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과제기본정보

열관류율 0.21 W/m2 ？ K의 성능을 확보한 지속가능 열메타 PC 판넬 개발2년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 20CTAP-C151900-02
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건설마감재료 적용분야 건설업
2순위 재료 | 고분자재료 | 나노소재기술 실용화대상여부 실용화
3순위 None | None | None 과제유형 기초
과제명 열관류율 0.21 W/m2 ？ K의 성능을 확보한 지속가능 열메타 PC 판넬 개발
주관연구기관 경기대학교산학협력단
총괄연구 책임자 성명 양근혁
소속 경기대학교(서울) 직위 교수
기관 대표번호 031-249-9710 FAX 031-244-6300
총 연구기간 2019-04-15 ~ 2020-12-31
당해연도 연구기간 2020-01-01 ~ 2020-12-31

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금 계
현금 현물 소계
2차년도 206,000,000 19,000,000 120,000,000 139,000,000 345,000,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 1. 건축물의 에너지 절감정책 강화 및 건축물 에너지 절감에 대한 국제 정책현황
2. 원천기술의 개발을 통한 국제적 경쟁력 확보의 중요성
3. 에너지 절감을위한 우수한 단열성능을 갖춘 건설재료 기술수요 증가
4. 고단열 건설재료에 대한 시장규모 급성장
5. 유기계 및 무기계 단열재 기술의 한계
이에 따라 열 차단에 효과적인 열메타와 저량의 기포가 첨가된 바텀애시 골재를 활용한 경량 콘크리트 및 다량의 산업부산물의 시멘트계 재료의 융합을 통한 고단열 지속가능 PC 판넬의 제조기술 개발하고자 함.
최종목표 본연구의 최종목표는 열 차단에 효과적인 열메타 기술의 융합을 통합 건축물 내ㆍ외 장재용 pc 판넬의 원철기술 개발임.
특히, 제안기술은 지속가능성 및 경량화를 위하여 선기포, 바텀애시 골재 및 하이볼륨 혼화재 기술을 적용함.
목표성능은 KS 기준을 참고하여 압축강도 5 MPa(내부용) 및 10 MPa(외부용), 휨 강도 2 MPa 이상, 기건 밀도 1.4 g/cm3 이하, 열전도율 0.11 W/mㆍK 이하 및 건조수축량 1,000 μm 이하로 설정하였음.
연구내용 및 범위 열메타 구조체의 최적화 기술 : 단열성을 고려한 열메타 재질 및 구조체 배열에 대한 최적화 기술임. 목적은 콘크리트의 열적 특성을 고려한 열메타 구조체의 재질 선정
및 배열방법을 최적화 하고 시뮬레이션을 통한 단열성능 평가이며, 성능목표는 열메타 소재 선정 (공기, 에어로겔, 파라핀 등), 온도차 10도 이상 (기존 콘크리트 대비, 50도 가열시)

기포와 바텀애시 골재기반 프리캐스트 경량 콘크리트의 융합을 위한 최적 배합기술 : 기포와 바텀애시 골재기반 프리캐스트 경량 콘크리트의 융합을 위한 최적 배합기술임. 목적은 고단열·지속가능 PC 판넬용 콘크리트 배합설계 기술의 정립이며, 성능목표는 슬럼프 150 mm 이상, 압축강도 5 MPa(내부적용) 및 10 MPa(외부적용), 기건밀도 1.4 g/cm3 이하, 열전도율 0.37 W/m·K 이하

사용성과 구조적 안전성을 고려한 열메타 기반 PC 판넬 설계 공법·기법 : 고단열·지속가능 PC 판넬용 단면상세 설계임. 목적은 건조수축균열 및 풍하중의 저항을 위해 열메타와 용접철망의 결합기술이 고려된 고단열·지속가능 PC 판넬의 단면상세 설계이고, 성능목표는 휨강도 2 MPa 이상, 열전도율 0.11 W/m·K 이하임.

열메타 기반 고단열·지속가능 PC 판넬의 생산 시스템 기반 구축 공법·기법 : 실용화를 위한 고단열·지속가능 PC 판넬의 생산 시스템 기반 구축임. 목적은 고단열·지속가능 PC 판넬 시작품 제작과 경제성 및 수급성을 고려한 제조 가이드라인 및 비니지스 모델 제시이고, 성과목표은 시작품 제작 및 비즈니스모델 제시임.

연구개발의 핵심성과는 열메타 구조체의 최적화 기술, 기포와 바텀애시 골재기반 프리캐스트 경량 콘크리트의 최적 배합설계 및 사용성과 구조적 안정성을 고려한 열메타 기반 PC 판넬설계로 크게 3가지로 분류할 수 있음.
열메타 구조체의 최적화 기술을 위하여 1차년도에는 선행연구 조사 선행연구 분석, 목표성능 설정 및 주요 변수를 설정하였음.
2차년도에는 1차년도 연구결과 분석 및 열메타 기반 고단열ㆍ지속가능 PC 판넬의 전산모사 최적화를 수행할 예정임.

기포와 바텀애시 골재기반 프리캐스트 경량 콘크리트의 최적 배합설계를 위하여 1차년도에는 선행연구 조사, 선행연구 분석, 목표성능 설정, 주요 변수 설정, 실내실험 및 특성평가(물-결합재비, 결합재량, 기포첨가량 및 양생온도에 따른 특성 평가를 위하여 슬럼프, 소포량, 기포율, 일도 압축강도 발현,응력-변형률 관계, 파괴계수, 쪼갬인장강도, 열전도율, 자유건조수축, 소성건조수축 및 구속건주숙축을 평가 예정)
2차년에도는 1차년도 연구결과 분석 및 보완방향 설정, 지속가능 PC판넬용 배합표 작성을 위한 예측 프로그램 작성

PC 판넬 설계를 위하여 1차년도 연구결과분석, 열메타 구조체 기반 PC 판넬의 단면상세 설계 및 열메타 구조체 기반 PC판넬의 구조성능평가를 진행할 예정임.
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
2차년도 열메타 형상 및 배치의 최적화, 습식형 콘크리트 기반 실내 배합실험 및 물리적특성 평가 열메타 사용 재료에 따른 열전도율 평가, 열메타 형상 및 배열에 따른 열시뮬레이션 진행.
물-결합재비, 결합재량, 기포첨가량 및 양생온도에 따른 특성 평가를 위하여 슬럼프, 소포량, 기포율, 일도 압축강도 발현,응력-변형률 관계, 파괴계수, 쪼갬인장강도, 열전도율, 자유건조수축, 소성건조수축 및 구속건주숙축 평가
연구성과 기술적 기대성과 열메타 소재를 융합한 건설 단열재료 기술의 경쟁력 제고 및 국내 원천기술 확보.
바텀애시 골재와 기포의 융합기술 확보
사회 경제적 파급효과 건축물 냉·난방에 소비되는 에너지의 20% 이상 절감.
경량콘크리트 PC 또는 샌드위치 판넬 시장 5% 대체시 연간 약 200억 사업화 가능.
화재의 위험성이 높은 EPS 및 천연자원의 소모가 큰 ALC의 사용 저감 가능.
활용방안 건축물의 외벽 판넬 및 내·외벽 단열재 분야(샌드위치 판넬 대체)
패시브하우스 또는 건축물 리모델링 시 단열 벽체
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 열메타 바텀애시 경량골재 지속가능 열관류율 PC판넬
영문 thermal-meta bottom ash based lightweight aggregate sustainable heat transmission coefficient precast panel
최종보고서
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