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과제기본정보

용해시간 5분이내의 저열 첨가제를 적용한 생산온도 60℃ 저감형 저열 아스팔트 혼합물 개발을 통한 탄소배출 35% 절감 기술2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 22CTAP-C163646-02
국가과학표준분류 1순위 에너지·자원 | 석탄생산시스템 | None 적용분야 환경
2순위 원자력 | None | None 실용화대상여부 비실용화
3순위 원자력 | None | None 과제유형 기초
과제명 용해시간 5분이내의 저열 첨가제를 적용한 생산온도 60℃ 저감형 저열 아스팔트 혼합물 개발을 통한 탄소배출 35% 절감 기술
주관연구기관 청주대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 이은경
소속 청주대학교산학협력단 직위 -
전화번호 043-229-7908 FAX 043-229-7905
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-12-31
당해연도 연구기간 2022-01-01 ~ 2022-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
2차년도 210,000,000 2,000,000 18,000,000 20,000,000 230,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 - 지속적인 경제·산업 발전에 따라 화석연료 사용이 증가하면서 탄소 배출량이 급증하여 지표면 온도 상승, 엘니뇨 등 이상기후 등이 발생하고 기후변화에 노출되고 있
음. 세계기상기구(WMO)와 국제연합 환경 계획(UNEP)는 탄소를 지구온난화의 주된 원인으로 지목하고 이를 해결하기 위한 다양한 노력을 요하고 있음. 해외뿐 아니
라 우리나라에서도 저탄소 및 녹색산업에 기반을 둔 친환경 사회 구현 및 경제성장을 목표로 정책을 계획하고 현실화를 위한 노력을 이어가고 있음.
- 독일, 미국 등 선진 외국에서는 중온 첨가제를 개발해 사용하고 있지만, 현재 우리나라는 중온 첨가제의 개발이 미비할뿐더러 작업성과 저온 균열 저항성 및 수침 안정
도가 취약한 문제점이 있음. 따라서 아스팔트 혼합물의 생산온도를 80∼100℃로 낮춤과 동시에 물성을 향상시키는 저열화 첨가제 개발이 필요함.
- 본 과제에서는 저온화 첨가제와 고무의 탄성 특성과 열가소성 수지의 가공 특성을 모두 가진 탄성체 고분자를 반응시켜 상호 침투 고분자 그물(Interpenetrating
polymer network;IPN)구조의 저열화 첨가제를 개발함으로써 기존의 중온화 첨가제 사용에 따라 포장 공용성 문제 해결이 가능하며 중온 아스팔트 콘크리트 포장보다
생산 온도가 약 30℃ 이상 낮은 80∼100℃에서 생산이 가능한 저열 아스팔트 콘크리트 포장재료를 개발함으로써 낮은 온도에도 아스팔트 생산 및 시공 과정이 가능하게
되어 지구 온난화의 원인인 CO2의 배출량을 감소시켜 환경친화적인 기술이 될 것이다.
최종목표 - 1차 저열화 첨가제의 반응성을 향상시키기 위하여 저온 첨가제와 탄성체 고분자가 서로 상호 침투 고분자 그물(Interpenetrating polymer network;IPN) 구조를 갖는 최종
저열화 첨가제를 적용하여 혼합, 다짐 온도 평가와 유변학적 시험을 통한 최적 첨가제 비율 결정
- 첨가제 투입 비율별 기본 물성 및 유변학적 시험 결과를 통해 물성 분석과 성능 평가를 하고, 최적 첨가제 비율 결정
- 기본 물성 시험을 통해 안정성과 기준 만족 확인, 저열 혼합 온도 및 다짐 온도 범위에 적합한 첨가제 비율 범위 결정
- IPN 구조 저열화 첨가제 적용 저열 아스팔트 혼합물의 최적 배합설계 및 공용성능 평가5
- IPN 구조 저열화 첨가제 적용, 플랜트에서 시험생산을 하여 혼합물 물성 테스트 및 이산화탄소(CO2) 배출량을 측정하여 탄소배출을 35% 절감하는데 그 목표를 둠
연구내용 및 범위 1.청주대학교산학협력단
- 기존 중온 첨가제와 왁스류의 특성과 문제점을 검토하여 물성을 향상시킬 수 있는 탄성체 고분자 탐색
- 저온 첨가제와 상용성이 있는 탄성체 고분자 선정
- 적용 가능한 저온 첨가제와 탄성체 고분자의 최적 배합비를 결정하여 1차 저열화 첨가제 개발
- 최종 저열화 첨가제는 기존의 중온 첨가제보다 높은 물성과 낮은 온도(80-100°C)를 목표로 함
- 저온 첨가제와 탄성체 고분자의 반응성을 향상시킬 수 있는 가교제 검토 및 선정
