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과제현황 목록

과제기본정보

압축강도 80~180MPa급 맞춤형 SUPER Concrete 재료 및 구조물 기술 개발6년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 건설기술연구사업 과제번호 18AUDP-B069632-06
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건설구조재료 적용분야 건설업
2순위 재료 | 세라믹재료 | 시멘트 콘크리트 내화물 실용화대상여부 실용화
3순위 화공 | 고분자 공정기술 | 복합재료 제조공정기술 과제유형 개발
과제명 압축강도 80~180MPa급 맞춤형 SUPER Concrete 재료 및 구조물 기술 개발
주관연구기관 한국건설기술연구원
총괄연구 책임자 성명 김병석
소속 한국건설기술연구원 직위 클러스터장
기관 대표번호 031-910-0114 FAX -
총 연구기간 2013-12-24 ~ 2019-12-17
당해연도 연구기간 2018-08-18 ~ 2019-12-17

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
6차년도 1,675,000,000 167,700,000 490,100,000 657,800,000 2,332,800,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 ○ SOC 시설물에 대한 고품질·고기능·장수명화의 니즈 증대
- 초고강도·고기능·고품질의 새로운 콘크리트 재료와 이를 활용한 저비용·장수명 구조물의 설계·제작 기술을 개발하면 국가예산의 획기적 절감 및 관련분야 세계 선도 가능
○ 국내 건설산업 침체 타개를 위한 해외 시장 진출 필요
- 국내 SOC 시설물에 대한 국가예산은 감소 추세인 반면, 동남아시아를 비롯한 개발도상국 및 중동 지역을 중심으로 한 해외 건설시장은 급격히 확대되고 있으므로 국내 건설산업 침체를 타개하기 위해서는 다양한 해외 건설시장 확대가 필수적으로 요구됨
○ 국내 기술력 미약으로 인한 해외시장 진출 분야 편중 및 순이익률 하락
- SOC 시설물에 대한 국내 기술력은 선진국 대비 80% 수준으로 낮으며(제4차 건설기술진흥기본계획 수정계획(국토해양부), 2009. 7), 특히 엔지니어링 분야의 세계시장 점유율은 1.9%(2011년 기준) 정도로서 고부가가치 분야에 대한 기술력은 미약한 수준
- 이로 인해 해외건설 수주는 증가하고 있으나(2011년 해외건설 수주액은 591억 달러, 2012년 649억 달러 달성, 2013년 700억 달러 목표), 플랜트가 80%를 차지할 정도로 한 분야에 편중되어 있고, 순이익률 또한 저조한 문제점을 야기함
○ 신재료 및 활용 분야에 대한 원천기술 개발로 고부가가치 분야 진출 필요
- 프랑스, 독일, 일본, 미국 등 선진 각국은 초고성능 콘크리트(UHPC) 재료 및 구조물 활용 기술을 미래 신성장 동력으로 인식하고 국가 차원의 지원을 하고 있음
※ UHPC (Ultra-High Performance Concrete): 초고강도(기존 콘크리트 압축강도의 4배), 고내구성(200년 수명), 고유동성(물처럼 흘러내림)의 특성을 지님
- 우리나라는 UHPC 재료 및 사장교 활용 분야에서 월드 베스트 기술을 이미 확보하고 있으므로 국가 주도의 집중 투자가 이루어지면 단기간 내에 해당 분야의 글로벌 리더가 될 수 있으며, 특히 이 분야의 국제 기준은 아직 정비되지 않은 상태이므로 국제 기준 작성을 주도하여 해당 분야의 세계 기술을 선도할 수 있음
- 기술 개발을 통해 국내에서 국가예산을 절감할 수 있음은 물론이고 한계 상황에 직면한 국내 건설업체를 지원하여 해외 건설 수주를 견인하는 신성장 동력을 창출할 수 있음
