초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
대량으로 발생하는 생활폐기물인 커피찌꺼기를 대상으로 고온탄화공정(바이오재생에너지화)을 통해 커피애쉬 혼화재로써의 적용성을 검증하고 콘크리트와의 혼합 비율을 최적화하여 다양한 커피찌꺼기 애쉬 콘크리트 제품을 개발하는 것을 최종목표로 함.
[정량적 최종목표]
- 치환율 10% 이상 : 커피찌꺼기 애쉬 혼화재의 시멘트 치환율 10% 이상으로 재활용율 향상
- 분말도 2600cm²/g 이상, pH 10 확보 : 커피찌꺼기의 고온탄화 공정을 통한 분말도

□ 연구개발 목표 및 내용
◼ 최종 목표
대량으로 발생하는 생활폐기물인 커피찌꺼기를 대상으로 고온탄화공정(바이오재생에너지화)을 통해 커피애쉬 혼화재로써의 적용성을 검증하고 콘크리트와의 혼합 비율을 최적화하여 다양한 커피찌꺼기 애쉬 콘크리트 제품을 개발하는 것을 최종목표로 함.
[정량적 최종목표]
- 치환율 10% 이상 : 커피찌꺼기 애쉬 혼화재의 시멘트 치환율 10% 이상으로 재활용율 향상
- 분말도 2600cm²/g 이상, pH 10 확보 : 커피찌꺼기의 고온탄화 공정을 통한 분말도 2600cm²/g 이상의 애쉬혼화재 개발
- 압축강도 24MPa 이상 : 커피애쉬 혼화재를 혼합한 프리캐스트 PC 제품의 성능 강화
- 시작품 개발 3종 이상 : 개발 혼화재를 적용한 PC 제품 개발 (카스토퍼, PC 패널, 흡음판, 경계석 등)

◼ 전체 내용
본 연구 개발은 커피찌꺼기 폐기물을 수화반응이 가능한 애쉬 혼화재로 개발하고 콘크리트와의 혼합 비율을 최적화하여 이를 이용한 다양한 커피찌꺼기 애쉬 콘크리트 제품을 개발하는 기술임.
[핵심기술 내용]
- 반탄화방식이 아닌 약 800~850℃에서 완전 탄화시켜 애쉬화하는 방식으로 유기물인 커피찌꺼기를 무기물로 안정화시키고, pH 3.5~5인 약산성의 커피찌꺼기를 pH 12 수준의 강알칼리로 특성화한 혼화재 개발 기술과 이를 적용한 PC 콘크리트 제품 제조 기술임.

◼ 1년차
ㅇ 목표
[주관] 커피 애쉬 혼화재의 반응 메커니즘 규명 및 기본 배합 설계
[공동] 커피 애쉬 제조방법 및 커피애쉬 혼화재 개발
ㅇ 내용
[주관]
- 커피애쉬의 성분분석 및 메커니즘 규명
- 커피애쉬 모르타르의 수화 반응성 및 미세구조 분석(SEM, XRD, TG 등)
- 커피애쉬 모르타르의 기본 배합설계
- 초기반응성 및 경화특성 분석(응결 및 경화속도 검토)
- 커피애쉬 대체에 따른 기초물성 평가(압축강도, 인장강도 등)
[공동]
- 커피찌꺼기 확보 및 회수 방안 수립(MOU협약 등)
- 커피찌꺼기 애쉬화 전처리방법 정립(건조방식 등 정립)
- 고온 탄화 공정에 의한 커피찌꺼기 애쉬 제조방법 개발
- 커피찌꺼기 분말도를 고려한 최적 혼화재 제조
- 고온 탄화 온도에 따른 애쉬의 물질안정화 (pH변화, 식생영향성)

◼ 2년차
ㅇ 목표
[주관] 커피애쉬 콘크리트의 최적설계 및 성능 검증
[공동] 커피애쉬 혼화재를 적용한 PC 제품화 및 현장 적용성 검증
ㅇ 내용
[주관]
- 커피애쉬가 혼합된 3성분계 콘크리트 최적배합 도출
- 커피애쉬 콘크리트의 물리적 성능 검증 및 평가
- 커피애쉬 콘크리트의 장기내구성 평가(염해, 탄산화 등)
- 커피애쉬 콘크리트의 건조수축 특성 평가
- 커피애쉬 콘크리트의 환경영향성 평가(중금속 용출 등)
[공동]
- 커피찌꺼기 애쉬 혼입 콘크리트의 성능 개선을 위한 혼화제 최적화
- 최적배합에 대한 작업성 및 품질 변동성 검토
- 커피애쉬 PC 제품 다양화 및 시작품 제작
- 현장 적용(Test-bed)을 통한 사용성 검증

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
[활용방안]
- 혼입율 10% 이상, 압축강도 24MPa급 커피애쉬 콘크리트 개발을 통한 고부가 가치 활용
- 커피애쉬 혼화재를 적용한 프리캐스트 방식의 콘크리트 2차 제품 활용 확대
- 바이오에너지 분야와 연계하여 커피찌꺼기의 재생연료 생산 후 2차 부산물 활용 연구에 응용
- 자원순환 및 생산단가 절감을 위한 기타 산업부산물 및 재생골재와 조합하여 새로운 구성의 반영구적인 건설재료 개발에 활용 가능
[기대효과]
- 시멘트 사용량 저감(커피애쉬 혼화재 대체)을 통한 CO₂ 저감으로 정부 ‘그린뉴딜(탄소중립)’ 정책 부합
- 커피찌꺼기 대량 재활용 및 반영구적인 사용 방안 제시
- 2차 폐기물인 커피찌꺼기 애쉬를 재활용하는 Re-recycling 방식의 건설재료
- 유기성의 바이오펠렛 폐기물를 시멘트 대체용 혼화재 개발로 신규 연구개발 분야 선점
- 융합 기술을 통한 바이오에너지 자원의 건설재료화 기술 선도 및 지속 가능한 에너지순환/자원순환 사회경제 구축

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 5
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1) 연구개발의 개요 ... 6
• 2) 연구개발 추진 필요성 ... 7
• 3) 연구개발과제의 최종 목표 ... 10
• 4) 연구개발과제의 연차별 목표 ... 12
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 13
• 1) 연구개발과제의 추진전략ㆍ방법 ... 13
• 2) 연구개발과제의 추진체계 ... 16
• 3) 연구개발과제의 추진 일정 ... 18
• 4) 연구개발과제의 수행 과정 및 내용 ... 19
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 57
• 1) 연구수행 결과 ... 57
• 2) 목표 달성 수준 ... 74
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 75
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 75
• 2) 자체 보완활동 ... 75
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 75
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 75
• 6. 연구개발성과 관리 및 활용 계획 ... 76
• 1) 연구성과 총괄 ... 77
• 2) 연구개발성과의 향후 5년간(활용보고서 제출기간) 성과활용 목표·계획 ... 79
• 끝페이지 ... 81