초록 ▼

우리에게 물질적 풍요로움을 가져 주었던 산업혁명 이후의 급격한 기술의 발달로 인하여 자원소비의 급격한 증가를 초래하였으며, 이로 인하여 온실가스 배출 증가와 기후변화 등과 같은 환경 문제가 초래하였다. 이러한 문제는 오늘날 지구사회의 지속가능한 발전을 위협하는 가장 민감하고 긴급한 국제협력 과제중의 하나로 인식되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로는 온실가스 배출 감소를 비롯해 지구 온난화를 방지하기 위한 다각적인 노력이 이루어지고 있으며, 산업생산 및 생활에 있어서 온실가스를 줄일 수 있는 녹색 성장의 중요성이 커지고 있다.

우리에게 물질적 풍요로움을 가져 주었던 산업혁명 이후의 급격한 기술의 발달로 인하여 자원소비의 급격한 증가를 초래하였으며, 이로 인하여 온실가스 배출 증가와 기후변화 등과 같은 환경 문제가 초래하였다. 이러한 문제는 오늘날 지구사회의 지속가능한 발전을 위협하는 가장 민감하고 긴급한 국제협력 과제중의 하나로 인식되고 있다. 이에 따라 전 세계적으로는 온실가스 배출 감소를 비롯해 지구 온난화를 방지하기 위한 다각적인 노력이 이루어지고 있으며, 산업생산 및 생활에 있어서 온실가스를 줄일 수 있는 녹색 성장의 중요성이 커지고 있다.
이러한 온실가스 배출감소에 대한 규제의 대표적인 국제협약으로서 유럽, 일본 등 교툐의정서를 채택한 선진국들은 2008-2012년 중 의무 감축국에 대해서만 온실가스를 감축하도록 의무하고 있다. 즉, 현재 우리나라는 교토의정서상의 비의무 감축국으로 편입되어 있으나 2013년 이후에는 온실가스 의무 감축 국으로 편입도리 가능성이 크므로, 미리 전 세계적인 환경 규제 강화에 능동적으로 대처할 필요가 있다.

목차 Contents

• 제출문 ... 3
• 목차 ... 5
• 표목차 ... 13
• 그림 목차 ... 20
• 제1장 연구개발과제의 개요 ... 37
• 제1절 연구개발의 필요성 ... 37
• 1. 건설 분야 저탄소·녹생성장의 필요성 ... 37
• 2. 건물 에너지 절약 대응방안 ... 39
• 3. 친환경 고효율 건물외피 시스템의 개발 필요성 ... 40
• 제2절 연구개발의 중요성 ... 42
• 1. 기술적 측면 ... 42
• 가. 제로 에너지 빌딩구현을 위한 단열성능이 향상된 외벽시스템 ... 42
• 나. 구조성능이 향상된 외벽시스템 ... 44
• 다. 공기단축을 위한 PC Curtain Wall공법의 재적용을 위한 핵심기술 ... 45
• 라. 난연 및 내화성능이 향상된 외벽시스템 ... 46
• 마. BIM 도구를 이용한 구조설계 ... 46
• 2. 경제·산업적 측면 ... 47
• 가. 단열성능 향상에 따른 경제적 효과 분석 ... 47
• 3. 사회문화적 측면 ... 49
• 가. 녹색성장에 대한 인식 및 기여 ... 49
• 나. 건축물의 미적 요구 수용 ... 49
• 제3절 연구개발의 목표 및 내용 ... 50
• 1. 연구개발 최종 목표 ... 50
• 2. 연차별 연구목표 및 내용 ... 51
• 가. 1차년도 ... 51
• 나. 2차년도 ... 54
• 다. 3차년도 ... 54
• 제2장 국내외 기술개발 현황 ... 56
• 제1절 국내 기술개발 현황 ... 56
• 1. 건축물의 단열 시스템 ... 56
• 가. 내단열 시스템 ... 56
• 나. 중단열 시스템 ... 58
• 다. 외단열 시스템 ... 59
• 2. 건축물 외단열 시스템의 종류 ... 60
• 가. 국외 사례 ... 60
• 나. 국내 외단열 시스템 ... 62
• 제2절 국외 기술개발 현황 ... 65
