초록 ▼

□ 연구목적
본 연구의 최종 목표는 재생골재 및 유기재료를 사용한 친환경 단열 콘크리트를 개발하는 것이다. 최근 에너지 효율에 대한 관심이 전 세계적으로 증가함에 따라 단열 콘크리트를 사용하여 에너지 소비량을 감소시키고자 하는 노력이 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 재생골재 또는 유기재료 사용에 재료의 공극 특성 및 단열 성능, 최소 기계적 성능을 만족시키는 단열 콘크리트를 개발하고, 고성능 친환경 단열 콘크리트를 개발하기 위한 최적 설계 도구를 제시하는 데에 본 연구를 활용하고자 한다.

□ 연구내용
단열

□ 연구목적
본 연구의 최종 목표는 재생골재 및 유기재료를 사용한 친환경 단열 콘크리트를 개발하는 것이다. 최근 에너지 효율에 대한 관심이 전 세계적으로 증가함에 따라 단열 콘크리트를 사용하여 에너지 소비량을 감소시키고자 하는 노력이 많이 진행되고 있다. 본 연구에서는 재생골재 또는 유기재료 사용에 재료의 공극 특성 및 단열 성능, 최소 기계적 성능을 만족시키는 단열 콘크리트를 개발하고, 고성능 친환경 단열 콘크리트를 개발하기 위한 최적 설계 도구를 제시하는 데에 본 연구를 활용하고자 한다.

□ 연구내용
단열 콘크리트의 성능은 재료의 내부 공극 분포에 큰 관련이 있기 때문에, 단열 성능과 강도 등의 물성을 평가하는 데에 공극 분포 특성의 분석 과정이 주요하게 다루어졌다.
1차년도에는 친환경 골재에 대한 조사를 수행하며 단열 성능을 높일 수 있는 고강도 기포 콘크리트에 대한 단열 성능 및 기계적 성능을 평가하였다. 단열 콘크리트 내부의 미세구조 특성과 재료 응답간의 상관관계를 확인하였다.
2차년도에는 공극 분포 특성을 분석할 수 있는 다중 스케일의 CT 이미지로부터 제작한 3차원 모델을 이용하여 실험적, 해석적으로 재료의 물성 및 단열 성능을 파악하고, 재료 물성 평가를 위한 해석 도구를 제시하였다.
최종적으로 개발된 재료의 단열 성능을 평가하여 재료의 공극 분포 및 골재의 미세구조 분포에 따른 최적 설계 기술을 제안하였다. 이러한 연구를 바탕으로 재생골재가 사용된 최적의 친환경 콘크리트를 평가하였으며 설계 가이드라인을 제시할 수 있는 도구를 개발하였다.

□ 연구결과
국제공동연구로 수행된 본 과제는 공동 연구진에 의해 수행된 연구 결과를 모두 포괄하여 최종적으로 재생골재인 폐유리가 사용된 단열, 경량 콘크리트의 성능을 평가하였다. 재료의 단열 성능과 기계적 성능은 재료의 미세구조 특성, 특히 공극 분포에 따라 영향을 받기 때문에 본 연구진에 의해서는 재료 미세구조 중 공극 분포 특성과 재료 응답과의 상관관계에 대한 연구를 중점적으로 수행하였다.
단열 성능을 증대시킬 수 있는 glass bead와 기포 콘크리트를 제작하여 재료 물성을 확인하였으며, 이에 대한 정밀 분석을 위하여 다중 스케일의 CT 이미지 분석을 진행하였다. 해석과 실험을 통한 재료 물성을 비교, 분석 하였으며 재료의 미세구조 특성과 재료응답간의 상관관계를 설명할 수 있는 대안적 매개변수를 제시하였다.
또한 단열 성능과 기계적 성능을 최적화시키기 위한 설계인자 개발을 위하여 재료 미세구조 특성에 따른 재료 응답의 민감도 분석을 수행하였으며, 이는 골재 또는 시멘트 풀내부의 공극 분포 특성에 대한 설계시 중요 인자를 결정하는데 있어 활용될 수 있다. SEM, 나노인덴테이션 등의 실험을 통하여 재생골재가 사용된 콘크리트의 성능 예측을 할 수 있는 도구를 개발하고 있으며, 이는 다양한 종류의 단열 콘크리트를 설계하는 데 활용될 수 있다.

