초록 ▼

전 세계적으로 환경부하물질을 저감하기 위한 노력을 기하고 있는 가운데, 건설업계에서도 저탄소 구조재료와 에너지절감형 공법 등이 새로 개발되고 있다. 그러나 기존 연구들은 탄소배출재료의 사용량을 최소화하거나, 폐기물을 재사용하는 소극적형태의 친환경기법을 적용하였으며, 이를 넘어 CO₂ 등의 직접적 환경부하물질을 포집/저장하여 ‘활용’할 수 있는 적극적 친환경 기법에 대한 연구동향이 부각되고 있다.
연구에서는 이산화탄소(CO₂)와 암모니아(NH₃) 등 환경부하물질을 주원료

전 세계적으로 환경부하물질을 저감하기 위한 노력을 기하고 있는 가운데, 건설업계에서도 저탄소 구조재료와 에너지절감형 공법 등이 새로 개발되고 있다. 그러나 기존 연구들은 탄소배출재료의 사용량을 최소화하거나, 폐기물을 재사용하는 소극적형태의 친환경기법을 적용하였으며, 이를 넘어 CO₂ 등의 직접적 환경부하물질을 포집/저장하여 ‘활용’할 수 있는 적극적 친환경 기법에 대한 연구동향이 부각되고 있다.
연구에서는 이산화탄소(CO₂)와 암모니아(NH₃) 등 환경부하물질을 주원료로 하는 공업용‘요소(Urea)’를 연간 수요가 1억m³, 매출액은 3조원 이상에 달하는 콘크리트 산업에 적용하고자 하였다. 국내 뿐 아니라 전세계적으로 요소를 콘크리트 등의 건설재료로 적용된 실적은 전무하며, 특히 국내에서는 수요가 적어 대규모의 CO₂ 포집시설이 마련되지 않고 있다.
콘크리트 내 요소의 반응특성 중, 본 연구자가 제안하는 기대반응은 물과의 흡열반응성과 팽창반응성이다. 이는 콘크리트 균열의 주 원인인 높은 수화열과 건조수축으로 인한 체적감소를 상쇄할 수 있는 것으로 나타났으며, 이를 통해 1.5이상의 온도균열지수(Icr) 확보와 70% 이상의 수축저감성능, 65% 이상의 균열발생확률을 저감할 수 있었다.
연구 범위에서는 먼저 요소의 화학구성과 시멘트의 수화반응상 연계성을 분석하고, 이 후 요소혼입 콘크리트의 배합설계를 수행하였다. 설계된 콘크리트는 기존 저발열 및 저수축 배합기법과 비교한 성능실험 및 Mock-up 실험을 수행하였으며, 이에 최적 혼입량과 혼입방법 등을 결정하여 배합설계기법을 확립하는 것이 본 연구의 목표라 하겠다.

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
In the midst of all the efforts around the world trying to reduce environmental load substances, the construction industry is proposing that low carbon structural materials and construction methods for reducing energy consumption be used.
However, the methods of limiting the

Purpose & Contents
In the midst of all the efforts around the world trying to reduce environmental load substances, the construction industry is proposing that low carbon structural materials and construction methods for reducing energy consumption be used.
However, the methods of limiting the usage of carbon yielding materials and recycling construction materials are passive eco-friendly solutions. More active eco-friendly solutions are required such as methods that can capture and store environmental load substances such as CO₂ and“use”them practically. This study aims to introduce industrial Urea, manufactured using environmental load substances such as carbon dioxide and ammonia, into the concrete industry, which has an annual concrete consumption volume of one hundred million m3 with annual sales of over three trillion won. The domestic use of Urea has been strictly limited to microorganism cultivation and crop growth fertilizers. Due to its unprecedented use for construction materials such as concrete and the low domestic demands, it is produced by extremely limited numbers of manufacturers.
Among the reaction characteristics of Urea in concrete, the expected reactions dealt in this study are the endothermic and the expansive characteristics of Urea in reaction with water. These characteristics are expected to offset the immense hydration heat, which is a major cause of cracks in concrete, and the volume reduction caused by drying shrinkage. As a result, the crack index (Icr) is expected to be greater than 1.5, shrinkage is expected to reduce by more than 70% and crack formation is expected to reduce by more than 65%.
This study will first analyze the chemical composition of Urea and its relation with the hydration reaction of cement. Next, the mix design for concrete incorporating Urea will be established. The designed concrete will be compared with the concrete made using the existing low heat and low shrinkage mix method to confirm the improved performance. The main purpose of this study is to determine the mixing amount and the mixing method to establish the optimal mix design.

Results
1) Creating an eco-friendly and a durability enhancing additive ingredient
: Create a new form of eco-friendly concrete additive that enhances the durability after it hardens.
- The additive is mainly comprised of environmental load substances
- A substance that can greatly reduce the drying shrinkage and the temperature induced stresses when added to concrete
2) Design the optimum mix for concrete with added Urea
:Suggest the concrete mix design incorporating the created eco-friendly mixing ingredient Urea for optimal performance
- the mix will satisfy the flow characteristics, like the slump
- satisfy the basic durability of concrete such as resistance to carbonation

Expected Contribution
- This technology can be applied to architecture and civil structure constructions, which are prone to temperature-induced cracks from drying shrinkage and hydration heat.
: Skyscraper structures (mat foundation, high-strength concrete); harbour, dams, roads (mass concrete);nuclear (hydropower) power plant (mass concrete, shielding concrete), soil structures; structures in high temperature environment (mass concrete, hot weather concrete;, other general structures

(출처 : Summary 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 목차 ... 6
• Contents ... 7
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1. 연구개발의 필요성 ... 8
• 2. 연구개발의 목적 ... 19
• 3. 연구개발의 범위 ... 21
• 제2장. 국내·외 기술개발 현황 ... 23
• 1. 콘크리트의 건조수축 저감에 관한 선행연구 분석 ... 23
• 2. 콘크리트의 수화열 저감에 관한 선행연구 분석 ... 28
• 제3장. 연구 수행 내용 및 성과 ... 30
• 1. 연구개발결과 요약 ... 30
• 2. 연구개발 주요내용 ... 31
• 3. 연구수행내용 및 결과분석 ... 32
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 82
• 1. 연구개발 목표의 달성도 ... 82
• 2. 관련분야의 기여도 ... 84
• 제5장. 연구개발성과의 활용계획 ... 86
• 1. 추가 연구의 필요성 ... 86
• 2. 연구개발 결과의 활용 방안 ... 86
• 제6장. 연구개발성과의 보안등급 ... 87
• 1. 보안등급의 분류 ... 87
• 2. 결정사유 ... 87
• 제7장. 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 88
• 1. 연구실 안전조치 이행계획 ... 88
• 제8장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 89
• 제9장. 참고문헌 ... 90
• 끝페이지 ... 94