• 1. 중단열 시스템 개발 ... 65
• 가. 중단열 벽체 시스템의 개념 ... 65
• 나. 중단열 벽체 시스템의 전단연결재 ... 65
• 다. 중단열 외벽 시스템의 제작 ... 68
• 2. 중단열 시스템의 개발 연혁 ... 69
• 가. Lehigh 대학의 연구(2003.3) ... 69
• 나. Nebraska 대학의 연구(2010.3) ... 72
• 3. 중단열 외벽 시스템의 사례 ... 75
• 가. 중단열 시스템의 개요 ... 75
• 나. 중단열 외피시스템의 해외 사례 ... 76
• 제3장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 80
• 제1절 중단열 콘크리트 월패널을 이용한 PC 커튼월의 시스템화 ... 80
• 1. 커튼월패널의 설계 프로세스 구축 ... 80
• 가. 풍하중 산정 프로세스 ... 80
• 나. 지진하중 산정 프로세스 ... 100
• 다. 월패널 설계 부재력 산정 ... 104
• 라. 월패널 설계 부재력의 검증 ... 130
• 마. Wall Panel의 부재설계 프로세스 ... 173
• 2. 커튼월패널의 설계시스템 구축 ... 184
• 가. 설계 테이블 구축 ... 184
• 나. 설계 프로그램 개발 ... 188
• 3. 커튼월패널의 BIM 시스템 구축 ... 193
• 가. BIM 설계 템플릿 구축 ... 193
• 나. BIM Modeling 예제 ... 200
• 4. 결론 ... 205
• 제2절 중단열 콘크리트 월패널용 FRP 전단연결재 개발 ... 207
• 1. 개요 ... 207
• 2. 기존 연구 분석 ... 208
• 3. FRP 그리드 전단연결제 시제품 제작 및 성능평가 ... 210
• 가. GFRP 그리드 전단연결재 시제품 제작 개요 ... 210
• 나. GFRP 그리드 전단연결재 1차 시제품 실험 ... 212
• 다. GFRP 그리드 전단연결재 2차 시제품 실험 ... 215
• 라. 유리섬유 그리드형(GFRP 그리드) 전단연결재 3차 시제품 실험 ... 219
• 4. 결론 ... 221
• 제3절 중단열 콘크리트 월패널의 단위 전단성능 시험 ... 223
• 1. 서론 ... 223
• 가. 연구의 배경 및 목적 ... 223
• 나. 연구의 내용 및 범위 ... 224
• 2. 기존연구 고찰 ... 227
• 가. 일반사항 ... 227
• 나. 기존 연구결과에 의한 변수별 영향 평가 ... 227
• 3. 예비실험 ... 229
• 가. 일반사항 ... 229
• 나. 실험체 계획 ... 230
• 다. 실험체 제작 ... 234
• 라. 실험 방법 ... 235
• 마. 실험 결과 ... 236
• 바. 소결 ... 239
• 4. 본 실험 ... 240
• 가. 일반사항 ... 240
• 나. 실험체 계획 ... 240
• 다. 실험체 제작 ... 247
• 라. 실험 방법 ... 248
• 마. 실험 결과 ... 249
• 바. 소결 ... 277
• 5. 실험결과 분석 ... 278
• 가. 일반사항 ... 278
• 나. 경량콘크리트와 일반콘크리트에 의한 영향 ... 278
• 다. 단열재별 부착성능의 영향 ... 279
• 라. 단열재 두께의 영향 ... 284
• 마. 전단연결재의 배치에 따른 영향 ... 286
• 바. 전단연결재 매립길이의 영향 ... 288
• 사. 실험체 분류별 공칭전단강도 ... 289
• 아. 공칭전단강도 산정기법 제안 ... 291
• 자. 소결 ... 295
• 6. 결론 ... 296
• 가. 기존문헌 고찰 ... 297