- 적용 가능한 가교제의 최적 배합비를 결정하여 IPN 구조를 갖는 저열화 첨가제를 개발하여 첨가제의 투입 비율별 물성 실험(점도, 온도 등)을 통해 저온 첨가제, 탄성
체 고분자, 가교제의 비율 선정
2. 한국건설기술연구원
- 저열화 첨가 재료 적용을 위한 대상 아스팔트 재료 선정 (스트레이트 아스팔트, 고분자 개질 아스팔트, 노화 아스팔트 등)
- 1차 저열화 첨가 재료의 투입 비율별 기본 물성 시험(인화점, 연화점, 점도 등)을 통해 저열 아스팔트 혼합 및 다짐온도를 가지기 위한 첨가제 비율 범위 선정
- 1차 저열화 첨가 재료 선정 비율 범위 내에서 비율별 유변학적 물성평가(DSR, BBR, MSCR 등)를 통한 성능 평가 및 최적 첨가제 비율 결정 및 개선사항 제안
- IPN 구조 저열화 첨가 재료의 투입 비율별 기본 물성 시험(인화점, 연화점, 점도 등)을 통해 중저온 아스팔트 혼합 및 다짐 온도를 가지기 위한 첨가제 비율 범위 선정
- IPN 구조 저열화 첨가 재료 선정 비율 범위 내에서 비율별 유변학적 물성평가(DSR, BBR, MSCR 등)를 통한 성능 평가 및 최적 첨가제 비율 결정과 개선사항 제안
3. 성광아스콘 주식회사
- 저열화 첨가 재료를 적용할 대상 아스팔트 재료 선정 후 배합설계를 이용하여 아스팔트 콘크리트 혼합물의 품질기준 에 따른 배합설계 실시
- 저열 아스팔트 혼합물의 물성 실험
- 저열 아스팔트 혼합물의 물성 실험 결과치 분석 후 첨가제 개선 사항 제안
- IPN 구조 저열화 첨가제를 적용할 대상 아스팔트 재료 선정 후 배합설계를 이용하여 아스팔트콘크리트 혼합물의 품질기준에 따른 배합 설계 실시
- 저열 아스팔트 혼합물의 물성 실험 (함부르크 실험 및 동적 수침 후 피복율 추가)
- 저열 아스팔트 혼합물의 물성 실험 결과치 분석 후 플랜트 생산 적용 및 이산화탄소(CO2) 배출량 측정














- 기존 중온 첨가제와 왁스류의 특성과 문제점을 검토하여 물성을 향상시킬 수 있는 탄성체 고분자 탐색 및 선정
- 적용 가능한 저온 첨가제와 탄성체 고분자의 최적 배합비를 결정하여 1차 저열화 첨가제 개발 한 후, 가교제를 반응시켜 보다 반응성을 향상된 IPN 구조의 저열화 첨가제를 개발
- 저열화 첨가 재료 적용을 위한 대상 아스팔트 재료 선정 (스트레이트 아스팔트, 고분자 개질 아스팔트, 노화 아스팔트 등)
- 저열화 첨가 재료의 투입 비율별 기본 물성 시험(인화점, 연화점, 점도 등)을 통해 저열 아스팔트 혼합 및 다짐온도를 가지기 위한 첨가제 비율 범위 선정
- 저열화 첨가 재료 선정 비율 범위 내에서 비율별 유변학적 물성평가(DSR, BBR, MSCR 등)를 통한 성능 평가 및 최 적 첨가제 비율 결정 및 개선사항 제안
- 저열화 첨가 재료를 적용할 대상 아스팔트 재료 선정 후 배합설계를 이용하여 아스팔트 콘크리트 혼합물의 품질기준에 따른 배합설계 실시
- 저열 아스팔트 혼합물의 물성 실험(함부르크 실험 및 동적 수침 후 피복율)
- 저열 아스팔트 혼합물의 물성 실험 결과치 분석 후 플랜트 생산 적용 및 이산화탄소(CO2) 배출량 측정
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 1차 저열화 첨가제 개발을 통한 저열 아스팔트 및 아스팔트 혼합물 성능 평가 기존의 중온 첨가제 및 왁스 류의 특징을 고찰하여 저온 첨가제와 탄성체 고분자를 선정하여 아스팔트 혼합 온도와 점도를 감소시킬 수 있는 저온 첨가제와 탄성 영역과 소성 영역을 모두 가지고 있는 탄성체 고분자를 반응시켜 1차 저열화 첨가제 개발함. 1차 저열화 첨가제를 적용한 저열 아스팔트의 기본 물성 및 유변학적 시험을 통한 혼합, 다짐 온도 평가와 최적 첨가제 비율 결정하여 저열 아스팔트의 기본 물성 평가와 최적 첨가제 비율 선정하고 기본 물성 시험을 통해 안정성과 기준 만족 확인함. 저열 혼합 온도 및 다짐 온도 범위에 적합한 비율 범위 결정하고 저열화 첨가제를 적용한 아스콘의 배합설계 및 기본 물성 실험을 수행하고 최적 첨가제 비율 결정 및 개선 사항 제안함
연구성과 기술적 기대성과 - 현재 중온 첨가제의 대부분 비율을 차지하고 있는 왁스를 기반으로 하는 첨가제는 아스팔트의 점도를 감소시켜 작업성을 증대시키지만, 왁스의 결정화로
인해 균열 및 수분에 대한 저항성이 매우 취약한 단점이 있음. 이를 보완하기 위해 폴리머를 사용한 첨가제를 활용하여 연성을 부여해서 아스팔트 물성을 높
여주는 첨가제를 응용한 여러 가지 산업 기술이 개발될 수 있음.
