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과제기본정보

건축물 해체기술 고도화 및 건축폐기물 자원화 기술 개발 기획1년차

사업개요
사업개요
사업명 국토교통연구기획사업 과제번호 21RDPP-C164412-01
국가과학표준분류 1순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건축시공기술 적용분야 건설업
2순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 건설안전 관리기술 실용화대상여부 비실용화
3순위 건설 교통 | 건설시공 재료 | 친환경 재생건설재료 과제유형 개발
과제명 건축물 해체기술 고도화 및 건축폐기물 자원화 기술 개발 기획
주관연구기관 한국건설기술연구원
총괄연구 책임자 성명 송태협
소속 한국건설기술연구원 직위 선임연구위원
전화번호 031-910-0114 FAX -
총 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-03-31
당해연도 연구기간 2021-04-01 ~ 2022-03-31

(단위:원)

년도별 비용
년도 정부출연금 기업부담금
현금 현물 소계
1차년도 150,000,000 0 0 0 150,000,000
과제기본정보
연구개발개요 ○ 기획 연구 추진배경
- 국내 노후건축물 증가에 따른 재건축/리모델링 공사의 급격한 증가
ㆍ 2019년 12월 현재 국내 건축물은 총 724만 여동에 이르고 있으며, 10년 전에 비하여 약 62만동, 9.4% 정도가 증가하였음
ㆍ 사용승인 후 30년 이상 된 노후건축물 비율은 2005년 29%에서 2019년 37.8%로 증가하였음
ㆍ 노후건축물은 내진설계 및 화재안전성능 등 건축 관련 안전기준이 부재했던 시기에 조성된 건축물로, 사용 과정에서 불법 용도변경?증축 등이 이루어지면서 안전에 더 취약해졌으며 붕괴 위험 또한 높음
ㆍ 이에 따라 건축물의 안전 확보 및 생활환경 개선을 목적으로 하는 재건축/리모델링 공사 증가
- 노후 건축물 증가에 따른 유지 및 해체공사 안전관리를 위한 대책 수립
ㆍ 건축물 해체과정에서의 안전관리의 부족, 규정화된 해체 공정의 미비로 인한 붕괴사고의 증가
ㆍ 해체공사를 위한 설계 ? 시공 ? 현장관리ㆍ감독 ? 사후 점검 등의 체계 개선 필요성 인식
ㆍ 국토교통부는 2019년 1월 건축물의 안전점검 방식을 개선하고 관리자의 책임을 강화하는 등의 '노후 건축물 안전관리 대책'을 발표하고, 3월에는 기존 건축물 안전정책을 담당하는 ‘건축안전과’ 신설
ㆍ 서울시, 잇따른 건축물 붕괴사고가 발생하자 ?서울특별시 건축 조례?를 개정하여 현장 안전관리 강화
ㆍ 건축물의 관리 범위를 확대 적용하는 ?건축물관리법? 제정되어 2020년 5월 1일 부터 시행
- 순환경제 구축을 위한 건설 폐기물 자원화 요구 증가
ㆍ 전 세계적으로 자원을 재활용한 순환경제 구축을 준비하고 있음
ㆍ 유럽은 자원이 채굴·생산과 소비를 거쳐 버려지는 단선형 경제(linear economy)에서 벗어나 제품의 높은 내구성ㆍ효율성과 재활용을 통해 자원이 경제시스템 내에 오래 머물도록 하는 순환경제로 전환해 환경에 주는 부담도 덜고 EU의 경쟁력도 강화하고자 하고 있음
ㆍ 우리나라도 자원을 효율적으로 이용하여 폐기물의 발생을 최대한 억제하고 발생된 폐기물의 순환이용 및 적정한 처분을 촉진하여 천연자원과 에너지의 소비를 줄임으로써 환경을 보전하고 지속가능한 자원순환사회 구축을 위하여 2018년 자원순환기본법 제정
ㆍ 국내 발생 폐기물의 소각ㆍ매립ㆍ해양투기 등의 한계 도달
ㆍ 우리나라는 국민 1인당 플라스틱 소비량 최상위 국가(98kg, 2016년), 1인당 건설폐기물 배출량 최대(1.6톤, 2018년)로 순환경제 구축이 시급한 상황임
- 분별해체공사 의무화
ㆍ 환경부는 연간 7,500만 톤 이상 배출되는 건설 폐기물의 효율적인 재활용을 위하여 2021년부터 공공발주 공사에 한하여 분별해체공사를 의무화하였음
ㆍ 분별해체공사의 의무화는 해체단계에서 건축자재의 성질이 같은 성상별 해체를 실시하여 이물질의 혼합을 최소화함으로써 재활용을 원활하게 하고 비용 절감을 통한 경쟁력이 있는 순환자원 공급에 목적이 있음
ㆍ 일본은 2001년부터 민간 및 공공발주를 구분하지 않고 건설리싸이클링법을 제정하여 80 m2 이상의 모든 해체 및 리모델링 건축물을 대상으로 분별해체 공사를 의무화하고 있음. 이에 따라 2002년 38.2%인 목재의 재활용률을 2018년 93%까지 높이는 성과를 이루었음
ㆍ EU 건설폐기물 관리 Protocol에서도 해체현장에서 분별해체와 분리 배출을 규정하고 있음
최종목표 본 기획과제는 해체건설 고도화를 통하여 안전한 해체현장 구현과 건설폐기물 완전 자원화를 위한 분별해체 공정 적용에 필요한 기반 기술 도출을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 다음과 같은 기술개발 기획 목표를 설정하였다.