• 나. 예비실험 ... 297
• 다. 본 실험 ... 298
• 제4절 중단열 콘크리트 월패널의 구조성능 실험 및 검증 ... 300
• 1. FRP 전단연결재 설계방법론 개발 ... 300
• 가. 전단흐름 (shear flow)의 이론적 고찰 ... 300
• 나. 전단흐름을 이용한 설계방법 ... 302
• 다. 중단열 월패널의 전단연결재 설계 범위 ... 318
• 라. 소결 ... 320
• 2. 중단열 콘크리트 월패널의 구조성능 실험 ... 322
• 가. 실험계획 및 일반사항 ... 322
• 나. 실험체 제작 ... 337
• 다. 실험 결과 및 분석 ... 343
• 라. 소결 ... 380
• 3. 중단열 콘크리트 월패널의 구조성능 영향 인자 분석 ... 383
• 가. 면내 전단력 전달 매커니즘 (Shear transfer mechanism) ... 383
• 나. 단열재 종류의 영향 ... 384
• 다. 표면거칠기의 영향 ... 387
• 라. 콘크리트 종류 ... 394
• 마. 소결 ... 398
• 4. 중단열 콘크리트 월패널의 전단흐름 강도 분석 ... 401
• 가. 보유 전단흐름 강도 (실험결과) ... 401
• 나. 실험체의 설계 전단흐름 강도 대비 요구 전단흐름 강도 ... 404
• 다. 사용성 만족을 위한 전단연결재 설계 보정계수 제안 ... 414
• 라. 소결 ... 417
• 5. 결론 ... 420
• 제5절 중단열 콘크리트 월패널의 FE 해석 검증 ... 428
• 1. 목표 및 추진 방향 ... 428
• 2. Midas-유한요소 프로그램 개요 ... 428
• 가. 해석 종류 ... 429
• 나. 부재 종류 ... 430
• 다. 재료모델 ... 432
• 3. 유한요소해석 모델 ... 432
• 가. 해성용 모델작성 개요 ... 432
• 나. 부재 및 메쉬 모델 방안 ... 433
• 다. 재료 특성 및 비선형 모델 방안 ... 436
• 4. 표면부착력 및 구속조건 ... 439
• 가. 표면부착력 ... 439
• 나. 구속조건 ... 442
• 다. 지점 조건 ... 442
• 5. 실험모델의 종류 ... 443
• 가. 실험 개요 ... 443
• 나. 가력하중 ... 444
• 6. 해석 및 결과분석 ... 445
• 가. 해석 방안 개요 ... 445
• 나. 해석모델의 메커니즘 분석 ... 446
• 다. 결과분석 ... 448
• 7. 결론 ... 489
• 제6절 중단열 외피스시템의 에너지 성능평가 ... 490
• 1. 외피의 단열성능 ... 490
• 가. 현행 내단열 공법의 외피시스템 개선 필요성 ... 490
• 나. 열교 현상 ... 491
• 다. 열교에 대한 진단 및 평가 ... 491
• 라. 열교 평가를 위한 TDR 개념 ... 492
• 마. 기존 외벽 시스템의 단열 성능 ... 494
• 2. 커튼월 대응형 경량 콘크리트 중단열시스템 단열 성능평가 ... 499
• 가. 해석의 개요 ... 499
• 나. 단열재 구성에 따른 열성능 ... 502
• 다. 열용량에 따른 열성능 ... 510
• 라. 전단연결재의 구성에 따른 열성능 ... 522
• 마. FRP 중단열시스템의 접합부 열성능 ... 529
• 바. unit 실험을 통한 단열 성능평가 ... 543
• 3. FRP 중단열시스템의 건물 에너지절감 효과 ... 553
• 가. 해석의 개요 ... 553
• 나. 해석 결과 ... 558
• 다. 연간 에너지 소비 해석 소결 ... 563
• 4. FRP 중단열시스템의 에너지소비 저감에 따른 LCC 경제성 평가 ... 564
