초록 ▼

연구개발목표 및 내용
최종 목표
SLM 3D Printing을 이용한 밀도제어형 격자구조체 설계/제조 기술 개발 및 이를 활용한 인공경량골재 제조와 경량콘크리트 제조기술 개발
전체 내용
○ [핵심기술1] 밀도제어형 단위셀 설계기술
- 단위셀 형상에 따른 물리적 성능 검토 및 최종 설계(안) 도출
- 설계프로세스 정립
- 적용 소재 다각화(플라스틱 소재 추가 검토)를 통한 경제성 확보 검토
- 고부가가치 활용용도 제안(골재 이외의 고부가 가치 활용방안 도출)
○ [핵심기술2] SLM 3

연구개발목표 및 내용
최종 목표
SLM 3D Printing을 이용한 밀도제어형 격자구조체 설계/제조 기술 개발 및 이를 활용한 인공경량골재 제조와 경량콘크리트 제조기술 개발
전체 내용
○ [핵심기술1] 밀도제어형 단위셀 설계기술
- 단위셀 형상에 따른 물리적 성능 검토 및 최종 설계(안) 도출
- 설계프로세스 정립
- 적용 소재 다각화(플라스틱 소재 추가 검토)를 통한 경제성 확보 검토
- 고부가가치 활용용도 제안(골재 이외의 고부가 가치 활용방안 도출)
○ [핵심기술2] SLM 3DP 출력 최적화
- 적용 소재 도출
- 출력 조건 최적화
○ [핵심기술3] 공극포화 및 표면 코팅 기술
- 채움재 소재 도출 및 채움 방법 검토
- 고분자 화합물을 적용한 공극 포화 최적화 및 물성 검토
○ [핵심기술4] SLM 3DP 인공경량골재 활용 콘크리트 배합
- 경량 고강도 콘크리트용 인공경량골재 개발
- 경량 고강도 콘크리트 물성 평가
- 설계 및 출력 조건에 따른 경제성 분석 및 대안책 제시
- 일반 경량골재를 사용한 콘크리트와의 성능비교

1년차
목표
3DP Printing을 이용한 밀도제어형 격자구조체 설계/제조 기초 기술 확보
내용
○ [핵심기술1] 밀도제어형 단위셀 설계기술
- 단위셀 형상에 따른 물리적 성능 검토 및 최종 설계(안) 도출
○ [핵심기술2] SLM 3DP 출력 최적화
- 적용 소재 도출
○ [핵심기술3] 공극포화 및 표면 코팅 기술
- 채움재 소재 도출
- 채움 방법 검토(겔화점 조절)

2년차
목표
SLM 3DP Printing을 이용한 밀도제어형 격자구조체 설계/제조 기술 개발 및 이를 활용한 인공경량골재 제조와 경량콘크리트 제조기술 개발
내용
○ [핵심기술1] 밀도제어형 단위셀 설계기술
- 단위셀 형상에 따른 물리적 성능 검토 및 최종 설계(안) 도출
- 설계프로세스 정립
- 적용 소재 다각화(플라스틱 소재 추가 검토)를 통한 경제성 확보 검토
- 고부가가치 활용용도 제안(골재 이외의 고부가 가치 활용방안 도출)
○ [핵심기술2] SLM 3DP 출력 최적화
- 적용 소재 도출
- 출력 조건 최적화
○ [핵심기술3] 공극포화 및 표면 코팅 기술
- 채움재 소재 도출 및 채움 방법 검토
- 고분자 화합물을 적용한 공극 포화 최적화 및 물성 검토
○ [핵심기술4] SLM 3DP 인공경량골재 활용 콘크리트 배합
- 경량 고강도 콘크리트용 인공경량골재 개발
- 경량 고강도 콘크리트 물성 평가
- 설계 및 출력 조건에 따른 경제성 분석 및 대안책 제시
- 일반 경량골재를 사용한 콘크리트와의 성능비교

