초록 ▼

□ 연구개요
○ 연구의 최종 목표
- 좌굴-강성기반 멀티스케일 복합재료 위상최적 설계자동화 및 표준화 플랫폼 / 플럭스 스트럭쳐 구조부재 프로토타입, 제작기법, 시제품 개발
○ 연차별 세부 연구목표
- 플럭스 스트럭쳐를 위한 전산형태발생, 멀티스케일, 위상최적화 설계 기초연구 (1차년도: 기반연구)
- 좌굴-강성기반 멀티스케일 복합재료 위상최적 설계자동화/표준화 다이아그램 (2차년도: 응용연구)
- 설계자동화/표준화 다이아그램을 이용한 복합재료 구조부재 프로토타입 (2차년도: 응용연구)
- 플럭

□ 연구개요
○ 연구의 최종 목표
- 좌굴-강성기반 멀티스케일 복합재료 위상최적 설계자동화 및 표준화 플랫폼 / 플럭스 스트럭쳐 구조부재 프로토타입, 제작기법, 시제품 개발
○ 연차별 세부 연구목표
- 플럭스 스트럭쳐를 위한 전산형태발생, 멀티스케일, 위상최적화 설계 기초연구 (1차년도: 기반연구)
- 좌굴-강성기반 멀티스케일 복합재료 위상최적 설계자동화/표준화 다이아그램 (2차년도: 응용연구)
- 설계자동화/표준화 다이아그램을 이용한 복합재료 구조부재 프로토타입 (2차년도: 응용연구)
- 플럭스 스트럭쳐 복합재료 접합시편 제작, 시편 구조성능검증/접합제작법 (3차년도: 고도연구)
- 플럭스 스트럭쳐 복합재료 접합부재 제작, 부재 구조성능검증/제작법, 건설시제품 (3차년도: 고도연구)

□ 연구 목표대비 연구결과
(1) 1차년도 (2017년) - [기반연구, TRL3단계(알고리즘: 기초설계)]
◾플럭스 스트럭쳐 건축물을 위한 전산형태발생, 멀티스케일, 위상최적화 설계 기초기술
(2) 2차년도 (2018년) - [응용연구, TRL4단계(핵심부품: 설계플랫폼), TRL5단계(건축부재: 전산모사)]
◾좌굴-강성제약조건 기반 건설용 멀티스케일 복합재료 위상최적 설계자동화, 설계표준화 다이아그램 플랫폼/복합재료 구조부재 프로토타입
◾위상최적화 기반 구조물 해석 및 성능평가실험
(3) 3차년도 (2019년) - [고도연구, TRL6단계(시작품)]
◾복합재료 접합시편제작, 시편 구조성능검증/복합재료 접합부재제작, 부재 구조성능검증/제작법, 건설 시제품

□ 연구개발결과의 중요성
(1) 건설용 구조부재 안에 복합재료를 혼합 사용하는 새로운 구조부재 형식은 기존 단일재료 구조부재 대비 좌굴-강성 20~30% 개선, 재료물량 30~40% 절감 가능하여, 전체 공사비를 줄일 수 있으므로 전방위 건설산업의 고부가가치화 실현이 가능함.
(2) 콘크리트, 강재, 탄소섬유, 나노복합재료 등 복합재료 적용 표준화가 이루어진다면, 사용영역을 전 산업으로 확대할 수 있으며, 본 연구 개발기술의 실용적 가치를 높일 수 있는 기회요인 제공
(3) 복합재료 부재의 실현은 건축 구조엔지니어링 분야 뿐만 아니라, 복합재료를 제작하는 부재 가공 및 PC산업 분야, 기계, 항공, 자동차, 선박, 3D 프린팅 산업과 같은 건축 이외의 분야 등에 새로운 먹거리를 제공함.
(4) 복합재료에 기반한 새로운 구조설계 이론으로 정립하여, 설계, 제작, 시공, 가공 등 관련 분야 전문인력양성, 복합재료 구조부재를 경험하려는 설계자와 엔지니어에 급속히 보급될 것으로 예상함.
(5) 복합재료 구조부재의 페키지화 및 모듈화를 통한 대량생산 체제의 구축은 PC부재의 상품화가 가능, 해외 프로젝트 적용 및 해외수출의 기회를 넓혀줄 것으로 기대됨.
(6) 초고층빌딩, 특수구조물, 스마트 구조물, 플랜트 구조물, 극한지 구조물, 3D 프린팅 구조물 등의 시공성, 제작성, 구조적 안전성 확보의 어려움이 예상되는 특이한 케이스를 고려하는 경우,구조부재를 위한 복합재료 접합부 제작성과 안전성을 제시하는 본 과제 결과는 적용에 대한 불확실성 문제를 해결하는 돌파구가 되는 기술적 가치가 있음.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• ○ 연구의 최종 목표 ... 4
• ○ 연구의 개요 및 내용 ... 4
• 2. 연구수행내용 및 연구결과 ... 6
• ○ 건설용 고기능 멀티스케일 복합재료 구조부재의 위상최적 설계자동화 플랫폼 ... 6
• ○ 복합재료 종류 및 혼합비 별, 구조부재 별, 복합재료 구조부재의 설계표준화 다이어그램 ... 7
• ○ 복합재료 간 조이닝(Joining)방법 및 제작성, 구조성능평가, 복합재료 구조부재 시제품 제시 ... 7
• ○ 위상최적화 구조설계 정보 CAD 제작을 위한 건축물 구조 최적화 연구 ... 8
• 3. 연구개발결과의 중요성 ... 9
• ○ 현재, 미래에 대한 학문적/기술적 파급효과 ... 9
• ○ 현재, 미래에 대한 경제적/산업적 파급효과 ... 10
• 4. 참고문헌 ... 10
• 5. 연구성과 ... 11
• 대표적 연구실적 ... 18
• 끝페이지 ... 30