최종목표 □ 총괄목표
○ 첨단 재료 기술과 핵심 설계?제작?시공 기술의 융?복합을 통한 세계 최고 수준의 콘크리트 구조물 건설기술 개발, 이를 통한 국가예산 절감 및 해외 건설 수주 견인
- 압축강도 80MPa~180MPa급 맞춤형 SUPER Concrete 재료 및 설계·제작?시공 핵심기술 확보
- 콘크리트 구조물 중량 30% 저감 및 내구수명 50%~100% 증진
- 건설?유지관리 비용 10%~20% 절감
- 글로벌 스탠더드 주도를 통한 세계 시장 경쟁력 강화
- 2020년까지 관련 분야 해외 건설 시장 20% 점유 가능 기술 확보
연구내용 및 범위 ○ 1세부과제
■ 80MPa~180MPa급 SUPER Concrete 제조기술 및 재료모델?지침 개발
- SUPER Concrete 구성재료 최적화 및 배합설계기술 개발
- SUPER Concrete 적용현장 및 구조부재 유형을 고려한 맞춤형 제작기술 개발
- SUPER Concrete의 표준시험법 개발
- SUPER Concrete의 레올로지 특성 평가 및 예측 모델 개발
- SUPER Concrete의 수화 모델 개발
- SUPER Concrete 역학거동 및 성능평가 기술 개발
- SUPER Concrete 체적변형 성능평가 및 제어기술 개발
- SUPER Concrete의 압축?인장 재료모델 및 수축?크리프 장기거동 모델 개발
- SUPER Concrete의 장기 내구성능 및 수명 평가
- 성능등급별 결합재 Pre-mix 기술 개발
- 해외 현지 맞춤형 SUPER Concrete 제조기술 개발
- SUPER Concrete 제조지침(안) 및 시방서(안) 개발

○ 2세부과제
■ SUPER Concrete 구조 거동별 성능평가 및 설계지침 개발
- SUPER Concrete 휨/압축 거동 평가 및 설계법 개발
- SUPER Concrete 전단/뚫림전단 거동 평가 및 설계법 개발
- SUPER Concrete 비틀림 거동 평가 및 설계법 개발
- SUPER Concrete 합성부재 거동 평가 및 설계법 개발
■ SUPER Concrete 구조 실험 및 상세설계지침 개발
- SUPER Concrete 균열 거동 평가 및 설계법 개발
- SUPER Concrete 철근상세 실험 및 설계법 개발
- SUPER Concrete 적용 보강재 정착/이음 성능평가 및 설계법 개발
- SUPER Concrete 프리스트레스 정착구역 거동평가 및 설계법 개발

○ 3세부과제
■ SUPER Concrete 활용 교량 상부구조 개발 및 실용화
- SUPER Concrete 활용 200m~1000m급 사장교 상부구조 시스템 개발
- SUPER Concrete 활용 60m 이상 장지간 상부구조 시스템 개발
- SUPER Concrete 활용 40m~60m급 하이브리드 상부구조 시스템 개발
- 부재간 이음부, 이종 재료간 이음부 등 각종 연결부의 연결방안 및 구조 상세 개발
- 개발 시스템의 제작 및 가설 공법 개발
- 개발 기술 적용을 위한 파일럿 설계 및 비교 설계, 경제성 분석
- 테스트베드 및 현장적용 시공
■ SUPER Concrete 활용 프리캐스트 풍력타워
- 최적 SUPER Concrete 프리캐스트 풍력타워 시스템
- 최적 SUPER Concrete 프리캐스트 풍력타워 연결부 기술
- 최적 SUPER Concrete 프리캐스트 풍력타워 해석·설계·제작 기술
- 최적 SUPER Concrete 프리캐스트 풍력타워 시공 기술
- 최적 SUPER Concrete 프리캐스트 풍력타워 시스템 인증(설계평가)
■ SUPER Concrete 활용 부유식 구조물 개발
- SUPER Concrete 활용 부잔교의 사양 설정 및 최적 설계, 안정성 평가