연구개발성과
(1)양적성과 현황
○ SCI 1건, 비SCI 4건
- [SCI] Design Optimization of Lattice Structures under Compression:Study of Unit Cell Types and Cell Arrangements, Materials, Vol.15(1), 2022
- [비SCI] 금속 적층 제조 격자 구조체의 공극 충진용 부착력 증진 반응성 아크릴 화합물에 대한 실험적 연구, 한국구조물진단유지관리공학회, Vol.24, No.5, pp.143-149, 2020
- [비SCI] 상대 밀도에 따른 금속 적층 제조 격자 구조체의 기계적 특성, 한국산학 기술학회, Vol.22, No.6, pp.19-26, 2021
- [비SCI;ESCI] Mechanical properties of additive manufactured variable-density Kelvin lattice structures: a novel design method for Kelvin unit cells, Journal of Structural Integrity and Maintenance, Vol.7(1), pp.34-45, 2022
- [비SCI] 3D 프린팅 출력 인공 경량 골재를 사용한 압축강도 45 MPa급 경량콘크리트 개발, 한국산학기술학회, 2022, 게재예정
○ 국내특허 출원 2건, 등록 1건
- [출원] 10-2020-0138693, 금속 적층 제조 격자 구조체의 공극 충진용 반응성 아크
릴 화합물 및 이를 구비하는 금속 적층 제조 격자 구조체
- [출원] 10-2021-0192013, 격자구조 경량골재를 구비하는 콘크리트 및 이의 제조방법
- [등록] 10-2232737, 금속 적층 제조 격자 구조체의 공극 충진용 반응성 아크릴 화합물 및 이를 구비하는 금속 적층 제조 격자 구조체
(2)질적성과 현황
○ [핵심기술1] 밀도제어형 단위셀 설계기술
- 문헌조사 1부
- 격자구조별 data sheet 1부
- 설계프로세스 1건 달성
○ [핵심기술2] SLM 3DP 출력 최적화
- 출력 소재 최적화 1건
- 출력 영향인자 최적화 1건 달성
○ [핵심기술3] 공극포화 및 표면 코팅 기술
- 채움재 구성 및 제조기술 최적 달성
○ [핵심기술4] SLM 3DP 인공경량골재 활용 콘크리트 배합
- (골재) 밀도제어 1.0~2.1 g/cm³, 흡수율 0.2% 이하 달성
- (골재) KS F 2541 골재파쇄값 3% 이하 달성
- (콘크리트) 최적배합설계 선정
- (콘크리트) 경량콘크리트 단위용적질량 1.6 t/m³ 및 압축강도 47.7 MPa 달성

연구개발성과 활용방안 및 기대효과 [활용방안]
○ 기반기술 : 밀도제어형 경량구조체
○ 기본활용 : 경량 고강도 인공경량골재 및 이를 활용한 경량콘크리트
(밀도 1.0~1.5 g/cm³, 흡수율 0.2% 이하, 골재파쇄값 3% 이하)
○ 활용확대 : 경량·고강도·충격흡수 다기능성 비선형 구조체에 적용
(예시. 비선형 결합구, 충격흡수재 등)
[기대효과]
○ 상대밀도 제어가 가능한 격자구조체 설계/제조 원천 기술 확보 및 이를 활용한 경량·고강도·충격흡수 등 복합기능성 부재 개발기술 마련
○ 격자구조체 + 기능성 내부 채움재의 복합재료를 통한 신시장 창출
○ 건설 구조물 적용 범위 확대를 통한 해당 기술 고도화 (비선형 보강재 등)

(출처 : 요약문 3p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 3
• 목차 ... 6
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 7
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 7
• 2) 연구개발과제의 연차별 목표 ... 8
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 9
• 1) 연구개발과제 추진 체계(핵심기술별 체계) ... 9
• 2) 연구개발과제 수행 내용 및 결과 ... 11
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 143
• 1) 연구수행 결과 ... 143
• 2) 목표 달성 수준 ... 152
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 153
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 154
• 6. 연구개발성과 관리 및 활용 계획 ... 155
• 7. 참고 문헌 ... 157
• 끝페이지 ... 162