초록 ▼

연구의 목적 및 내용
연구 개발 목표
· 비접촉식 절대응력 측정이 가능한 스마트 콘크리트 개발

연구 개발 내용
· 본 연구의 최종 목표는 광물의 산란특성을 활용하여 “無센서(Sensorless) 非접촉(non-contact)식 절대응력 측정이 가능한 스마트 콘크리트를 개발” 및 그 측정기술 개발임.
· 이를 위해, 재료분석 시험을 통하여 비접촉식 절대응력 측정에 적합한 최적 시멘트를 선정하고, 압축/인장하중 시험을 통하여 시멘트 및 결합재의 압분광 효과를 규명하며, 최종적으로 비접촉식 절대응력 측정

연구의 목적 및 내용
연구 개발 목표
· 비접촉식 절대응력 측정이 가능한 스마트 콘크리트 개발

연구 개발 내용
· 본 연구의 최종 목표는 광물의 산란특성을 활용하여 “無센서(Sensorless) 非접촉(non-contact)식 절대응력 측정이 가능한 스마트 콘크리트를 개발” 및 그 측정기술 개발임.
· 이를 위해, 재료분석 시험을 통하여 비접촉식 절대응력 측정에 적합한 최적 시멘트를 선정하고, 압축/인장하중 시험을 통하여 시멘트 및 결합재의 압분광 효과를 규명하며, 최종적으로 비접촉식 절대응력 측정이 가능한 스마트 콘크리트를 개발함

연구개발성과
· 비접촉식 절대응력 측정에 적합한 스마트 콘크리트용 최적 시멘트 선정
· 시멘트 및 결합재의 압분광 효과 규명
· 비접촉식 절대응력 측정이 가능한 스마트 콘크리트 개발

연구개발성과의 활용계획 (기대효과)
활용계획
· 비접촉식 절대응력 측정이 가능한 스마트 콘크리트를 사용한 구조물 건설을 통하여, 토목 구조물 응력 측정 및 SOC 유지관리 기술 고도화
기대효과
· 세계 최초, 핵심 원천 기술의 확보
· 절대응력 측정이 가능한 콘크리트 건설 재료 개발로 세계 건설시장 선점
· 신재료, 신장비 개발로 연구성과 확대 및 실용화 추진 가능
· 콘크리트 구조물 유지관리 기술 첨단화로 시설물 안전에 기여

(출처 : 요약문 4p)

Abstract ▼

Purpose & Contents
Research purpose
· Development of Smart Concrete capable of non-contact stress measurement

Contents
· Development of piezo-spectroscopic sensitive cement
· Experimental validation of piezo-spectroscopic effect
· Development of sensor-less, non-contact, absolu

Purpose & Contents
Research purpose
· Development of Smart Concrete capable of non-contact stress measurement

Contents
· Development of piezo-spectroscopic sensitive cement
· Experimental validation of piezo-spectroscopic effect
· Development of sensor-less, non-contact, absolute stress measurable smart concrete

Results
· Piezo-spectroscopic sensitive cement
· Piezo-spectroscopic effect of smart cement/concrete
· Sensor-less, non-contact, absolute stress measurable smart concrete

Expected Contribution
· Intellectual property (IP) on world-first, core technology
· Preoccupying global construction market
· Expand new research areas on material and equipment
· Securing public safety