○ BIM과 VR을 이용한 해체설계와 가상/원격제어 해체를 통하여 배출 폐기물의 적산을 디지털화 하고 위험공정의 가상해체를 통한 안전 확보 기술의 개발 기획
- 해체공사 안전 확보를 위한 위험해체공사 대상 가상해체를 위한 기술개발 방향
- 해체 단계 건설폐기물 배출량 산정을 위한 BIM 해체 설계 기획
- 도심지 밀집 지역의 친환경 안전 해체를 위한 해체 기술 적용 방안

○ 해체단계 성상별 종류별 분별해체와 분리배출을 통하여 이물질 함량을 최소화 함 으로써 건설폐기물의 완전 재활용을 위한 기반 구축에 필요한 기획
- 건축물 종류 및 성상별 분별해체 기술 개발 방향 도출
- 분별해체 공사의 자동화/무인화를 위한 장비 개발 방향 도출

○ 건설폐기물의 완전 자원화를 위한 인프라 구축 기술개발
- 순환골재 등 건설폐기물 품질 고도화를 위한 기술개발 및 인프라 구축 방향 기획
- 미활용 건설폐기물의 재활용 용도개발 및 품질확보 방안 기획
- 중앙정부·지자체·배출자·재활용산업·소비자 연계 순환 시스템 구축 방안
연구내용 및 범위 [연구개발 내용]
○ 1단계: 대내·외 환경 분석
- 국토해양 분야 정책/산업/기술 분석, Steep 분석, 미래 니즈 도출

○ 2단계: R&D 역량 및 현황 분석
- R&D 투자동향, 기술역량 분석, 선행연구, 중복성 분석, 기술이슈 및 니즈 파악

○ 3단계: 사업추진전략 수립
- SWOT 분석, 중점추진과제도출, 성과지표 및 목표, 추진전략 수립

○ 4단계: 기술개발 실행계획 수립
- 기술 구성 체계 및 세부 추진과제, 로드맵, 성능목표, 소요예산, 필요인력 수립

○ 5단계: 사업 운영계획 수립
- 사업 추진체계, 사업관리 및 성과 관리 방안, 단계/진도 평가, 성과물 실용화

○ 6단계: 사전타당성 검토
- 기술성/정책성/경제성 측면 검토, 종합분석 및 결론

[연구개발 범위]
○ 해체설계의 디지털화 및 가상해체 기술 개발 기획
- 해체공사 고도화를 위한 BIM·VR기반 가상해체 기술개발을 위한 기획
- BIM 설계 기반 폐기물 배출 정확도 향상 방안 기획
- 해체설계 및 사전 모의 해체를 위한 가상해체/원격제어 해체기술 개발
- 도심지 고밀집/고밀도 지역의 건축물 친환경 해체를 위한 해체 기술 수립 방안