□ 연구결과의 활용계획
본 과제에서는 재생골재를 사용한 친환경성 콘크리트를 제작하였으며, 제작된 콘크리트의 강도와 단열 성능에 대하여 실험 및 해석을 통해 멀티스케일 관점에서 평가하였다. 강도와 단열 성능의 평가 결과는 재료 특성-물성 상관관계를 확인할 수 있도록 하였으며, 친환경성 콘크리트가 요구하는 강도를 만족함과 동시에 최대한의 단열 성능을 확보할 수 있는 최적설계를 제안하였다. 본 연구에서 제안한 친환경 구조 재료의 분석기법은 다양한 관점에서 재료를 분석함과 동시에 실험-해석 간 연계를 통해 단열 콘크리트의 물성 예측이 가능하도록 한다. 이러한 재료 분석 기법은 친환경성 재료 개발 연구의 기반이 될 수 있으며, 실험에 상호보완적인 분석 기법을 제안한다.

(출처 : 한글요약문 4p)

Abstract ▼

□ Purpose
The ultimate goal of this study is to develop a high performance-insulating concrete using recycled aggregate and organic materials. Recently, interest in energy efficiency has been increasing worldwide, and efforts are being made to reduce energy consumption by using insulating concret

□ Purpose
The ultimate goal of this study is to develop a high performance-insulating concrete using recycled aggregate and organic materials. Recently, interest in energy efficiency has been increasing worldwide, and efforts are being made to reduce energy consumption by using insulating concrete. The insulation concretes that satisfy the insulation performance and minimum mechanical performance of recycled aggregate or organic material are developed and investigated. An optimum design tool for developing high performance environmentally insulated concrete is suggested from the results of this study.

□ Contents
Since the performance of insulation concrete is highly related to the microstructure, such as void distribution, inside the material, the investigation of the microstructure characteristics has been mainly dealt with evaluating the insulating performance and mechanical properties.
In the first year of the project, we evaluated the insulation and mechanical performance of high strength foamed concrete which can improve the insulation performance. The correlation between the microstructural characteristics and the material responses of the insulated concrete was confirmed.
In the second year, the mechanical and thermal performances of materials are investigated experimentally and analytically. The multi-scale CT images are conducted for analyzing 3-dimensional void distribution characteristics, and analysis tools for evaluating material properties are proposed to develop the insulating concrete.
Finally, the insulation performance of the developed concrete was evaluated, and the optimum design technique according to the microstructure distribution of the aggregate and matrix was proposed. Based on these studies, the optimum environmentally friendly concrete using recycled aggregate was developed and the proposed tool can give a design guideline for the high performance insulation concrete.

□ Results
From this project, the performances of heat-insulating and lightweight concrete using waste glass as a recycled aggregate were evaluated. Since the heat insulating performance and the mechanical performance of the concrete are affected by the microstructural characteristics inside the material, the correlation between the void distribution characteristics and the material response were investigated. Glass bead and foamed concrete were fabricated and their properties were evaluated by multiscale CT image for in-depth analysis. The analytical and experimental properties of the materials were compared, and the alternative parameter was proposed to explain the correlation between the microstructural characteristics of the materials and the material response. In order to develop the design parameters to optimize the insulation performance and mechanical performance, sensitivity analysis of the material response according to the material microstructural characteristics was performed. The results of this study can be use to determine important factors in the design of the void distribution inside the aggregate or cement paste itself, which can help design various types of insulation concrete.

□ Expected Contribution
The environmentally friendly concrete using recycled aggregate such as waste glass was developed, and can be used to enhance the mechanical and heat insulation performances of the concrete. Characterization of the microstructure and evaluation of the material properties confirms the correlation between material characteristic and property, and this technique can be used to design other innovative concrete.
The optimum design tool for insulation concrete is proposed to satisfy the required strength of the environmentally friendly concrete and ensure the maximum insulation performance. The analysis method proposed in this study can be used to evaluate the characteristics and properties of concrete. This analysis approach can serve as a basis for the development of various functional building materials.

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 목차 ... 2
• 연구계획 요약문 ... 3
• 연구결과 요약문 ... 4
• 한글요약문 ... 4
• SUMMARY ... 5
• 연구내용 및 결과 ... 6
• 1. 연구개발 과제의 개요 ... 6
• 2. 연구수행 내용 및 결과 ... 10
• 3. 목표 달성도 및 자체평가 ... 63
• 4. 연구결과의 활용계획 ... 71
• 5. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 73
• 6. 참고문헌 ... 73
• 7. 연구성과 ... 75
• 8. 기타사항 ... 81
• 별첨. 대 표 연 구 성 과 ... 82
• 끝페이지 ... 82