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과제기본정보

산업광물을 이용한 복합기능성 건축물 내장재 및 마감재 실용화 기술 개발3년차

사업개요
사업개요에 대한 사업명, 분류코드(기술분류), 과제명, 주관연구기관, 총괄연구 책임자(성명, 소속, 전화번호), 총 연구기간, 당해연도 연구기간 정보제공
사업명 국토교통기술촉진연구사업 과제번호 18CTAP-C117263-03
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건설마감재료 적용분야 제조업(비금속광물 및 금속제품)
2순위 재료 | 세라믹재료 | 원료 나노세라믹 분말 실용화대상여부 실용화
3순위 환경 | 친환경 소재 제품 | 환경오염 유발물질 대체물질(소재) 개발 과제유형 개발
과제명 산업광물을 이용한 복합기능성 건축물 내장재 및 마감재 실용화 기술 개발
주관연구기관 주식회사 엠에스이엔씨
총괄연구 책임자 성명 김성환
소속 주식회사 엠에스이엔씨 직위 대표이사
전화번호 024221482 FAX 024221484
총 연구기간 2016-06-28 ~ 2019-04-27
당해연도 연구기간 2018-04-28 ~ 2019-04-27

(단위:원)

년도별 정부출연금, 기업부담금, 계 정보제공
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
3차년도 280,000,000 9,467,000 85,199,000 94,666,000 374,666,000
과제기본정보의 연구개발개요, 최종목표, 연구내용 및 범위 정보제공
연구개발개요 1) 정책적 관점 : 8대 에너지신산업 정책(제로에너지 빌딩)
- 파리 기후변화협약 체결과 한국의 온실가스 감축 목표(2030년 BAU 대비 37%) 설정을 계기로 ‘기후기술’을 반드시 확보해야 할 대상으로 설정
- 8대 에너지신산업 정책 로드맵(2015, 4월 경제관계장관회의)에서 제로에너지 빌딩(주관: 국토부, 협조: 산업부)에 대해 추진하기로 결정
- RIO+20 정상회의에서 채택된 2014년 지속가능발전목표 SDG의 16개 중점분야 중 에너지, 지속가능한 도시 및 인간정주가 포함되며, 정부는 2017년 패시브하우스, 2025년 제로에너지 수준의 건축물 확보 추진
- 에너지신산업 육성 특별법 제정, 온실가스 감축 목표 달성을 위한 ‘2030 온실가스 감축 로드맵’, ‘2050 저탄소 발전전략’ 등 수립 중에 있으며, 적극적?목적의식적인 기후 기술 개발과 자발적 채택을 유도하는 기술정책 수립·추진이 중요
- 유엔 산하 ‘기후변화에 관한 정부간 패널(IPCC)’의 2014년 연구에 따르면 2050년 건축물과 에너지 사용 설비 증가로 에너지 소비가 50% 이상 증가할 것으로 예상되며, 국내의 경우도 건축물은 전체 에너지 사용량의 20% 이상을 차지하며, 향후 40% 수준까지 늘어날 것으로 예상함
2) 기술적 관점
- (축열) 건축물은 한 번 짓고 나면 최소 30년 이상 유지되기 때문에 초기에 에너지 성능을 높여 놓으면 그 효과가 장기간 누적되는 효과가 있어 에너지 효율 증대를 위한 기술 개발이 필요
- (흡음) 도시로의 인구 밀집으로 고층형 건물이 많아짐에 따라 세대 간 갈등이 증가하며, 대표적으로 예로 층간소음은 단순한 마찰이 아닌 공동체의 갈등과 사회 범죄로 확대됐음. 정부차원의 문제해결을 위해 2014년 공동주택 층간소음의 범위와 기준에 관한 규칙(시행 2014.6.3.)이 제정되었고 기술적 뒷받침이 필요
- (유해물질 흡착 및 항균) 새집증후군(Sick house syndrome; SHS) 문제가 2000년대 초반부터 언론에 집중적으로 부각되면서 실내공기 오염 및 건축자재에 대한 관심이 증가되고 있고, 최근 미세먼지와 곰팡이 서식 등에 문제 해결을 위한 기술적 대응이 필요
- (인증) 친환경 건축자재에 대한 인증제도가 한국공기청정협회 및 친환경상품진흥원 등에서 시행되면서 건축자재의 환경친화성에 대한소비자의 요구에 부응하고 있음
최종목표 1) 연구개발의 최종 목표
- 산업광물 나노분말 경량화 기술을 이용하여 제로에너지 건축물을 위한 바닥 축열재 및 건축 내장재 상용화 기술 개발
- 환경 유해물질 흡착, 흡음, 단열, 축열 기능 재료원 개발과 연계한 시제품 제작