○ 건축물 용도 및 구조 형식별 분별해체 기술개발 기획
- 건축물 분별해체 공사 적용 기술개발 및 분별해체 체계화 방향 설정
- 건설폐기물의 순환성 향상을 위한 효율적 인프라 구축 방안 기획
- 도심지 밀집 지역 친환경 해체를 위한 현장 관리 방향 설정
- 분별해체의 무인화·자동화 기술개발 방향

○ 건설폐기물 활용 고품질 순환자원 생산 기술 및 인프라 구축 방안 기획
- 순환골재 품질 고도화 기술개발 방안 기획
- 목재·PVC·합성수지·유리·유리섬유·보드류의 효율적 재활용 방안 기획
- 폐기물 재활용 효율성 향상을 위한 인프라 구축 방안 기획
- 배출·수집·자원화·재활용 전과정 연계한 순환 시스템 구축 기술 개발

○ 기관별 연구개발 내용 및 범위
- 주관연구개발기관(한국건설기술연구원) :
① 도심 지역의 친환경 해체기술개발
ㆍ 도심지 밀집 건축물의 진동/소음/분진 없는 친환경 안전 해체 기술 개발 방안
ㆍ 해체 건축물 대상 현장 실증화 방안 기획
② 분별해체 공사 정착을 위한 구체적 해체 방안 및 요소 기술 도출
ㆍ 해체현장 이물질 혼입 제로화를 위한 성상별 분별해체 기술
ㆍ 해체공법(건식,습식), 구조형식, 용도 등에 따른 분별해체 공사 요소 기술 도출
ㆍ 유해 폐기물 및 위험 폐기물의 안전 해체를 위한 장비 개발 방안(분별해체 장비 개발)
③ 고품질 자원 재활용 제품의 생산 기반 구축을 위한 기획
ㆍ 폐콘크리트 배출 유무기 이물질 혼입 최소화 방안
ㆍ 폐목재/합성수지 등 완전 재활용을 위한 인프라 구축 방안
ㆍ 재활용이 어려우며, 소각·매립 불가능 폐기물의 현장 해체 및 배출 방안
ㆍ 순환경제 구현을 위한 건설 폐기물 재활용 시스템 구축 방안(정부-지자체-재활용 및 생산 인프라)

- 공동연구개발기관(태성 SNI) :
ㆍ 해체계획 수립과 해체 시 발생되는 폐기물의 산정을 위한 BIM활용 해체설계 방안 도출
ㆍ BIM/VR을 활용한 가상/원격제어 해체 프로그램 개발 및 실증화 방안 도출
건설기술연구개발사업 주요내용
건설기술연구개발사업 주요내용
구분 연구개발목표 연구개발 내용 및 방법
1차년도 본 기획과제는 해체건설 고도화를 통하여 안전한 해체현장 구현과 건설폐기물 완전 자원화를 위한 분별해체 공정 적용에 필요한 기반 기술 도출을 목적으로 하고 있다. 이를 위하여 다음과 같은 기술개발 기획 목표를 설정하였다.

○ BIM과 VR을 이용한 해체설계와 가상/원격제어 해체를 통하여 배출 폐기물의 적산을 디지털화 하고 위험공정의 가상해체를 통한 안전 확보 기술의 개발 기획
- 해체공사 안전 확보를 위한 위험해체공사 대상 가상해체를 위한 기술개발 방향
- 해체 단계 건설폐기물 배출량 산정을 위한 BIM 해체 설계 기획
- 도심지 밀집 지역의 친환경 안전 해체를 위한 해체 기술 적용 방안

○ 해체단계 성상별 종류별 분별해체와 분리배출을 통하여 이물질 함량을 최소화 함 으로써 건설폐기물의 완전 재활용을 위한 기반 구축에 필요한 기획
- 건축물 종류 및 성상별 분별해체 기술 개발 방향 도출
- 분별해체 공사의 자동화/무인화를 위한 장비 개발 방향 도출

○ 건설폐기물의 완전 자원화를 위한 인프라 구축 기술개발
- 순환골재 등 건설폐기물 품질 고도화를 위한 기술개발 및 인프라 구축 방향 기획
- 미활용 건설폐기물의 재활용 용도개발 및 품질확보 방안 기획
- 중앙정부·지자체·배출자·재활용산업·소비자 연계 순환 시스템 구축 방안
[연구개발 내용]
○ 1단계: 대내·외 환경 분석
- 국토해양 분야 정책/산업/기술 분석, Steep 분석, 미래 니즈 도출

