| 2차년도 |
①주관연구기관(경기대학교): 전문분야(나노 및 콘크리트 기술)에 따라 핵심개발목표를 2가지 분야로 구분하여 수행할 계획임.※ 나노캡슐 에어로겔 제작 및 표면기능화 부여 (친수성-소수성 전이 특성 제어).※ 결합재의 구성 및 나노캡슐 에어로겔 혼입 양에 따른 기포콘크리트의 성능 평가.②공동연구기관(아이에스동서): 제안기술의 강도향상 및 단기실용화를 고려한 ALC 기법의 확장이 목표임.※ 나노캡슐 에어로겔을 혼입한 ALC의 최적 배합재료 기초물성 및 특성평가
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나노캡슐 에어로겔 제작 및 표면기능화 부여(친수성-소수성 특성제어)？ 선행연구 조사/분석● 에어로겔 표면처리와 관련된 선행논문 및 특허 분석● 본 제안기술에 대한 특허 포트폴리오 구축● 특허 출원을 위한 차별성 및 기술 확보？ 목표성능 및 주요 변수설정● 에어로겔의 표면처리 소재 및 방식에 대한 분석● 에어로겔의 크기에 따른 콘크리트와의 배합조건 분석● 표면처리된 에어로겔의 측정 방법 확립● 나노캡슐 에어로겔의 친수성-소수성 제어 목표 설정？ 연구실 규모에서의 나노캡슐 에어로겔의 표면 처리 특성 테스트● 나노캡슐 에어로겔 소재 제작 및 표면기능화 부여: 에어로겔 표면에 친수성-소수성 가역반응을 유도● 표면기능화된 나노캡슐 에어로겔의 친수-소수성 전이특성 확보: 친수성 (접촉각 40도 이하) 및 소수성 (접촉각 120도 이상) 전이 기술 개발결합재의 구성 및 나노캡슐 에어로겔 혼입 양에 따른 기포콘크리트의 성능 평가？ 선행연구 분석 및 DB 구축● 관련 선행연구 조사 및 데이터 수집·분석: 국내외 선행연구 사례 조사 및 분석(연구논문 및 특허기술 조사), 데이터베이스 구축(기포콘크리트 데이터베이스 예비연구에서 400여개 구축)？ 목표성능 및 주요 변수설정● 기포콘크리트 특성(소포, 공극률, 플로우, 압축강도, 및 열전도율 등)에 영향을 미치는 요인 분석: 데이터베이스 및 실내실험을 통한 데이터 확보 및 분석● 압축강도, 기건밀도 및 열전도율을 고려한 나노 에어로겔 기포 콘크리트 목표성능 설정？ 실내실험 및 특성평가(1): 결합재 종류 선정 및 단위 결합재 양과 에어로겔 혼입 양의 관계 중점● 습식형 기포콘크리트 기반 실내 배합실험● 주요 변수: 결합재 종류 및 구성비율, 단위결합재량 및 에어로겔 혼입비율● 물리·역학적 특성분석 : 플로우, 소포량, 기포율, 밀도, 압축강도 발현, 열전도율 및 흡수율 등● 미세공극 구조 및 수화생성물 평가: 공극분석(MIP, SEM), 화학적 조성 및 수화생성 광물 분석(XRD)● 건조수축 거동 평가: 초기 및 장기 건조수축율 평가나노캡슐 에어로겔을 혼입한 ALC의 최적 배합설계 재료？기기 기반 구축？ ALC에 대한 선행연구 분석 및 DB 수집● ALC관련 선행연구 조사 및 데이터 수집·분석: 국내외 선행연구 사례 조사 및 분석(연구논문 및 특허기술 조사), 데이터베이스 구축？ ALC 특성 분석 및 목표성능 설정● ALC의 강도발현 메커니즘 분석● ALC의 특성(공극률, 밀도, 압축강도, 열전도율 등)에 영향을 미치는 요인 분석: 데이터베이스 기반 분석 및 실내실험을 통한 데이터 확보 및 분석● 압축강도, 기건밀도 및 열전도율을 고려한 나노 에어로겔 기포 콘크리트 목표성능 설정: 결합재 구성 및 조성비율에 대한 경화특성？ ALC 실내실험 시스템 구축 / 배합재료 준비 및 기초물성평가● ALC 제작을 위한 AutoClave 기기조사 및 성능 / 가격 비교표 작성 후 시스템 구축 (콘크리트용 소형 Autoclave 기기)● ALC 투입배합 재료 확보 (굵은골재, 잔골재, 혼화제, 기포콘크리트 생성 알루미늄계 분말 등)● ALC 실내배합 재료 기초물성평가 실시 (비중실험, 골재 입도율 등)