• 가. LCC 경제성 평가 개요 ... 564
• 나. 외피 대안별 LCC 평가 ... 570
• 5. 결론 ... 577
• 가. FRP 중단열 패널의 구성 요소에 따른 열성능 평가 ... 577
• 나. FRP 중단열 패널의 구성 요소에 따른 에너지 성능 및 경제성 평가 ... 578
• 제7절 중단열 외벽시스템의 화재안전성능평가 ... 579
• 1. 외벽시스템 화재안전성능 평가방법 ... 579
• 가. 화재안전성능 평가개요 ... 579
• 나. 국외평가방법 ... 579
• 다. 국내평가방법 ... 582
• 2. 외벽시스템의 내화성능평가 ... 587
• 가. 내화성능 평가방법 ... 587
• 나. 실험체 구성 ... 589
• 다. 내화성능 평가결과 ... 591
• 3. 외벽시스템의 불연성능평가 ... 599
• 가. 불연성능 평가방법 ... 599
• 나. 실험체 구성 ... 601
• 다. 불연성능 평가결과 ... 601
• 4. 결론 ... 604
• 제8절 Use of Glass Fiber Reinforced Polymers for Innovative Insulated Concrete Sandwich Panels(NCSU 수행분) ... 605
• 1. 실험 목적 ... 605
• 가. 단기성능 실험 ... 605
• 나. 장기성능 실험 ... 606
• 2. 실험체 설계 ... 606
• 가. 실험체 형상 ... 606
• 나. 실험체 제작 ... 607
• 다. 실험체 설치 및 가력 ... 609
• 라. 측정 장치 ... 609
• 3. 실험결과 요약 ... 610
• 제4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 618
• 1. 연구개발 목표 달성도 ... 618
• 2. 관련분야에의 기여도 ... 625
• 가. 효율적인 외단열 시스템으로서 중단열 콘크리트 외벽시스템 ... 625
• 나. 첨단소재(FRP)와 전통적 건축소재(콘크리트)의 융복합기술 ... 625
• 다. 정보기반 빌딩 모델링(BIM)의 적용 ... 626
• 제5장 연구개발결과의 활용계획 ... 627
• 제6장 연구개발과정에서 수집한 해회과학기술정보 ... 630
• 제1절 중단열 벽체의 생산 기술 ... 630
• 1. Chomarat사의 FRP 기술 ... 630
• 2. 중단열 벽체의 생산 ... 632
• 가. 일반적 생산 공정 분석 ... 632
• 나. Mertomont 사의 중단열 벽체 생산 기술 ... 633
• 다. 중단열 벽체의 생산시 유의사항 ... 635
• 제2절 중단열 벽체의 설계 및 적용 ... 638
• 1. 중단열 벽체의 설계 ... 638
• 2. 중단열 벽체의 성능 ... 639
• 가. 구조 성능 ... 639
• 나. 내화 성능 ... 640
• 3. 중단열 벽체의 실제 적용 ... 641
• 가. 커튼월형 중단열 벽체 ... 641
• 나. 연직하중 저향형 중단열 벽체 ... 642
• 제7장 참고문헌 ... 644
• [부록 1] PC 커튼월의 시스템화 설계테이블 ... 657
• [부록 2] Use of Glass Fiber Reinforced Polymers for Innovative Insulated Concrete Sandwich Panels ... 773
• [부록 3] Use of Glass Fiber Reinforced Polymers for Innovative Insulated Concrete Sandwich Panels-Part II ... 919
• 끝페이지 ... 947