| 연구개발개요 |
○ 현재까지 모듈러 건축과 관련된 기존 연구결과로 시공된 중·저층의 유닛 모듈러 주택은 보급 및 시장규모를 확보하는 데 한계를 안고 있다. 그 이유로는 현재 국내에 도입되어 적용되는 공법의 경우, 기존 외국기술과의 차별성이 크지 않고 특히, 중고층 건축물에 적용하기 위한 모듈 계획, 안전성 및 시공성, 바닥충격음에 의한 층간소음, 내화성능 등 해결되어야 할 여러 가지 기술적 문제가 있다. 따라서, 차별화된 고층형 구조 기술, 자재 및 제작의 표준화와 시공의 효율성을 극대화 시킬 수 있는 중고층형 유닛 모듈 공법 주택의 개발이 필요한 상황이다. 최적의 구조 및 모듈 계획, 구조 안전성 확보, 친환경 성능확보, 자재 및 부품의 제작과 시공의 효율성을 극대화 시킬 수 있는 새로운 개념의 중·고층형 유닛 모듈러 건설기술에 대한 연구개발이 요구되고 있다. 특히, 현재 국내 건축법 규정에 의한 중·고층형 모듈러 주택(12층 초과)의 내화 관련 기준에 따른 3시간 내화구조 인정의 경우 실제 적용에 있어 해결할 부분들이 다소 많은 것으로 나타났다. ○ 현재 국내의 경량벽체 시장은 석고보드, 경량기포콘크리트 블록, 압출성형경량콘크리트패널, 발포폴리스티렌 경량콘크리트패널 등을 주재료로 하여 요구 성능에 따라 선택적으로 경량벽체 시스템이 구성되고 있다. 그러나 모듈러에 사용되는 경량벽체의 경우, 방화석고보드(내화구조 인정을 위함) 적용으로 이에 대한 요구 성능이나 성능 기준 등에 대한 인식이 미미하고 다소 종합적인 평가로 진행되는 실정이다. ○ 현재 국내에 적용되는 모듈러 주택 혹은 건축물의 경우, 건축법규 및 정부 추진 정책을 모두 적용해 연구 및 시공이 이루어지고 있다. 즉, 벽체의 단열성능 또한 패시브하우스 성능을 만족하는 0.15W/㎡K의 열관류율에 도달해야 한다. 그러나 이론적인 계산으로도 외부에 100T 이상의 단열재가 시공되어야 하며, 이것은 결국 건축면적 제한에 따른 내부 공간의 협소함으로 나타나게 된다. ○ 따라서, 본 연구에서는 앞서 제시한 중·고층형 모듈러 건축물의 문제 해결을 위해 라멘식(적층)구조의 중·고층(12층 초과)모듈러 벽체에 적용할 수 있는 3시간 내화인정 구조를 만족하는 내화 벽체 거푸집 시스템과 열관류율 성능 향상에 기여할 수 있는 경량 단열 콘크리트 벽체를 개발하여 적용하고자 한다.