○ 2단계: R&D 역량 및 현황 분석
- R&D 투자동향, 기술역량 분석, 선행연구, 중복성 분석, 기술이슈 및 니즈 파악

○ 3단계: 사업추진전략 수립
- SWOT 분석, 중점추진과제도출, 성과지표 및 목표, 추진전략 수립

○ 4단계: 기술개발 실행계획 수립
- 기술 구성 체계 및 세부 추진과제, 로드맵, 성능목표, 소요예산, 필요인력 수립

○ 5단계: 사업 운영계획 수립
- 사업 추진체계, 사업관리 및 성과 관리 방안, 단계/진도 평가, 성과물 실용화

○ 6단계: 사전타당성 검토
- 기술성/정책성/경제성 측면 검토, 종합분석 및 결론

[연구개발 범위]
○ 해체설계의 디지털화 및 가상해체 기술 개발 기획
- 해체공사 고도화를 위한 BIM·VR기반 가상해체 기술개발을 위한 기획
- BIM 설계 기반 폐기물 배출 정확도 향상 방안 기획
- 해체설계 및 사전 모의 해체를 위한 가상해체/원격제어 해체기술 개발
- 도심지 고밀집/고밀도 지역의 건축물 친환경 해체를 위한 해체 기술 수립 방안

○ 건축물 용도 및 구조 형식별 분별해체 기술개발 기획
- 건축물 분별해체 공사 적용 기술개발 및 분별해체 체계화 방향 설정
- 건설폐기물의 순환성 향상을 위한 효율적 인프라 구축 방안 기획
- 도심지 밀집 지역 친환경 해체를 위한 현장 관리 방향 설정
- 분별해체의 무인화·자동화 기술개발 방향

○ 건설폐기물 활용 고품질 순환자원 생산 기술 및 인프라 구축 방안 기획
- 순환골재 품질 고도화 기술개발 방안 기획
- 목재·PVC·합성수지·유리·유리섬유·보드류의 효율적 재활용 방안 기획
- 폐기물 재활용 효율성 향상을 위한 인프라 구축 방안 기획
- 배출·수집·자원화·재활용 전과정 연계한 순환 시스템 구축 기술 개발

○ 기관별 연구개발 내용 및 범위
- 주관연구개발기관(한국건설기술연구원) :
① 도심 지역의 친환경 해체기술개발
ㆍ 도심지 밀집 건축물의 진동/소음/분진 없는 친환경 안전 해체 기술 개발 방안
ㆍ 해체 건축물 대상 현장 실증화 방안 기획
② 분별해체 공사 정착을 위한 구체적 해체 방안 및 요소 기술 도출
ㆍ 해체현장 이물질 혼입 제로화를 위한 성상별 분별해체 기술
ㆍ 해체공법(건식,습식), 구조형식, 용도 등에 따른 분별해체 공사 요소 기술 도출
ㆍ 유해 폐기물 및 위험 폐기물의 안전 해체를 위한 장비 개발 방안(분별해체 장비 개발)
③ 고품질 자원 재활용 제품의 생산 기반 구축을 위한 기획
ㆍ 폐콘크리트 배출 유무기 이물질 혼입 최소화 방안
ㆍ 폐목재/합성수지 등 완전 재활용을 위한 인프라 구축 방안
ㆍ 재활용이 어려우며, 소각·매립 불가능 폐기물의 현장 해체 및 배출 방안
ㆍ 순환경제 구현을 위한 건설 폐기물 재활용 시스템 구축 방안(정부-지자체-재활용 및 생산 인프라)

- 공동연구개발기관(태성 SNI) :
ㆍ 해체계획 수립과 해체 시 발생되는 폐기물의 산정을 위한 BIM활용 해체설계 방안 도출
ㆍ BIM/VR을 활용한 가상/원격제어 해체 프로그램 개발 및 실증화 방안 도출
연구성과 기술적 기대성과 - (해체공사 디지털화, 원격제어를 통한 안전성 확보)
ㆍ 해체설계 기술의 체계화를 통하여 건축물 관리법에서 규정한 해체계획의 수립, 해체현장의 안전관리를 위한 기술
ㆍ 가상해체기술/원격제어 해체기술을 통하여 해체공사의 안전성 향상
ㆍ 해체현장 별 배출 폐기물 산정의 정확성 향상