- 친환경 저열 아스콘 적용으로 기존 포장 기술을 효과적으로 대체할 수 있는 기술이며, 현장 적용 효과도 매우 높을 것으로 기대.
- 본 연구에서 개발하려는 중저온 아스팔트 콘크리트 포장 기술은 가열 아스팔트 콘크리트 혼합물과 동등 또는 그 이상 수준의 품질을 확보하며 상온 아스팔트
콘크리트 포장과 근접한 수준의 환경친화적 기술임. 기술개발을 통한 품질 안정성에 대한 검토가 이루어질 경우 기존의 건설산업 부정적 인식의 전환이 가능
- 현재 가장 진보한 친환경 아스팔트 콘크리트 포장 기술로 미국, 유럽 등 선진외국에서는 실내시험 정도의 연구가 이루어진 상황임. 탄소배출 저감기술에 대
한 세계적 요구에 따라 중저온 아스팔트 콘크리트 포장 기술의 적용은 필연적으로 판단됨. 친환경 저열 아스팔트 콘크리트 포장 기술 개발을 통해 친환경 아
스팔트 기술의 선도화 가능.
사회 경제적 파급효과 - 고온일수록 급격한 산화 노화가 진행되므로 중온 첨가제를 사용해 낮아진 아스팔트의 포장 온도는 아스팔트 바인더의 산화 노화를 더디게 하여 포장 수명을
늘림으로써 장기적인 측면에서 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있음.
- 국내에서는 유지력을 높여주는 첨가제의 개발을 통한 도로 보수 횟수의 감소와 국산 개발품 수출을 통한 경제 발전과 기술 개발로 인해 국가 산업 발전에 기
여함
- 중온 첨가제의 사용은 기존의 첨가제를 사용할 때보다 이산화탄소는 30, 이산화황은 25%까지 배출량이 감소할 뿐 아니라 다른 유해가스의 배출량도 감소하
여 오늘날 대두되고 있는 대기오염 문제를 절감할 수 있음.
- 신속성 및 내구성 향상으로 교통 개방 시간을 기존 공법보다 90분 이상 빨리하여 교통 폐쇄 및 지체에 따른 도로 혼잡 개선.
- 포장도로 건설에 소요되는 탄소, 대기오염물질 저감은 물론이며 생산온도를 낮춤에 따라 사용 에너지 저감, 시공 중 유해가스 발생 억제를 통한 작업 쾌적성
향상과 주민 민원대처 가능.
- 가열, 중온 아스팔트 콘크리트 포장의 경우 시공 후 일정 시간 양생이 필요하여 교통개방이 지연되는 반면 중저온 아스팔트 콘크리트 포장 기술의 경우 생산
온도 자체가 낮아 양생 시간이 짧아 조기에 교통개방이 가능하여 도로 이용자 편이성 증대 가능.
- 친환경성 저열 아스팔트 포장 공법 기술 선도화를 통한 기술수요 국가의 포장도로 건설시장 진출 및 수출 확대 가능하며 탄소 배출량 저감에 대한 세계적 요
구에 능동적인 대처 가능.
활용방안 IPN 구조를 갖는 저열화 첨가제는 아스팔트 혼합 온도 감소 및 작업성 및 균열 저항성 및 수침 안정도를 향상시킬 수 있음
- 온도가 감소됨에 따라 온실가스의 배출량이 감소됨.
- 물성을 높이므로 넓은 범위의 도로포장이 가능하며 아스팔트의 균열이 적고 내수성이 좋아 장기적으로 비용 절감이 가능함.
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 IPN 저열화 첨가제 저열 아스팔트 저열 아스팔트 혼합물 CO2 저감 아스팔트 혼합물 생산온도
영문 low heat additive by IPN low heat asphalt low heat asphalt mixture reduction of CO2 productive temperature of asphalt mixture
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