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| 사회 경제적 파급효과 |
● 2015년 국내 단열재 시장은 약 6,700억원 규모였으며, 저탄소 녹색성장을 위한 에너지 절감 정책에 따라 단열재 시장은 2030년 약 10,000억원 규모로 성장할 것으로 평가되고 있음.● 제안 기술은 기존 습식형 기포콘크리트 대비 단열효과가 우수하여 건축물의 열 손실을 약 30% 이상 줄일 있으므로 냉·난방을 위한 건축물의 에너지 절감을 통해 약 6000억원 이상의 경제적 효과를 가짐.● 일반적으로 사용되는 무기단열재인 미네랄 울의 단가는 28 만원/m3 으로 고가임. 본 제안기술인 나노캡슐 에어로겔 기포콘크리트의 제조 단가는 약 15 만원/m3 으로 예상되며, 미네랄울을 본 제안 기술로 대체 시 약 30 %의 비용을 절감할 수 있음. ● 기존 건축용 유기단열재의 시장은 3,860억 규모로 유기단열재의 5%를 본 제안 기술로 대체 시 약 193억 수준의 시장 점유가 가능하며, 내화법규의 강화에 따른 무기단열재의 적용이 확산됨에 따라 그 규모는 더욱 증가할 것으로 기대됨.● 정부의 단열성능 강화방침에 따라 무기단열재인 그라스 울의 경우 두께를 2017년 255 mm 에서 2025년 380 mm까지 강화할 계획임. 이에 따라 동일한 면적에서도 2025년까지 무기단열재 시장은 연간 약 9.5%의 성장할 것으로 전망됨.● ALC 블록은 현재 국내 약 2000억 규모의 시장을 형성하고 있으며, 제안기술로 전체시장의 10% 대체 시 약 200억원의 경제적 이익을 발생시킴.
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| 활용방안 |
● 제안 기술은 건축물의 에너지 효율성을 높일 수 있는 고성능(고단열, 고방수, 저밀도)건축재료이며, 기술의 수요처는 건축물의 내·외벽 단열재 분야임(그림 4.1 (a)).● 에너지 효율성이 우수한 패시브 하우스나 돔하우스에 대한 수요가 증가하고 있으며, 이러한 구조물들은 외기에 직접적인 노출이 불가피함에 따라 고단열 및 발수·방습 성능을 갖는 본 제안기술의 적용이 가능할 것으로 판단됨.● 제안 기술의 우수한 단열효과와 습식형 제조방식은 현장 타설이 가능하게하며, 건축물 바닥의 단열 및 차음을 위하여 적용이 가능함.● 제안 기술은 경량성이 우수하여 ALC 블록 등의 2차 제품화를 통해 건축물 리모델링 시 내부 간막이벽 등에 적극 활용이 가능함.● 또한 제안기술의 높은 단열성 및 무기계 세라믹 구조는 내화 충전물 및 내화구조체에 적용이 가능함. ● 특히 단열재에 의한 화재 확산, 유해가스 방출에 의한 인명피해 발생이 문제됨에 따라 건축물 내화성능에 대한 법규가 강화되어 무기계 단열재에 대한 수요처는 증가하고 있는 추세임.● 2015년 국내 단열재 시장은 약 6,700억 원 규모였으며, 세계 단열재 시장은 400억 달러 수준의 규모로 형성되어 있음.● 건축용 단열재는 국내 단열재 시장의 72%를 차지하고 있으며, 무기단열재의 경우 전체 단열재시장의 40% 이하로 형성되어 있음. ● 건축물의 내화법규가 강화됨에 따라 건축용 무기단열재 시장은 향후 지속적인 성장세를 나타낼 것으로 예상됨.
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