| 1차년도 |
1. 나노소재 자기발열 콘크리트 최적 배합기술 개발2. 극한환경에서의 나노소재 자기발열 콘크리트 자기발열 기초 성능시험
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1. 주관연구기관(경희대학교) : 나노소재 자기발열 콘크리트 최적 배합기술 개발. - 나노소재(CNT, 그래핀 등)을 이용한 자기발열 콘크리트 배합기술 연구 - 강도 및 발열기능 향상을 위한 최적 나노재료 및 함량 선정 - 나노소재 콘크리트 혼입을 위한 wet mix 및 dry mix 기술연구 - 도로 및 교량 적용을 위한 자기발열 콘크리트 경제성 분석 2. 공동연구기관(한국건설생활환경시험연구원) : 극한환경에서의 나노소재 자기발열 콘크리트 자기발열 기초 성능시험 - 항온항습챔버를 활용한 다기능 자기발열 콘크리트의 발열 성능시험 - 콘크리트 균열 방지를 위한 발열 온도구배 조절 연구 - 미세구조 조직/공극구조 분석(SEM, XRD, TG/DTA)
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
본 연구는 극한환경에 대응한 콘크리트 자기발열 및 융설시스템을 개발하는 연구로서, 전 세계적으로 유사연구가 수행된 바 없다. 나노기술을 활용한 콘크리트의 기능화로 인한 발열 양생을 통해 극한지 건설시공 산업의 새로운 분야를 도출할 것으로 기대된다. 나노소재 기반 콘크리트 융설시스템의 핵심기술을 확보하여 고부가가치의 미래형 건설재료를 창출할 수 있다. 특히, 지금까지 불가능했던 콘크리트 구조물에 발열이 가능하게 되어, 극저온 등의 환경적인 한계에 의한 시공 및 운영 제한 문제를 해결할 수 있을 것으로 기대된다. 혁신적 융합 연구를 통해 기존의 건설분야의 한계점을 해결 할 수 있을 것이다. 그 밖에도, NT 융합 건설재료기술에 대한 기술이전 및 활용성 증대를 통한 기술 확산이 가능하다. 또한 전문연구인력 양성, 탄소나노튜브 기술 이외의 전도성 폴리머·나노금속과 같은 특수 첨단 신소재의 토목분야 적용 등이 가능하므로 이에 따른 학문의 발전이 가능하다. 이후 다학제간 연계를 통한 창의적인 연구 아이디어의 창출로 전반적 융복합 연구 발전에 기여할 것으로 기대된다.
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| 사회 경제적 파급효과 |
1. 경제적 측면현재 세계적으로 나노기술 개발투자비를 지속적으로 늘리고 기술 개발 경쟁이 더욱 치열하게 전개되고 있다. 비교적 후발 분야인 건설 분야에서도 나노 산업과의 융합에 의한 영향력이 증가되어 새로운 산업을 선점할 수 있을 것이다.본 기술 활용 시, 콘크리트 구조물의 강도향상과 효과적인 유지관리가 가능해 질 것이며, 이는 콘크리트 구조물의 장수명화(Service life extension)으로 이어지게 될 것이다. 전체 산업중 이산화탄소 배출량 순위 중, 2위가 시멘트, 4위가 철강산업이며, 전 세계 이산화탄소 발생량중 약 6~8%가 철근콘크리트 구조물 건설에 관련된 점을 감안할 때, 콘크리트 구조물의 장수명화는 이산화탄소 배출량 감소에 효과가 있을 것으로 판단된다. 특히, 세계 건설시장은 2007년 기준으로 4,837 조원 규모이며 경기침체에도 불구하고 4.6% 수준의 성장률을 나타는데, 이러한 건설 시장 중 콘크리트가 차지하고 있는 부분을 생각할 때 새로운 건설재료 개발을 통한 시너지 효과는 막대할 것으로 기대된다.2. 사회적 측면나노기술 기반 다기능 콘크리트 핵심기술 확보를 통해 건설 분야의 글로벌 리더에 진입하며, 건설신소재 분야 연구의 패러다임을 선진국 추종형에서 창의적이고 도전적인 융합형 선도연구로 전환하여 건설분야의 새로운 미래 성장동력화가 될 것이다. 탄소나노튜브 콘크리트의 다양한 기능화 연구를 통해 미래 건설 신소재로 세계시장 선점이 가능한 고부가가치의 기능화된 나노 콘크리트 활용 원천기술을 확보할 수 있다. 관련 핵심기술의 논문발표 및 국제특허 출원을 통해 지적재산권을 확보하고, 관련 차세대 콘크리트 구조물의 유지보수 건설 분야의 해외 의존도를 최소화하며, 국내 창조형 체제 전환에 기여할 것이다. 나노 콘크리트 재료분야의 새로운 융합학문 분야 개척하고, 최근 국가사업 등에 의해 지나치게 왜곡된 ‘콘크리트’라는 부정적인 인식이 전환될 수 있다.
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| 활용방안 |
본 연구 과제의 결과물을 활용하면 국내뿐만 아니라 해외건설(중앙아시아 및 중동 산악지역, 러시아 인근지역의 동절기 평균기온 ？25℃정도) 현장의 극한 환경에서 콘크리트 시공을 상시 수행할 수 있을 것이다. 또한 극한 환경에서 별도의 시설을 설치하지 않고 자기발열 콘크리트를 통하여 내부의 온도를 유지시켜 설계 압축강도를 확보하고 시공시간을 단축시켜 간접비용을 줄일 수 있다. 활용 가능한 분야는 콘크리트 도로포장, 철도, 발전시설, 빌딩, 발열 의자 등 콘크리트를 사용하는 건설분야로 다양하게 확장이 가능하다. 터널 입출입부나 교량, 대형 교차로 등 블랙아이스 등에 의한 대규모 피해를 유발할 수 있는 심각한 지역에 발열 도로포장체 기술을 시공하여 기존 융설 및 융빙 시스템의 단점인 환경오염을 유발하지 않고 보다 체계적인 유지관리로 추가적인 비용을 줄일 수 있다. 최종적으로 나노 콘크리트 기술을 개발하여 타 분야와의 융합연구로 지속적인 성장을 주도할 수 있을 것이다.
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