| 연구개발개요 |
본 연구는 4차 산업혁명 기술의 흐름에 맞추어 기술 영역간 융합을 도입한 스마트 건설 재료 기술로써 건설 자동화의 필수 요소인 모듈러/프리폼/프리캐스트 구조 부재 등의 제작에 필요한 “고성능 플라스틱 경량 골재 및 고강도 경량 시멘트 복합체 개발”을 위한 기초 원천기술임.[핵심기술 1] 감마선 조사기술 활용 개질 플라스틱 골재 제조 기술ㆍ플라스틱 골재 성능 개선을 위한 감마선 영향에 따른 최적 표면개질 기법 도출ㆍ플라스틱 골재 성능 개선을 위한 최적 가공형상(pellet형, 비정형 등) 조건 도출ㆍ개질 플라스틱 골재 성능평가 및 평가 기법 도출[핵심기술 2] 개질 플라스틱 골재 활용 40Mpa급 고강도 경량 시멘트 복합체 개발 기술ㆍ시멘트 복합체 경량화를 위한 개질 플라스틱 골재 최적 치환율 도출ㆍ개질 플라스틱 골재 활용 고강도 경량 시멘트 복합체(압축강도 40MPa, 단위용적 중량 1.7 t/㎥) 개발ㆍ고강도 경량 시멘트 복합체 성능평가 및 성능 향상 기술 개발
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| 최종목표 |
[최종목표] 감마선 조사기술 활용 개질 플라스틱 골재 제조 및 이를 활용한 40MPa급 고강도 경량 시멘트 복합체 개발[세부목표]1. 계면 부착력이 향상된 감마선 조사기술 활용 개질 플라스틱 골재 제조 기술 개발 2. 개질 플라스틱 골재 활용 고강도 경량 시멘트 복합체 개발 (압축강도 40MPa, 단위용적 중량 1.7t/㎥)[연구개발 성과]본 연구는 경량 구조부재 제작을 위한 감마선 조사기술 활용 개질 플라스틱 골재 제조와 이를 활용한 고강도 경량 시멘트 복합체 기술을 개발하는데 목적이 있으며 연구개발 성과물은 다음과 같음ㆍ감마선 조사기술 활용 개질 플라스틱 골재 개발, 물성평가 공인 시험성적서 및 국내특허ㆍ개질 플라스틱 골재 활용 40MPa 경량 시멘트 복합체 개발, 물성평가 공인 시험성적서 및 국내특허[활용 계획] 본 연구 목표인 고강도 경량 시멘트 복합체는 모듈러 및 프리캐스트 구조부재에 적용할 수 있는 고성능 건설재료로, 이를 활용하여 건설 생산성 향상과 건설 자동화 구현이 가능하도록 경량 모듈러 부재 및 경량 프리캐스트 구조 부재에 적용할 계획임[기대 효과] 감마선 기술을 건설재료 기술에 적용한 신개념 원천기술로 본 기술을 활용함으로서써 1)기술적 측면에서 건설 시장에서 요구되는 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 2) 경제·산업적 측면에서 우수한 품질의 경량 모듈러/구조 부재의 대량 생산이 가능해 짐으로써 관련 건설 시장의 일자리 창출과 함께 건설 자동화 시장의 경쟁력 확보가 기대되며, 3) 사회적 측면에서 최근 가속화 되는 4차 산업혁명 관련 사업들과의 융합을 통해 더욱 정밀하고 안전성 있는 건설 환경을 조성함으로써 쾌적한 생활환경을 구성할 수 있음
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| 연구내용 및 범위 |
1. 1차년도 1) 최종목표 : 감마선 조사기술 활용 개질 플라스틱 골재 제조 기술 개발 2) 연구내용 및 범위 : ■ 주관연구기관(금오공과대학교 산학협력단) ？ 문헌조사 및 메커니즘 정립 ？감마선 조사 플라스틱 골재 관련 선행연구 사례조사 ？감마선 조사 플라스틱 골재와 시멘트 페이스트 사이 계면의 화학적, 광학적, 전기적 및 열적 특성 개선과 가교결합 등에 관한 메커니즘 정립 ？ 플라스틱 골재 성능 개선을 위한 감마선 영향에 따른 최적 표면개질 기법 도출 ？감마선 영향(흡수선량 및 처리시간)에 따른 골재 물리·화학적 특성 평가 - 플라스틱 골재의 표면 구조 및 형상 분석 [표면조도 측정, SEM] - 플라스틱 골재의 단위용적 중량 및 흡수율 평가 [결정화도 특성 분석(XRD)] - 플라스틱 골재의 화학적 특성 평가 (FT-IR/ATR), 내열특성 변화 분석(TG/DTA) ■ 공동연구기관(한국건설생활환경시험연구원) ？ 플라스틱 골재 성능 개선을 위한 최적 골재 조건 도출 ？플라스틱 종류(PE, PVC, PET, PC 등) 및 가공형상(Pellet형, 비정형 등)에 따른 골재 기초물성 평가 - 단위용적 중량 및 흡수율 평가 - 건설재료용 최적 플라스틱 종류 및 골재 형상 선정2. 2차년도 1) 최종목표 : 개질 플라스틱 골재 활용 고강도 경량 시멘트 복합체 제조 기술 개발 2) 연구내용 및 범위 ■ 주관연구기관(금오공과대학교 산학협력단) ？ 시멘트 복합체 경량화를 위한 개질 플라스틱 골재 최적 치환율 도출 ？플라스틱 골재 치환율에 따른 경량화 특성 분석(단위용적 중량 2.3t/㎥ → 1.7t/㎥) ？바인더 구성재료 및 물-바인더비에 따른 강도 대비 단위용적 중량 관계 분석 ？ 개질 플라스틱 골재 활용 시멘트 복합체 제조 시 품질확보 기술 도출 ？품질확보를 위해 혼화제 활용 시멘트 복합체 제조 시 경량 골재 재료분리 방지 기술 도출 - 플라스틱 골재 입도 및 치환율에 따른 시멘트 복합체 플로우 실험을 통해 골재 재료분리 저항성 분석 - 재료분리 저항성 최소화 골재 조건 도출 ？ 개질 플라스틱 골재 활용 압축강도 40MPa급 경량 시멘트 복합체 개발 ？개질 플라스틱 골재 활용 시멘트 복합체 제조를 위한 최적 배합비 도출 ？감마선 영향에 따른 시멘트 복합체의 기계적 성능평가 - 압축강도 및 휨강도 평가 ■ 공동연구기관(한국건설생활환경시험연구원) ？ 개질 플라스틱 골재 활용 압축강도 40MPa급 경량 시멘트 복합체 개발 ？감마선 영향에 따른 시멘트 복합체의 기계적 성능평가 - 압축강도 및 휨강도 평가 ？ ● 최종 도출된 시멘트 복합체 최적 배합에 대한 내화성능 평가(냉간 내화실험: 압축강도 및 휨강도, 미세구조 변화 SEM 분석) 및 가스 유해성 평가 - 천연골재 시멘트 복합체 대비 플라스틱 골재 시멘트 복합체의 내화성능 개선 여부를 검토하기 위해 기존 콘크리트 내화실험과 동일한 승온온도, 가열온도 조건을 설정하여 내화성능 평가 후 강도 저감률 20% 개선 여부 검토 - 가스 유해성 평가(KS F 2271) 실시
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