우리나라는 산업의 발전과 더불어 에너지 소비가 크게 증가하였지만 에너지 자원이 매우 부족하기 때문에 수요의 97% 이상을 수입에 의존하고 있다. 에너지 총 수입액은 2007년 908억 달러, 2008년 1,048억 달러, 2009년에는 1,415억 달러에 달했다. 또한, 원유 수입 세계 7위, 에너지 소비량 세계 10위를 기록하면서 온실가스 배출량 세계 9위라는 명예롭지 못한 자리를 차지하게 되었다. 김재성, 그린플랜트를 위한 단열재의 효율적 활용, News & information for chemical engineers, 29권, 1호, pp.77∼84, 2011 이에 정부는‘저탄소 녹색성장 기본법’을 제정하여 시행에 나서는 등 국가 총체적 차원에서 에너지 절감, 온실가스 저감을 위한 노력을 기울이고 있다. 이와 같은 배경에서 건물 부문의 에너지 소비 및 탄소 저감을 위한 하나의 방편으로 여러 종류의 단열재가 연구, 보고되고 있다. 건물에 사용되는 단열재는 경량성과 단열성능이 우수한 스티로폼이나 ...
우리나라는 산업의 발전과 더불어 에너지 소비가 크게 증가하였지만 에너지 자원이 매우 부족하기 때문에 수요의 97% 이상을 수입에 의존하고 있다. 에너지 총 수입액은 2007년 908억 달러, 2008년 1,048억 달러, 2009년에는 1,415억 달러에 달했다. 또한, 원유 수입 세계 7위, 에너지 소비량 세계 10위를 기록하면서 온실가스 배출량 세계 9위라는 명예롭지 못한 자리를 차지하게 되었다. 김재성, 그린플랜트를 위한 단열재의 효율적 활용, News & information for chemical engineers, 29권, 1호, pp.77∼84, 2011 이에 정부는‘저탄소 녹색성장 기본법’을 제정하여 시행에 나서는 등 국가 총체적 차원에서 에너지 절감, 온실가스 저감을 위한 노력을 기울이고 있다. 이와 같은 배경에서 건물 부문의 에너지 소비 및 탄소 저감을 위한 하나의 방편으로 여러 종류의 단열재가 연구, 보고되고 있다. 건물에 사용되는 단열재는 경량성과 단열성능이 우수한 스티로폼이나 폴리우레탄, 폴리에틸렌, PVC, 고무 등의 고분자 물질을 발포시킨 유기계 단열재와 미네랄울과 같은 섬유형 단열재, 그리고 불연성의 무기계 단열재 등으로 구분된다. 유기계 단열재는 경량성과 단열성이 우수하지만 화재에 취약하고, 섬유형 단열재는 흡습성이 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 단열성능을 향상시킴과 동시에 내화성능이 우수한 경량 무기계 단열재의 사용이 증가하고 있으며 특히 건축물의 경량화 및 고층화에 따라 그 중요성은 점점 대두되고 있다. 무기계 재료인 경량기포콘크리트는 시멘트 슬러리에 기포를 도입하여 열전도율을 낮춘 경량콘크리트로써 단열성능이 뛰어나 건물의 열적 효율을 향상시켜 에너지 절약 효과를 기대할 수 있으며 내화성능이 우수하여 화재 시 인명 및 재산 피해를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 경량기포콘크리트는 공극의 도입 방법에 따라 크게 선발포 방식과 후발포 방식으로 나누어진다. 후발포 방식의 대표 제품인 ALC(Autoclaved Light -weight Concrete)는 고온 고압 조건의 양생에 의해 석회와 실리카의 수열합성 반응을 통해 얻어지는 Tobermorite 수화물을 이용한 공장 제품이다. 하지만 알루미늄 파우더의 반응을 통한 발포, 공극의 형상 및 분포 등의 관리가 어렵고, 밀도의 범위가 3종류로 제한되어 있어 적용 용도가 다양하지 못한 단점이 있다. 반면 본 연구에서 대상으로 하는 선발포 방식에 의한 기포콘크리트는 강도 및 단열 특성이 ALC에 비하여 다소 열세이지만 밀도의 범위를 0.7 t/㎥ 이상의 영역까지 확대할 수 있어 다양한 용도로 사용하는 것이 가능하다. 또한 선발포 방식은 현장 타설에 손쉽게 적용할 수 있고 ALC와 같은 양생방법을 이용할 경우 공장제품으로도 적용할 수 있는 장점이 있다. 선발포 방식으로 제조된 기포콘크리트의 특성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 기포제이다. 기포제는 친수기와 소수기로 이루어진 분자에 의해 액체의 표면장력을 낮춰 기포를 발포하기 위해 사용되는 혼화제로써 원료에 따라 종류가 분류되고 소수기의 사슬 구조 등의 차이에 의해 표면장력과 점도 특성이 변화된다. 표면장력과 점도는 기포 구조와 액체의 특성을 변화시키는 주원인으로 기포콘크리트의 제조에 있어서 매우 중요한 인자이다. 이러한 특성은 기포의 발포율, 형상과 크기 및 기포의 안정성에 영향을 준다. 그러나 선발포 방식의 기포콘크리트 제조용 기포제에 대한 연구는 미흡한 편이다. 기존의 연구 경향은 기포콘크리트의 물리, 역학적 특성 및 혼화재 사용에 따른 특성 검토가 주를 이루고 있다. 하지만 기포제 종류에 따른 기포의 특성을 검토하여 기포콘크리트에 미치는 영향을 연구한 사례는 전무하며 현장에서의 품질관리는 과학적인 지식에 근거하기 보다는 단지 경험에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 에너지 절감이 그 어느 때보다 절실한 시점에서 최적의 단열재를 개발하기 위한 연구로서, 선발포 방식으로 제조되는 기포콘크리트를 대상으로 기포제 종류에 따른 표면장력, 점도, 발포율 등의 재료 특성을 검토하고, 이를 기포콘크리트에 적용하여 경화체에 미치는 물리, 역학적 특성 및 열적 성능을 파악하여 선발포 방식으로 제조되는 경량기포콘크리트 단열재 개발에 필요한 기초 자료를 제시하고자 한다.
