재료로 고품질 순환골재 적용
○ 비 시멘트계 결합재인 슬래그, 플라이애시 등의 사용으로 구조체의 내구성 증진 효과는 물론 수화열 저감의 큰 이점을 바탕으로 대형 구조물의 기초 매트, 단면이 큰 매스콘크리트 등에 적용 가능할 것으로 예상됨

다. 예상 활용분야 및 활용방안
○ 정부의 정책에 의거 자원을 재활용한 순환골재 대량 활용 콘크리트가 일반콘크리트보다 자원절약, 환경보호 측면에서 우수하므로 인해 이에 따른 법규 완화, 혜택 등이 필요한 현장에 적극적으로 활용 기대
○ 순환골재 활용 콘크리트 및 2차 제품 제조 및 활용을 촉진하기 위한 제조/생산 기술매뉴얼 등으로 활용
○ 순환골재 대량 활용 콘크리트 및 100% 순환자원 활용 콘크리트의 적용 가능성 제시 및 제조/생산 프로세스 매뉴얼 보급을 통한 활성화 증대
○ 순환골재 품질 기준 세분화, 인센티브 제도, 순환골재 사업장 인증제도 등 순환골재 활용을 위한 추가적인 관련 규정 제정 필요
○ 순환자원 활용 콘크리트 기술 분야의 국가 기술수준을 세계적인 수준으로 업그레이드하여 국가 경쟁력을 높이고 해외 초고층 프로젝트 수주에 적극 활용할 예정임

라. 사업화 및 기술이전
○ 본 기술을 활용하고자 하는 국내 기업들에의 적극적인 기술이전 및 사업화를 통하여 순환자원의 활용도를 높이고 국가 건설 경쟁력 향상이 예상됨
○ 기술이전 계약을 통하여 순환자원을 활용한 콘크리트 및 2차제품 기술을 이전하고 생산 및 시공시 기술지도를 통하여 원활한 기술이전이 가능토록 함
○ 순환자원을 활용한 콘크리트의 제조 및 배합, 타설방법 등 원천 기술의 축적과 함께 다양한 기술이전 기회 모색이 가능할 것으로 보이며, 최적 구성재료비 제시와 성능기준의 확립을 통한 순환자원을 활용한 콘크리트를 적극 권장토록 노력할 것임
○ 순환자원을 활용한 콘크리트는 국내 레미콘 시장에서 10%를 점유할 경우, 시장점유 효과가 4,450억원/년 정도 기대가능하며, 순환자원 활용 콘크리트 및 2차제품으로 해외 순환자원 활용 재료의 시장 진출 기대 가능
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 순환골재 순환토사 흡수율 유기이물질 순환골재 콘크리트
영문 Recycled fine aggregate Recycled sediment Absorption rate Organic debris Recycled aggregate concrete
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