- 부잔교 해양외력 하중 특성 분석 및 부잔교 시제품의 성능평가
- SUPER Concrete 활용 부잔교의 설계지침(안) 개발 및 경제성 분석
- SUPER Concrete 활용 부유식 교량의 설계 사양 결정 및 설계평가 프로세스 개발
- SUPER Concrete 활용 부유식 교량의 설계지침(안) 개발 및 경제성 분석
■ SUPER Concrete 활용 건축 구조요소 및 시공기술 개발
- SUPER Concrete 활용 고성능 영구 거푸집 제작 기술 개발
- SUPER Concrete 활용 고성능 곡면 구조요소 기술 개발
- 고성능 패널 제품 시공·경제성 평가 및 제작·설계 지침서 작성
- SUPER Concrete 활용 건축 구조물 PSC 적용 기술 개발
- SUPER Concrete 활용 하이브리드 구조 시스템 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
6차년도 □ 1세부
○ SUPER Concrete의 부재제작 기술 확보
○ SUPER Concrete의 구성재료 성능 개선
○ SUPER Concrete의 장기 성능 평가
○ SUPER Concrete의 거동 및 성능 예측 모델
○ 해외현지를 고려한 SUPER Concrete의 배합 및 제조기술
□ 2세부
○ SUPER Concrete의 휨설계 기법 개발(SC80?SC150)
○ SUPER Concrete 적용 횡방향 보강 영향 평가(SC80?SC150)
○ SUPER Concrete 복합보에 대한 전단 강도 모델 제시(SC80?SC150)
○ SUPER Concrete T/L형단면 비틀림 설계법 개발(SC80-SC150)
○ SUPER Concrete 합성보의 2차 응력 평가(SC80?SC150)
○ SUPER Concrete 균열 제어 배근 설계법 개발(SC80?SC150)
○ SUPER Concrete강재와의 접합부 철근상세 개발(SC80?SC150)
○ SUPER Concrete PSC 정착구역 평가 기법 개발(SC80?SC150)
□ 3세부
○ SC 활용 교량 상부구조의 실용화 기반 구축
○ SC 활용 교량 상부구조의 테스트 베드 추진
- 경제성을 고려한 SUPER Concrete의 배합 최적화(120, 150, 180MPa)
- 현장여건(온도 및 습도)을 고려한 제조 및 양생기술
- 부재 적용성 평가(3세부와 연관)
- 공장제작을 위한 SUPER Concrete의 양생기법 개발
- 인성 향상을 통한 섬유의 사용량 저감 기술
- 결합재의 탄산화 저항성 향상 기술
- 최적 배합 조합 결정
- 분말형 화학혼화제
- SUPER Concrete의 휨 설계기법 도출
- 띠철근 및 나선철근의 구속에 따른 성능 평가
- 섬유 및 고성능 횡보강재의 적용성 평가
- 횡방향 보강재의 설계 및 성능 향상 방안 제시
- SUPER Concrete 복합보 전단 설계법 개발
- SUPER Concrete T/L형단면 비틀림 설계지침 개발
- SUPER Concrete 합성보의 설계기법 도출
- 균열 제어를 위한 배근 간격식 도출
- SUPER Concrete 철근상세 설계법 제시
- SUPER Concrete와 강재 접합부 철근 상세 실험
- 단일정착구역 성능 평가 실험 수행
- SUPER Concrete 적용 최적 정착장치 요구 조건 도출
- SC 재료의 단가 구성 및 교량 상부구조 활용에 따른 단가기준 마련
- SC 활용 교량 상부구조물의 설계·시공지침(안) 작성
- SC 활용 교량 상부구조물의 테스트베드 추진
- 현장 적용 추진: 비교 설계, 경제성 분석, 현장 적용성 검증 실험, 현장 적용 시공 등
- SC의 현장타설에 따른 생산, 운반, 타설 방안 및 장비, 양생방법 등 시공방안 분석
- SC 적용 박스거더교 공법별 주두부 시공지침서 작성(FCM, ILM 등)