우리나라는 산업의 발전과 더불어 에너지 소비가 크게 증가하였지만 에너지 자원이 매우 부족하기 때문에 수요의 97% 이상을 수입에 의존하고 있다. 에너지 총 수입액은 2007년 908억 달러, 2008년 1,048억 달러, 2009년에는 1,415억 달러에 달했다. 또한, 원유 수입 세계 7위, 에너지 소비량 세계 10위를 기록하면서 온실가스 배출량 세계 9위라는 명예롭지 못한 자리를 차지하게 되었다. 김재성, 그린플랜트를 위한 단열재의 효율적 활용, News & information for chemical engineers, 29권, 1호, pp.77∼84, 2011 이에 정부는‘저탄소 녹색성장 기본법’을 제정하여 시행에 나서는 등 국가 총체적 차원에서 에너지 절감, 온실가스 저감을 위한 노력을 기울이고 있다. 이와 같은 배경에서 건물 부문의 에너지 소비 및 탄소 저감을 위한 하나의 방편으로 여러 종류의 단열재가 연구, 보고되고 있다. 건물에 사용되는 단열재는 경량성과 단열성능이 우수한 스티로폼이나 폴리우레탄, 폴리에틸렌, PVC, 고무 등의 고분자 물질을 발포시킨 유기계 단열재와 미네랄울과 같은 섬유형 단열재, 그리고 불연성의 무기계 단열재 등으로 구분된다. 유기계 단열재는 경량성과 단열성이 우수하지만 화재에 취약하고, 섬유형 단열재는 흡습성이 문제점으로 지적되고 있다. 따라서 단열성능을 향상시킴과 동시에 내화성능이 우수한 경량 무기계 단열재의 사용이 증가하고 있으며 특히 건축물의 경량화 및 고층화에 따라 그 중요성은 점점 대두되고 있다. 무기계 재료인 경량기포콘크리트는 시멘트 슬러리에 기포를 도입하여 열전도율을 낮춘 경량콘크리트로써 단열성능이 뛰어나 건물의 열적 효율을 향상시켜 에너지 절약 효과를 기대할 수 있으며 내화성능이 우수하여 화재 시 인명 및 재산 피해를 최소화 할 수 있는 장점이 있다. 경량기포콘크리트는 공극의 도입 방법에 따라 크게 선발포 방식과 후발포 방식으로 나누어진다. 후발포 방식의 대표 제품인 ALC(Autoclaved Light -weight Concrete)는 고온 고압 조건의 양생에 의해 석회와 실리카의 수열합성 반응을 통해 얻어지는 Tobermorite 수화물을 이용한 공장 제품이다. 하지만 알루미늄 파우더의 반응을 통한 발포, 공극의 형상 및 분포 등의 관리가 어렵고, 밀도의 범위가 3종류로 제한되어 있어 적용 용도가 다양하지 못한 단점이 있다. 반면 본 연구에서 대상으로 하는 선발포 방식에 의한 기포콘크리트는 강도 및 단열 특성이 ALC에 비하여 다소 열세이지만 밀도의 범위를 0.7 t/㎥ 이상의 영역까지 확대할 수 있어 다양한 용도로 사용하는 것이 가능하다. 또한 선발포 방식은 현장 타설에 손쉽게 적용할 수 있고 ALC와 같은 양생방법을 이용할 경우 공장제품으로도 적용할 수 있는 장점이 있다. 선발포 방식으로 제조된 기포콘크리트의 특성에 가장 큰 영향을 미치는 것은 기포제이다. 기포제는 친수기와 소수기로 이루어진 분자에 의해 액체의 표면장력을 낮춰 기포를 발포하기 위해 사용되는 혼화제로써 원료에 따라 종류가 분류되고 소수기의 사슬 구조 등의 차이에 의해 표면장력과 점도 특성이 변화된다. 표면장력과 점도는 기포 구조와 액체의 특성을 변화시키는 주원인으로 기포콘크리트의 제조에 있어서 매우 중요한 인자이다. 이러한 특성은 기포의 발포율, 형상과 크기 및 기포의 안정성에 영향을 준다. 그러나 선발포 방식의 기포콘크리트 제조용 기포제에 대한 연구는 미흡한 편이다. 기존의 연구 경향은 기포콘크리트의 물리, 역학적 특성 및 혼화재 사용에 따른 특성 검토가 주를 이루고 있다. 하지만 기포제 종류에 따른 기포의 특성을 검토하여 기포콘크리트에 미치는 영향을 연구한 사례는 전무하며 현장에서의 품질관리는 과학적인 지식에 근거하기 보다는 단지 경험에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 에너지 절감이 그 어느 때보다 절실한 시점에서 최적의 단열재를 개발하기 위한 연구로서, 선발포 방식으로 제조되는 기포콘크리트를 대상으로 기포제 종류에 따른 표면장력, 점도, 발포율 등의 재료 특성을 검토하고, 이를 기포콘크리트에 적용하여 경화체에 미치는 물리, 역학적 특성 및 열적 성능을 파악하여 선발포 방식으로 제조되는 경량기포콘크리트 단열재 개발에 필요한 기초 자료를 제시하고자 한다.
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