2) 세부 목표
- 산업광물의 복합기능 향상을 위한 2차 처리기술 및 내장재 제조 기술개발
- 에너지 효율 30% 향상, 소음·진동 20% 저감을 달성
- 자동 수평 기능을 가진 축열층 모르타르 시제품 개발
- 복합기능(축열, 단열, 소음·진동 흡수, 항균, 탈취) 기능의 친환경성 벽면/천장 내장재 실용화
연구내용 및 범위 1) 연구개발의 필요성
a. 경제성 있는 친환경적 내장재의 고효율의 복합 재료의 개발
- 국가 8대 에너지신산업 정책 로드맵(제로에너지 빌딩) 정책에 따라 높은 효율의 축열 기능을 가진 내장재의 필요성이 제기되고 있고, 실행 방안으로 다수의 단열재 개발과 상용화 되었으나 경제성에 매우 취약한 실정이며, 적용 범위가 제한되어 범용 복합기능 내장재의 개발이 필요함
- 과거 국내의 건축 내장재 기술개발은 주로 환경오염물질(포름알데이드, VOCs, 라돈 등)에 집약되어 있었으나, 최근 들어 환경개선과 유지비용 절감을 위한 고에너지 재료 층간소음 분야에 기술 투자가 이동 중이나 시공기술의 연구개발에 치우쳐 있는 실정으로 재료분야의 기술개발이 시급함
- 해외의 경우, 친환경적인 소재를 사용하여 환경오염물질의 방출은 미연에 방지하고, 흡방습 기능, 악취 제거와 같은 다양한 기능을 갖는 내장재의 개발을 지속적으로 추진하여 세계 건축 재료 시장을 선점하고 있어 수입대체 효과는 물론 수출경쟁력 확보를 위해서 건축 재료 분야 기술개발이 필요
b. 상용화 제품의 기술적인 보완과 친환경적인 기능성을 증대가 필요
- 에너지 효율과 층간소음 저감을 위한 연구개발과 상용화된 다양한 제품군이 있으나 이 분야의 연구의 필요성과 기술적인 완성도를 필요로 하고 있음.
- 연구진은 친환경 재료에 관련된 사전연구를 통해 기능성 증대를 위한 연구와 시제품 개발 단계의 정량적 성과를 도출하였고, 연구기간 중 건축물 내장재 중 바닥, 벽면, 천정 부분의 상품과 시공매뉴얼 제작과 현장 조건의 시공을 통해 사업화를 모색할 것임


2) 연구내용 및 범위
a. 연구내용
- 기능성 산업광물의 전/자기적 특성과 양이온교환능 개선을 위한 나노분말 제조 및 경량기포 배합기술을 적용기술 개발
- 2차 처리기술(소성, 결합재, 결합촉매)을 활용한 기능성 증대
b. 연구범위
- (1차년) 에너지 효율 증대 및 자동 수평기능 축열층 모르타르 제품 실용화
- (2차년) 재료의 흡착과 압축강도를 높인 복합기능 벽면 내장재(미장재료, 패널) 시제품의 실용화
- (3차년) 재료의 부착강도를 강화한 복합기능 천장 내장재 시제품의 실용화
- 연구개발 1차년부터 현장 조건을 반영한 실대형 모형을 구축하고 기능성 및 개선점 보완과 성능을 검증
- 시공 및 유지관리 편의성, 기존 탄산염계 시멘트와의 경쟁, 기업화를 위한 경제성을 고려한 제조 기술 개발
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용의 구분, 연구개발목표, 연구개발 내용 및 방법 정보제공
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
3차년도 1차년도 개발목표 : 건축물 바닥 재료 개발
- 핵심기술 : 나노분말/경량기포, 무기수용성 결합촉매 제조
- 주요 기능 설정 : 기능성 경량재료 개발, 결합촉매에 의한 강도 및 내구성 개선, 경제성 및 시공 편의성 개선
- 시제품/실대형 모형 시험 : 바닥용 축열재 모르타르
- 성과지표 : 난방에너지 30% 절감, 소음/진동 20% 감소, 자동 수평기능

