초록 ▼

이 연구과제는 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 방호·방폭구조물 적용 기술 개발을 목적으로 내화성능 개선 HPFRCC 재료 개발 및 동적충격물성 시험규격화, 구조부재 내충격·방폭 성능 평가기술 개발, 방폭 구조설계 지침 개발, HPFRCC 프리캐스트 방호구조물 개발, HPFRCC Mock-Up 구조물 방폭 실증실험, HPFRCC 방호구조물 T/B적용 등을 수행하였으며, 2017년 4월부터 2019년 4월(총 2년 1개월)까지 한국건설기술연구원이 주관기관으로 수행한 단위과제로서 연구개발 핵심성과물은 다음과 같음

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이 연구과제는 고성능 섬유보강 시멘트 복합재료의 방호·방폭구조물 적용 기술 개발을 목적으로 내화성능 개선 HPFRCC 재료 개발 및 동적충격물성 시험규격화, 구조부재 내충격·방폭 성능 평가기술 개발, 방폭 구조설계 지침 개발, HPFRCC 프리캐스트 방호구조물 개발, HPFRCC Mock-Up 구조물 방폭 실증실험, HPFRCC 방호구조물 T/B적용 등을 수행하였으며, 2017년 4월부터 2019년 4월(총 2년 1개월)까지 한국건설기술연구원이 주관기관으로 수행한 단위과제로서 연구개발 핵심성과물은 다음과 같음

< 연구 핵심성과물 >
■ 내화성능 확보 신규 방호·방폭 구조물 건설용 HPFRCC 재료 시제품
○ 압축강도 100~180 MPa, 충격인장강도 최대 35 MPa를 만족
○ 표준시간-가열온도곡선 적용, 폭열저항성능 3시간 및 구조부재 내화성능 3시간 확보
○ 구성재료 혼합 결합재 포장 및 Bulk 생산 가능한 시제품
○ 프리캐스트 및 현장 타설이 가능한 HPFRCC 재료 제조기술

■ HPFRCC 프리캐스트 방호구조물 시작품
○ 프리캐스트 단위 모듈 최대 중량 25 ㎏ 이내
○ 적용 HPFRCC 재료 동적충격 인장강도 30 MPa
○ TNT 등가량 1kg, 이격거리 1m 방호 성능 확보
○ 자동화기(경기관총) 200 m 사거리 관통 저항 성능 확보

■ 내화성능 확보 기존 구조물 방호·방폭용 FRP 보강 슬러리 충전 HPFRCC 재료 시제품
○ 압축강도 80 MPa, 충격인장강도 최대 25 MPa의 HPFRCC
○ 주철근의 온도 평균 538℃(최고 649℃) 이하 내화성능
○ 내화성능 확보된 방폭용 HPFRCC의 제조 및 타설 매뉴얼

■ HPFRCC 동적충격물성 시험법
○ 압축강도 40∼200 MPa 급 HPFRCC의 동적충격 인장실험 가능
○ 변형률 속도 10∼200 /sec 의 실험이 가능
○ HPFRCC 동적충격 압축 및 인장물성 시험규격 획득 (학회기준)

■ HPFRCC 구조부재 내충격 및 방폭 성능평가 가이드라인
○ 철근변수를 고려한 HPFRCC 구조부재의 내충격, 방폭실험 및 평가
○ 구조부재 성능 및 평가 요소 기반 최적 내충격 실험방안 개발
○ 보강철근에 따른 HPFRCC 구조부재의 내충격 및 방폭 성능 평가 가이드라인(안) 개발

■ HPFRCC 구조물 폭발손상 및 붕괴 해석 프로그램
○ 독자적인 방호·방폭 구조물의 폭발에 의한 손상 및 붕괴해석 프로그램 개발
○ HPFRCC 방폭 구조물의 설계 예제집 개발

■ 방호 시설물 RISK 산정 프로그램
○ 폭발 위협 및 해당 하중 결정 방법 제시
○ 자산, 위협 및 취약성으로부터 RISK 산출 방법 제시

■ HPFRCC 방폭 구조설계지침
○ HPFRCC 방폭 구조물의 설계절차 제시
○ HPFRCC 방폭 구조물의 변위 허용한계에 따른 휨·전단 거동 설계방법 개발

(출처 : 요약서 6p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 3
• 보고서 요약서 ... 5
• 요약문 ... 8
• 목차 ... 15
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 17
• 가. 연구개발 목표 ... 17
• 나. 연구개발의 필요성 ... 21
• 다. 연구개발 범위 ... 27
• 2. 국내외 기술 개발 현황 ... 28
• 가. 연구개발 및 기술 현황 ... 28
• 나. 국내외 특허 동향 분석 ... 32
• 다. 시장 및 산업 현황 ... 34
• 3. 연구수행내용 및 성과 ... 37
• 가. 내화성능 개선 HPFRCC 재료 개발 (TASK 1) ... 37
• 나. HPFRCC 프리캐스트 방호구조물 개발 (TASK 2) ... 45
• 다. HPFRCC 동적충격물성 성능평가 기술 개발 (TASK 3) ... 50
• 라. HPFRCC 구조부재 내충격 및 방폭성능 평가 기술 개발 (TASK 4) ... 54
• 마. HPFRCC 방폭 구조 해석 및 연쇄붕괴 해석 기술 개발 (TASK 5) ... 58
• 바. 방호등급 및 폭발하중 산정 프로세스 개발 (TASK 6) ... 63
• 사. HPFRCC 방폭 실증실험용 Mock-Up 구조물 설계 및 제작 (TASK 7) ... 68
• 아. HPFRCC 구조부재 및 구조물 방폭 실증실험 (TASK 8) ... 74
• 자. HPFRCC 방폭 구조설계 지침 개발 (TASK 9) ... 78
• 차. HPFRCC 방호·방폭 구조물 Test Bed 적용 (TASK 10) ... 83
• 4. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 88
• 가. 목표 달성도 ... 88
• 나. 관련 분야 기여도 ... 91
• 5. 연구개발성과의 활용계획 ... 97
• 가. 연구결과의 활용방안 ... 97
• 나. 실용화·제품화 방안 ... 99
• 다. 복합 방호구조물 연구개발 방향성 설정 ... 100
• 6. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 102
• 가. HPFRCC ... 102
• 나. 동적충격 물성평가 ... 102
• 다. 방폭구조물 설계 기준 ... 103
• 7. 연구개발성과의 보안등급 ... 105
• 8. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 105
• 9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 106
• 가. 연구실 안전조치 이행계획 ... 106
• 나. 유전자변형생물체(LMO) 연구시설 및 수입 신고 현황 ... 106
• 10. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 107
• 가. 국내외 논문 게재 ... 107
• 나. 국내 및 국제학술회의 발표 ... 108
• 다. 지식재산권 ... 109
• 라. 전문 연구 인력 양성 ... 110
• 마. 기타 ... 110
• 붙임. 참고문헌 ... 112
• 끝페이지 ... 117