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| 최종목표 |
○ 중·고층 라멘식 모듈러 시공을 위한 3시간 내화구조 인정 벽체 거푸집 시스템 기술개발 - 13층 이상의 모듈러 공법 적용을 위한 3시간 내화구조 인정용 벽체 거푸집 시스템 개발 (칼슘계 보드 적용 거푸집 시스템 개발) ○ 모듈러 적용 벽체의 경량성, 단열성 향상 벽체 제작 기술개발 - 기존 모듈러 벽체 대비 단위중량 감소, 단열성이 향상된 모듈러용 비구조 벽체 개발(최적 배합도출) - 3시간 내화구조 인정용 거푸집 시스템 일체화 자재 생산을 위한 공법 및 구법 개발
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| 연구내용 및 범위 |
○ 1차년도<주관연구개발기관> 1) 칼슘계 재료의 물리적·화학적 특성 검토 - 칼슘계 재료의 물리적·화학적 특성 검토 : 입도 및 밀도, 골재형상 등에 따른 칼슘계 재료 특성 정량화 : PSA, TGA, GC, SEM, XRD, XRF, MIP 등 사용재료 종류 및 형상에 따른 재료분석 2) 칼슘계 재료를 활용한 내화재료 최적 배합설계 - 3시간 내화성 확보를 위한 내화재료 배합설계 : 무기계 바인더 적용을 통한 내화재 최적 배합설계 : 차열성, 차염성, 가스유해성 등 내화재 성능 평가(현행 KS 2시간 내화 시험기준) : 이산화탄소 발생에 따른 소화 성능에 관한 고찰 3) 3시간 내화구조 인정 모듈러 벽체용 거푸집 설계 - 개발 경량 단열 콘크리트 타설용 모듈러 벽체 거푸집 설계 - 기존 구조부 내화피복 방안 검토<공동연구개발기관> 1) 라멘식 적층형 모듈러 벽체용 경량 단열 콘크리트 사용 골재 검토 - 국내외 생산 경량 골재의 물리적·화학적 특성 검토(기존 문헌 고찰 포함) - 경량 골재의 강도 및 단열 특성 검토 : 최적 경량 골재 도출 2) 선정된 경량 골재를 적용한 최적 배합 도출 - 경량 단열 콘크리트의 열전도율 특성 검토 - 경량 단열 콘크리트의 단위 중량 검토 - 경량 단열 콘크리트의 밀도 및 강도특성 검토 3) 벽체 타설 실험을 통한 골재 분산 검토 및 혼화제 개발(검토) - 경량 골재의 재료 분리 방지를 위한 최적 점성 혼화제 개발 및 적용 - 경량 골재의 단위면적당 최적 분포를 위한 분산제 적용 및 검토 - 선정 경량 골재의 특성 및 정량적 목표에 따른 최적 혼화제 적용량 도출 ○ 2차년도<주관연구개발기관> 1) 거푸집 설계에 따른 공법 및 구법 검토 - 라멘식 모듈러 기둥 및 보에 설치되는 거푸집 공법 및 구법 검토 2) 시스템 거푸집의 내화재 타설 공법 및 시공성 검토(특기시방서 제작) - 내화구조 인정 시스템 거푸집의 내화재 타설 : 물-시멘트비 검토, 유동성 검토, 재료분리 및 내부 공극 검토 : 타설 후, 양생 조건에 관한 검토 및 거푸집 제작 존치 기간 등 특기 시방서 제작 3) 3시간 내화구조 인정 모듈러 거푸집 내부 경량 단열 콘크리트 결합성 검토 - 개발 경량 단열 콘크리트 타설에 따른 부착성능 개선 방안 도출 - 내화구조 인정 단열 벽체 시스템의 물리적 특성 및 열적 특성 검토<공동연구개발기관> 1) 칼슘계 내화재의 거푸집 타설의 공극분포 및 유동성 확보를 위한 혼화제 적용 검토 - 칼슘계 내화재의 거푸집 타설을 위한 최적배합 재검토 및 혼화제 적용 검토 - 거푸집 내부 밀도 및 단위 중량, 유동성에 대한 검토 2) 경량 단열 콘크리트 최적 배합 도출에 따른 공인인증 시험 및 시방서 - 단위용적질량, 열전도율, 겉보기 밀도 및 28일 재령 압축강도 공인인증 수행 - 경량 골재의 내부 분포 정도 검토(혼화제 사용량에 따른 수치 정량화) - 경량 단열 콘크리트의 최적배합 관련 시방서 작성 3) 3시간 내화구조용 거푸집 타설용 경량 단열 콘크리트의 점도 및 유동성 확보를 위한 혼화제 적용 검토 - 개발된 경량 단열 콘크리트를 굳지 않은 콘크리트 상태에서 개발 거푸집 타설 : 점도 및 유동성에 대한 검토 진행 : 혼화제 증감 여부에 대한 정밀 검토 수행 : 양생 조건 및 외부 환경 요인에 대한 고찰 - 내화 시스템 거푸집과 경량 단열 콘크리트 일체화를 위한 최적 혼화제 투입량 도출
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