1) 개발 내용 및 범위
- 기능성 산업광물의 결합력, 축열, 유해물질 흡착, 소음·진동 흡수율 기능 향상
- 결합촉매 최적배합 매뉴얼 제작
- 바닥용 내단 열 축열층 모르타르 제조 및 시공 매뉴얼 제작
- 현장 조건 반영 성능비교를 위해 실대형 모형 제작 및 실용화 성능 평가
2) 주관 및 공동기관의 주요 연구 내용
- 주관연구기관 : 바닥 모르타르 시제품 제작
- 참여기관1 : 기능성 산업광물 제조 기술 개발
- 참여기관2 : 바닥 저변형 고강도 경량기포 축열재 제조 기술 개발
- 참여기관3 : 바닥 시제품 내구성 평가
연구성과 기술적 기대성과 - 나노 분야 및 항균제 산업, 바이오 세라믹, 내외장재 등의 다양한 분야에 접목함으로써, 환경친화형 고부가가치 소재의 초석을 마련할 것으로 기대
- 나노분말 및 저변형 고강도 경량기포를 이용한 건축 자재 제조 기술 확보
- 친환경 산업광물의 기능성 향상을 위한 2차 처리기술(상대적 저온 소성변형) 개발
- 건축물의 에너지 효율 증가(난방에너지 효율 30% 상승), 소음/진동 20% 저감으로 층간소음 완화
사회 경제적 파급효과 1) 경제적ㆍ산업적 측면
- 현재 국내의 기능성 건축자재 및 소재의 경우를 보면, 내장재용 습도조절기능 재료를 거의 전량 수입에 의존하고 있는 바, 앞으로 수입 대체를 통하여 웰빙 소재산업의 활성화가 가능
- 친환경 건축자재의 생산과 시공을 통한 건강한 주거환경 구축으로 국민건강의 증진은 물론 경제적 부가이윤 창출과 국가 경쟁력 제고
- 나노분말 제조기술, 고강도 경량기포, 고효율 바닥 축열재 등을 망라한 다양한 기술의 연계 및 활용으로 건축자재 산업의 활성화를 도모함
- 고효율, 저비용의 건축 내장재의 상용에 따라 건축산업 전반에 걸쳐 비용 절감이 이루어짐
- 건축재료 원가절감을 통하여 사회경제적 부담도 줄이고 기능성 재료의 도입으로 건강한 거주공간을 구현에 기여
2) 사회적 측면
- 건설재료 분야의 사업화를 통한 직접 고용과 기술의 파급으로 인한 관련 사업 고용 증대를 촉진하며, 연구개발, 제조, 유통, 시공 분야 등 다양한 일자리 창출에 기여
3) 환경적 측면
- 선진국 기술수준의 고효율 건축 내장재의 소재개발과 응용연구가 이루어짐으로써 실내공간의 유해물질 제거와 항균, 탈취 등이 가능하여 새집증후군 현상을 개선
- 공동주택 및 다중이용시설에서 발생되는 결로현상 방지를 위한 기능성 건축자재 기술 확보를 통하여 사후처리에서 사전처리 방식으로 실내 습도유지 방법을 전환하는 효과가 기대됨
활용방안 1) 필수법안 통과 가능한 자재의 확보
- 2010년 12월「청정건강주택 건설기준」의 시행으로 인해 항균, 탈취, 흡착 성능을 동시에 갖는 기능성 건축 내장재로 시공시간을 줄이고 간소화, 비용저감, 고효율의
효과를 확보
- 복합기능의 축열재 및 내장재 실용화 기술은 패시브하우스, 제로에너지 수준의 건축물 확보 사업에 활용

2) 개발기술의 복합기능은 거주 환경 개선과 공동체 갈등해소에 활용됨
- 유해물질 흡착/분해, 흡방습 기능성 소재 및 제품 개발을 통해 흡착을 통한 유해 화학물질을 제거
- 신축 공동주택의 욕실, 주방 및 다용도실의 수분 사용이 잦은 곳에서의 습기조절 기능에 활용
- 도서관, 미술관 및 서고 등과 같이 고가의 보관을 요하는 곳에서의 적정습도 유지 및 결로에 의한 보존물 훼손 방지에 활용 가능
- 아파트, 일반주택, 사무실, 학교 등 현재의 각종 건축물의 세균 및 곰팡이 등 미생물을 제어하는데 활용
- 흡음 기능은 사회적 갈등을 유발하는 층간소음 해소를 위한 기술로 활용
핵심어
핵심어의 구분, 핵심어, 핵심어1~핵심어5 정보제공
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 건축내장재 결합촉매 축열 나노분말 경량기포
영문 Interior materials Combinatorial catalysis Thermal energy storage Nanopowder Foaming agent
최종보고서
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