| 2차년도 |
？ 한국형 철계-형상기억 신합금을 콘크리트 구조물 인장재로 사용하기 위한 신합금 기초물성 확보？ 전기가열, 유도가열에 의한 한국형 철계-형상기억 신합금의 회복응력 발생 메커니즘 규명？ 한국형 철계-형상기억 신합금의 피로특성 및 평가？ 한국형 철계-형상기억 신합금 조성 최적설계？ 1차 제작 한국형 철계-형상기억 신합금 선행 시제품 물성분석？ 한국형 철계-형상기억 신합금의 부식저항성 평가？ 한국형 철계-형상기억 신합금의 산화피막 분석
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？ 한국형 철계-형상기억 신합금을 콘크리트 구조물 인장재로 사용하기 위한 신합금 기초물성 확보● 한국형 철계-형상기억 신합금을 콘크리트 구조물의 인장재로 사용하기 위한 기초물성 확보가 필요함● 이에 본 연구에서는 인장실험을 통해 한국형 철계-형상기억 신합금의 항복강도, 극한강도, 극한 변형률, 탄성계수를 도출하여 기초물성 확보● 또한 한국형 철계-형상기억합금의 사전변형에 따른 잔류변형 및 회복온도에 따른 회복응력 평가를 통한 형상기억 특성 확보？ 전기가열, 유도가열에 의한 한국형 철계-형상기억 신합금의 회복응력 발생 메커니즘 규명● 한국형 철계-형상기억 신합금의 회복응력을 이용하여 구조물에 프리스트레스 효과를 부여하기 위해서는 신합금의 회복응력 발생 메커니즘 규명이 필요함● 전기가열 및 유도가열을 통해 활성화시킨 콘크리트-한국형 철계-형상기억 신합금 복합체의 활성화 모델 제안● 한국형 철계-형상기억 신합금 활성화 중 발생된 변형에 의한 신합금 회복응력 발생 메커니즘 규명？ 한국형 철계-형상기억 신합금의 피로특성 및 평가● 한국형 철계-형상기억 신합금을 철근 및 강연선으로 대체하기 위해 신합금의 피로거동 및 릴랙세이션 분석이 필요함● 개발될 한국형 철계-형상기억 신합금은 초탄성 효과가 있어 강재에 비하여 우수한 피로특성이 예상됨● 이에 본 연구에서는 한국형 철계-형상기억 신합금의 피로 실험을 통한 신합금의 피로한계 수명 및 피로 특성 파악을 통한 사용성 검증을 목표로 함？ 한국형 철계-형상기억 신합금 조성 최적설계● 기존 스위스·일본 등이 가지고 있는 철계-형상기억 신합금 특허 분쟁 회피를 위한 신합금 개발● 합금첨가원소 효과 고찰 및 열처리 조건 선정● 토목구조물 적용을 위한 Batch급 한국형 철계-형상기억 신합금 제조공정 설계？ 1차 제작 한국형 철계-형상기억 신합금 선행 시제품 물성분석● Lab Scale 및 Batch급으로 제작된 한국형 철계-형상기억 신합금의 열처리 조건에 따른 기계적 특성 분석？ 한국형 철계-형상기억 신합금의 부식저항성 평가● 양극지방, 북유럽 해안지대는 바다와 인접하여 충분한 강재 부식 저항성의 확보가 필요할 뿐 아니라, 구조물에 한국형 철계-형상기억 신합금 인장재의 프리스트레스 효과를 적용하기 위해서는 응력부식 저항성 분석이 선행되어야 함● 합금 종류, 열처리 및 잔류 응력에 따른 부식저항성 분석● 전기화학적 분석법을 이용한 다양한 환경, 염소이온 농도에 따른 부식거동 분석？ 한국형 철계-형상기억 신합금의 산화피막 분석● XPS 등을 활용하여 소재 종류에 따라 표면 부동태 피막의 안정성 분석 및 소재 최적화？ 한국형 철계-형상기억 신합금 인장재의 철근 및 강연선 대체 가능성 검증● 한국형 철계-형상기억 신합금의 철근 및 강연선 대체 가능성을 검증하기 위해 신합금 인장재로 제작된 RC보, PSC보를 각각 제작 후 구조물 휨 거동평가를 통한 항복하중, 처짐량, 균열하중 등을 조사？ 한국형 철계-형상기억 신합금의 재긴장 가능성 검증● 한국형 철계-형상기억 신합금의 재긴장 가능성 검증을 위해 신합금 인장재로 제작된 RC구조물 파괴실험 후 신합금 활성화시킨 뒤 정적 재하 실험을 수행하여 재긴장 가능성 평가● 초기 극한하중 대비 80% 수준의 재복원력 확보를 목표로 함？ 