- SC 활용 40m 이상 중지간 상부구조의 설계·시공 지침(안) 작성 및 경제성 분석
- SC 활용 중지간 분절형 박스거더의 설계, 제작 및 성능 평가
- 오버레이층을 갖는 이종 압축강도 콘크리트 접합부의 부착성능 평가 및 FEM 해석
- PSC 거더 응력집중부의 해석 및 설계 가이드라인 작성
- SC 적용 장지간 교량 바닥판의 설계·시공지침(안) 작성
연구성과 기술적 기대성과 ○ 월드 베스트 재료 및 구조 기술 확보, 관련 분야 기술 세계 선도
- 세계 최초 또는 최고 수준의 80~180MPa급 콘크리트 재료 및 구조기술 개발로 관련 분야 기술 세계 선도
- R&D에 의한 월드베스트 원천 기술, 설계 및 시공 기술, 정부 관리 기술의 패키지 형태 해외진출 모범사례 실현
- 관련 분야의 국제적인 가이드라인 작성 주도로 글로벌 리더 지위 확보
○ 고내구성 재료의 사용으로 구조물 수명을 100% 이상 증진
- SUPER Concrete의 고내구성으로 구조물 주요 부재의 수명 100% 이상 증진
사회 경제적 파급효과 ○ 쾌적한 국토환경 조성 및 자원의 효율적 이용
- 철근 및 콘크리트 사용량 30% 이상 절감
- 이산화탄소 배출량 40% 저감
※ 국내 신설 콘크리트 교량에서 연간 약 8.7만 톤 절감
- 골재?석회석 등 천연자원 사용량 30% 절감
- 시설물의 교체주기 연장에 의한 건설폐기물 경감
○ 국민 삶의 질 향상에 기여
- 시설물의 잦은 보수교체에 따른 국민 불편 최소화
- 시설물의 안전성 향상을 통한 안전하고 편안한 사회 실현에 기여
- 시설물의 슬림화로 주변 환경과 조화로운 수려한 외관 부여
활용방안 ○ 교량, 터널 등 SOC 시설물의 공사비?유지관리비용 저감으로 국가예산 절감에 기여
○ 고성능 재료 및 활용 기술 선점에 따른 국내 건설업체의 해외시장 진출 견인차 역할 및 이로 인한 외화 획득 기대
○ 형태미, 구도, 기술력 및 보전성 등을 고려한 아름답고 친근한 콘크리트 구조물 개발로 콘크리트 구조물에 대한 거부감 해소
○ 콘크리트 부재 슬림화에 따른 물량 30% 이상 절감으로 CO2 발생량 저감 효과
○ 고성능 재료 제조 관련 무기재료, 화학혼화제, 레미콘 산업, 시공장치와 관련된 기계 산업의 발전에 기여
○ 기타 해양, 항만, 원자력발전소, 방폐 구조물 등 내구성, 수밀성이 요구되는 구조물에 활용 가능
○ SUPER Concrete의 국내 건설시장 창출 및 국외 건설시장 진입에 일조
○ 교량, 터널 등 SOC 시설물의 공사비?유지관리비용 저감으로 국가예산 절감에 기여
○ 고성능 재료 및 활용 기술 선점에 따른 국내 건설업체의 해외시장 진출 견인차 역할 및 이로 인한 외화 획득 기대
○ 형태미, 구도, 기술력 및 보전성 등을 고려한 아름답고 친근한 콘크리트 구조물 개발로 콘크리트 구조물에 대한 거부감 해소
○ 고성능 재료 및 활용 기술 선점에 따른 국내 건설업체의 해외시장 진출 견인차 역할
○ 고성능 재료 제조 관련 무기재료 산업과 철강 산업의 발전에 기여
○ SUPER Concrete를 활용한 경제적이고 내구성이 높은 해양, 지중 구조물의 건설
○ 다양한 분야에 대한 SUPER Concrete의 활용성 확대
○ 신소재와 복합적인 사용에 의하여 융복합 기술의 실현
○ 신소재를 사용한 신기술의 적용으로 관련 시장에서의 기술경쟁력의 확보
○ 내구성?내진성능 확보
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 콘크리트 구조물 세계 선도 저탄소 장수명 고성능 재료
영문 Concrete structures Global leading Low-carbon Long life High-performance materials
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