(source : SUMMARY 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 국문 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 4
• 목차 ... 5
• 제1장. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1.1. 연구개발의 개요 ... 8
• 1.2. 연구개발의 필요성 ... 11
• 1.3. 연구개발과제의 차별성 및 중복성 검토 ... 12
• 1.4. 연구개발 범위 ... 13
• 1.4.1. 연구개발 최종목표 및 최종성과물 ... 13
• 1.4.2. 최종성과물의 기술성숙도 설정근거 ... 15
• 1.4.3. 연구개발 핵심성과 및 연구내용 ... 15
• 제2장. 국내외 기술 개발 현황 ... 19
• 2.1. 국내외 관련 기술 현황 ... 19
• 2.2. 선행 연구 내용 및 결과 ... 21
• 제3장. 연구수행내용 및 성과 ... 24
• 3.1. 연구개발 추진 일정 ... 24
• 3.1.1. 스마트 시멘트 개발 ... 24
• 3.1.2. 스마트 콘크리트 개발 ... 25
• 3.1.3. 연차별 연구 접근방법 ... 25
• 3.1.3. 연차별 연구 접근방법 ... 25
• 3.2. 비접촉식 응력센싱용 시멘트 첨가제 가선정 ... 26
• 3.2.1. 시멘트에 포함된 고분광·압분광 물질 문헌연구 ... 26
• 3.2.2. 산화알루미늄 (Al₂O₃, Aluminum oxide, Alumina) ... 26
• 3.2.3. 삼산화철 (Fe₂O₃, Iron(III) oxide, Hematite) ... 27
• 3.2.4. 이산화규소 (SiO₂, Silicon dioxide, Silica) ... 28
• 3.2.5. 산화크롬 (Cr₂O₃, Chromium oxide, Chromia) ... 29
• 3.2.6. 그래핀 (Graphene) ... 30
• 3.2.7. 소결 ... 32
• 3.3. 콘크리트 응력측정을 위한 압분광 시스템 (H/W, S/W) 구축 ... 33
• 3.3.1. 분광(Spectroscopy) 시스템 구축 ... 33
• 3.3.2. 맵핑(Mapping) 시스템 구축 ... 37
• 3.3.3. 계측/분석 프로그램 개발 ... 38
• 3.4. 비접촉식 스마트 시멘트 제작 및 재료시험 ... 40
• 3.4.1. 시멘트 및 첨가제 재료시험(분광법기반) ... 40
• 3.4.2. 센싱물질이 포함된 시멘트 모르터 시편제작 ... 43
• 3.4.3. 측정 파라미터 선정 실험 ... 47
• 3.4.4. 비접촉식 스마트 시멘트 모르터 시편 재료시험 ... 49
• 3.4.5. 소결 ... 56
• 3.5. 비접촉식 스마트 시멘트의 압분광 효과 규명 ... 57
• 3.5.1. 압분광 효과 규명을 위한 시험 셋업 ... 57
• 3.5.2. 시멘트 모르터 압축강도 실험 ... 60
• 3.5.3. 시멘트 모르터 압분광 효과 검증 실험 ... 62
• 3.5.4. 시멘트 모르터 압분광 계수 도출 ... 73
• 3.5.5. 압분광 계수를 이용한 시멘트 모르터 응력 측정 ... 75
• 3.5.6. CNT(Carbon nanotube)기반 자가센싱 대비 경제성 분석 ... 76
• 3.5.7. 소결 ... 76
• 3.6. 비접촉식 스마트 콘크리트의 재료시험 ... 78
• 3.6.1. 스마트 콘크리트 시편제작 ... 78
• 3.6.2. 스마트 콘크리트 시편 분광검출율 시험 셋업 ... 80
• 3.6.3. 스마트 콘크리트 시편 분광검출율 시험 ... 82
• 3.7. 콘크리트에 적합한 평균응력측정 기술 개발 ... 85
• 3.7.1. 평균 응력 계측 방법 1 : 축방향 스캐닝을 이용한 평균응력 계측방법 ... 85
• 3.7.2. 평균 응력 계측 방법 2 : 렌즈를 이용한 평균응력 계측방법 ... 86
• 3.8. 비접촉식 스마트 콘크리트의 압분광 효과 규명 ... 88
• 3.8.1. 압분광 효과 규명을 위한 시험 셋업 ... 88
• 3.8.2. 압분광 효과 검증 실험 결과 1 (방법 1 : 축방향 스캐닝을 이용한 평균응력 계측방법) ... 93
• 3.8.3. 압분광 효과 검증 실험 결과 2 (방법 2 : 렌즈를 이용한 평균응력 계측방법) ... 97
• 3.8.4. 소결 ... 101
• 3.9. 토의 ... 102
• 3.9.1. 콘크리트 표면 응력 측정방법에 대한 고찰 ... 102
• 3.9.2. 다축응력상태에서의 응력 측정방법에 대한 고찰 ... 105
• 3.10. 결론 ... 107
• 3.11. 기술 적용 문제점 및 해결 방안 ... 110
• 3.12. 연구 개발 성과 ... 111
• 3.12.1. 특허 ... 111
• 3.12.2. 논문 ... 113
• 3.12.3. 소프트웨어 ... 116
• 제4장. 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 117
• 4.1. 목표 달성도 ... 117
• 4.1.1. 총괄 ... 117
• 4.1.2. 1차연도 ... 118
• 4.1.3. 2차연도 ... 118
• 4.1.4. 핵심 연구성과 ... 119
• 4.1.5. 핵심 연구성과별 설명 ... 119
• 제5장. 연구개발성과의 활용 계획 ... 121
• 5.1. 최종성과물의 활용방안 ... 121
• 5.2. 기대성과 및 파급효과 ... 122
• 제6장. 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 ... 124
• 제7장. 연구개발성과의 보안등급 ... 124
• 제8장. 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설·장비 현황 ... 124
• 제9장. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 ... 125
• 제10장. 연구개발과제의 대표적 연구 실적 ... 127
• 제11장. 참고문헌 ... 134
• 부록1. 압분광법을 이용한 응력 측정방법에 대한 고찰 ... 135
• 끝페이지 ... 144