극한지 환경에서 한국형 철계-형상기억 신합금의 사용성 확보● 극한지 환경에서 개발된 한국형 철계-형상기억 신합금 인장재의 사용성 검토가 필요함● -40℃ 환경에서 개발된 철계-형상기억 신합금의 항복강도, 항복변형률, 극한강도, 극한 변형률 조사를 통한 극한지 환경에서 개발된 신합금 인장재의 사용성 검토● 극한지 환경에서 콘크리트-신합금 복합체의 유도가열, 전기가열을 통한 회복응력 특성 규명？ 한국형 철계 형상기억합금 제조공정 및 성능 최적화● 1차년도 연구결과를 기반으로 한국형 철계-형상기억 신합금의 최적 조성 도출● 한국형 철계-형상기억 신합금의 전·후 열처리 조건 최적화？ 조성 및 제조공정이 최적화된 형상기억합금 시제품 물성분석● 한국형 철계-형상기억 신합금 인장재를 건설분야에 적용하기 위한 봉형, 판형 소재 제작？ 한국형 철계 형상기억합금의 콘크리트에서의 안정성 평가● 한국형 철계-형상기억 신합금 인장재로 철근, 강연선을 대체하기 위하여 콘크리트 내부에서의 부식 안정성 분석이 필요함● 인장재/콘크리트 계면 분석을 통한 신합금 인장재의 안정성 분석● 안정성 및 신뢰성이 확보된 최적의 신합금 도출● 기존 강재와 비교하여 10% 이상 증진된 부식 저항성 확보
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| 연구성과 |
기술적 기대성과 |
■ 기술적 파급효과◆ 극한지에서 사용되고 있는 강재, 강연선의 취성특성, 부식특성 등을 개선한 새로운 개념에 금속재료 및 이를 이용한 인장재 개발◆ 새로운 패러다임의 건설재료인 한국형 철계-형상기억 신합금으로 제작된 인장재를 이용한 건설재료, 시공방법 등에 대한 신기술 확보
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| 사회 경제적 파급효과 |
■ 학술적 파급효과◆ 연구 수행 결과를 통해 국내·외 논문 실적을 확보하여 새로운 금속 및 건설재료에 대한 질적 수준 향상◆ 기술개발을 통한 재료분야, 토목분야의 석·박사급의 전문인력 양성■ 경제적 파급효과◆ 릴랙세이션, 극한지 적설하중, 반복하중 등에 의한 구조물 손상시 재긴장이 가능하여 구조물의 사용수명이 대폭 증가◆ 새로운 패러다임의 시공방법, 건설재료 등에 대한 사업화, 기술이전 등을 통한 일자리 창출■ 공공적 파급효과◆ 극한지 구조물 급속시공 재료 개발을 통한 국제사회에서 한국의 위상 증진◆ 동토지역 국가와 기술협력 및 지원을 통한 국제 유대관계 확보
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| 활용방안 |
？ 본 연구개발을 통해 다음과 같은 핵심 성과를 도출 할 수 있음■ 극한지 환경에 적용 가능한 한국형 철계-형상기억 신합금 최적 배합비 도출◆ 개발된 인장재의 극한지 환경 적용성 평가■ 한국형 철계-형상기억 신합금을 이용한 철근, 강연선 대체용 인장재 개발◆ 개발된 인장재의 RC 구조물 적용성 평가◆ 개발된 인장재의 PSC 구조물 적용성 평가☞ 극한지 환경 급속시공용 철계-형상기억 신합금 인장재？ 극한지 구조물 급속시공 시 구조부재 경량화 및 운송비용 절감을 목적으로 한국형 철계-형상기억 신합금의 프리스트레스 효과가 도입된 구조부재 제작 ？ 국내·외 건설재료로써 철근, 강연선을 대체할 새로운 패러다임의 인장재로 활용？ 한국형 철계-형상기억 신합금으로 제작된 인장재는 외부프리스트레스 보강공법, 표면매립보강공법 등의 구조물 보강공법을 대체할 새로운 개념의 구조물 보강공법으로 활용 가능？ 개발될 한국형 철계-형상기억 신합금을 이용하여 구조물의 인장재뿐 아니라 관거 접합, 댐퍼, 보-기동 접합부 등 다양한 건설분야에 이용 가능 할 것으로 기대됨？ 철계-형상기억 신합금을 실용화하기 위한 정책, 제도, 관련법령 제정시 기초 데이터로 활용 가능함？ 본 연구는 국내 최초로 철계-형상기억 신합금을 RC구조물, PSC 구조물에 적용하기 위한 연구로써 이후 실용화 연구 완료시 시공방법, 재료에 대한 신기술 확보가 가능할 것으로 판단됨？ 개발될 한국형 철계-형상기억 신합금은 건축·토목 분야 뿐 아니라 의료, 항공·우주, 기계, 통신 분야 등 여러 분야에 활용 가능할 것으로 기대됨
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