- (건축물 분별해체 기술)
ㆍ 건축자재 성상 및 종류별 해체기술의 정립
ㆍ 해체현장 건설자재의 이물질 함유 제로화 기술 구축
ㆍ 건설폐기물 재활용 제품의 품질 향상 기여

- (건설폐기물 자원화 기술)
ㆍ 순환골재 고품질화를 통한 천연골재 대체기술 축적
ㆍ 목재, 합성수지의 물질 재활용 비율 향상을 위한 용도 개발
ㆍ 폐유리의 재활용 향상을 위한 현장 이물질 제거 기술 및 물질 재활용 기술 향상
사회 경제적 파급효과 - (해체공사 디지털화)
ㆍ 노후건축물 증가에 따른 해체공사의 증가, 해체현장 안전 및 환경관리 증가에 따른 기술의 축적 필요
ㆍ BIM 및 VR을 이용한 가상해체 기술의 개발을 통한 국외 기술의존도 탈피
ㆍ 도심지 밀집 건축물 등 고밀도 건축물의 친환경 해체를 위한 새로운 해체기술의 확보(예: 발파기술 도입 시 해외기술의존도 매우 높고 이에 따른 비용 지불 높음)

- (건축물 분별해체 기술)
ㆍ 국내 건설산업 규모 160조원/년 규모이며, 이중 건축산업의 비율은 83%를 점유하고 있음. 이러한 건축물 생산에 많은 건축자재 필요
ㆍ 신규 건설산업은 기존 노후건축물 해체를 기반으로 하고 있음
ㆍ 해체-신축 단계에서 고품질 자원 재활용 제품의 생산과 공급을 위하여 해체단계 이물질 함유 최소화 필요
ㆍ 폐콘크리트 전량을 재활용 할 경우 국내 콘크리트용 골재 공급량의 10% 대체 가능(약 2,300만 m3)

- (건설폐기물 자원화 기술)
ㆍ 순환경제, 탄소중립 2050 달성을 위한 기술로 활용 가능
ㆍ 순환골재의 경우 전국 약 500여개 재활용 업체가 있으며, 이러한 업체의 기술력 향상을 통한 자원화 기반 구축 가능. 목재, 수지, 유리 등으로 확대 필요
ㆍ 품질 고도화를 통한 경쟁력 강화로 천연 제품 또는 신규 제품과 경쟁 가능한 품질 확보

- (해체공사 디지털화)
ㆍ 해체공사의 인식개선 효과 ? 전체 건설공사에서 중요도 상승
ㆍ 해체공사가 독립적인 전문 건설업종으로 성장할 수 있는 기반 마련 ? 현재는 비계구조물, 항타 등과 동일 업종으로 분류되어 있음

- (건축물 분별해체 기술)
ㆍ 폐기물 최종 처리 방식의 개선이 필요함 ? 수도권 매립지 반입 금지, 소각장 확보 불가능 ? 따라서 최종 처리에 대한 인식의 개선 필요
ㆍ 폐기물의 최종 처리 → 재활용 인식 부여
ㆍ 재활용을 위한 기본 기술의 공급 가능

- (건설폐기물 자원화 기술)
ㆍ 자원화를 위한 “중앙정부-지자체-민간-시민”이 순환의 주체가 되는 자원순환 시스템의 구현
활용방안 [연구개발 성과 활용내용]
○ 연구사업의 기본 방향 설정
- 과제의 필요성, 수요 예측에 활용
- 과제 후보과제 연구개발 대상 및 범위 도출에 활용
- 과제의 적정 예산 검토에 활용

○ 연구사업의 공모 및 수행
- RFP 도출 및 제안 평가에 활용
- 연구진행 과정의 성과 측정에 활용

○ 국가정책 연계
- 건설산업 고도화 및 순환경제 구축을 위한 각종 국가정책 수립 기초자료 활용
- 탄소중립을 위한 국토교통 2050 기여
핵심어
핵심어
핵심어 핵심어1 핵심어2 핵심어3 핵심어4 핵심어5
국문 분별해체 해체설계 자원순환 가상해체 고품질 재활용
영문 Classification dismantling Dismantling design Resource circulation Virtual dismantling High-quality recycling
최종보고서
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