초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
- 최종목표: 허니콤 메타 구조를 이용한 제로 에너지 건축물용 고단열·불연급 친환경 PC 판넬 제품의 기술개발 및 상용화.

- 세부목표:
① 불연급 메타구조 제조 및 설계기술 확립
② 메타구조를 이용한 PC 판넬의 설계기술 확립: 열교제어 및 내풍과 내충격성을 고려한 판넬 접합기술

- 정량목표:

○ 전체 내용
- 최종목표 달성을 위한 7가지의 핵심개발 내용은 다음과 같음.
① 허니콤 메타 구조의 최적화
② 허니콤 메타

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
- 최종목표: 허니콤 메타 구조를 이용한 제로 에너지 건축물용 고단열·불연급 친환경 PC 판넬 제품의 기술개발 및 상용화.

- 세부목표:
① 불연급 메타구조 제조 및 설계기술 확립
② 메타구조를 이용한 PC 판넬의 설계기술 확립: 열교제어 및 내풍과 내충격성을 고려한 판넬 접합기술

- 정량목표:

○ 전체 내용
- 최종목표 달성을 위한 7가지의 핵심개발 내용은 다음과 같음.
① 허니콤 메타 구조의 최적화
② 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 불연 성능 확보기술
③ 열교현상 제어 및 내하중 1등급을 고려한 최적의 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬 접합부의 설계기술
④ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 구조적 안전성 확보기술
⑤ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 현장 테스트베드 및 에너지 효율성 평가(경남에스피사 외 6개사와 총 13.6억원 규모의 구매협약)
⑥ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 제조, 설계 및 시공가이드 지침 개발
⑦ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 신제품 인증용 보고서 제시

○ 1단계
● 목표
- 1단계의 목표는 위의 핵심개발 1, 2, 3 및 4를 주요 목표로 함.

● 내용
① 허니콤 메타 구조의 최적화
･ 0.04 W/m·K 수준의 열전도율의 확보
･열전도율 실험을 통한 허니콤 메타 구조의 배치 및 형상의 최적화

② 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 불연성능 확보
･ 불연등급 및 연소제로 성능 확보
･ 불연성 시험 및 가스 유해성 실험을 통한 불연등급 및 연소제로 성능 확보

③ 열교현상 및 내하중 1등급을 고려한 최적의 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬 접합부의 설계
･ 열교현상 제어를 통한 0.15 W/m²·K 수준의 열관류율의 확보
･ PC 판넬의 최적의 접합상세 제시 및 실험을 통한 열관류율 성능 확보

④ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 구조적 안전성 확보
･ 접합방법에 따른 휨 성능 실험을 통한 내하중 1등급 확보
･ 판넬 간의 접합방법 제시 및 휨 성능 실험을 통한 내하중 성능 확보
･ 기초와의 접합에서 반복횡하중 실험을 통한 1 kPa 이상의 풍하중 저항성 확보
･ 기초와의 접합방법 제시 및 반복횡하중 실험을 통한 내하중 성능 확보
･ 외부 충격에 대한 안전성 확보를 위한 5 mm 이하의 잔류 변형량 수준의 내충격성 확보
･ 제작된 PC 판넬의 내충격 실험을 통한 충격에 대한 안전성 확보

○ 2단계
● 목표
- 2단계의 목표는 위의 핵심개발 5, 6, 7을 주요 목표로 함.

● 내용
⑤ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 현장 테스트 베드
･ 기존 PC 판넬의 접합공정 대비 10% 시공속도 및 공사비의 10% 절감
･ 현장 테스트 베드에 따른 시공 공정 평가를 통한 시공성 검증
･ PC 판넬 건축물의 에너지 효율성 평가

⑥ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 제조, 설계 및 시공가이드 지침 개발
･ 가이드라인 제시 및 시제품 제작을 통한 생산기술 확립

⑦ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 건설 신제품 인증 신청용 보고서 제시
･ PC 판넬용 단열콘크리트의 배합설계 및 절차 제시
･ PC 판넬의 단면설계 방법
･ PC 판넬의 제조 방법 및 시공방법
･ PC 판넬의 구조적 안정성 검증
･ PC 판넬의 불연성 및 열관류율의 검증
･ PC 판넬의 현장테스트 베드 및 시공성 평가
･ 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 제조, 설계 및 시공가이드 지침

□ 연구개발성과
- 허니콤 메타 구조의 열전도율: 0.04 W/m·K(성능목표: 0.04 W/m·K 이하)
- 비구조용 바텀애시 기반 단열 콘크리트의 내구성 평가: 자체보고서 제시
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 내하중: 34.1 kN(성능목표: 3.4 kPa = 7.8 kN 이상)
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 풍하중 저항성: 5.8 kPa(성능목표: 1 kPa 이상)
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 내충격성: 1.2 mm(성능목표: 5 mm 이하)
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 난연등급: 불연(성능목표: 불연 이상)
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 열관류율: 0.15 W/m²·K(성능목표: 0.15 W/m²·K 이하)
- 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬과 기초의 정적 내진성능 평가: 실험 및 해석연구 기반 자체보고서 제시
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 양생 최적화: 양생 조건 및 이력관리 자체보고서 제시
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 재료수급의 안정화: 생산공정 포함 자체보고서 제시
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 현장 테스트 베드: 시공성 및 에너지 효율성 평가를 포함한 자체보고서 제시
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 비즈니스 모델: 경제성 및 특허맵 분석 등 포함한 자체 보고서 제시
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 제조, 설계 시공 가이드라인: 1건
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 사업화 매출계약: 1건
- 허니콤 메타 기반 PC 판넬의 신제품 인증을 위한 서류 작성: 1건
- 특허 출원 및 등록: 각각 4건(국외 1건 포함) 및 2건
- 시제품: 2건
- SCI 논문 및 비 SCI 논문: 각각 4건 및 3건
- 카다로그 제작: 1건
- 성과홍보: 1건
- 신규고용: 2건

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1) 활용계획
- 준불연등급 이상이 요구되는 건축물의 내·외벽 단열재
- 모바일 주택의 외단열재로 활용
- 고단열 성능을 요구하는 패시브하우스 및 돔하우스
- 샌드위치 판넬 대체

2) 기대효과
▶ 기술적 측면
- 무기계 PC 판넬의 열전도율의 한계를 극복하면서 열교현상을 고려한 시공공정의 개발로 세계 최고 수준의 PC 판넬 제조 기술
- 세계 최초로 허니콤 메타 소재, 기포 및 경량골재의 융합연구를 통한 건축물 에너지 절감에 대한 원천기술 확보 및 국제 기술의 선도
- 에너지 절감에 대한 사회적 문제에 대응하면서 건축물의 에너지 사용 효율성을 향상시켜 사회적 비용을 절감할 수 있는 국가 공공복지 기술
- 유기계 기반 단열재의 화재의 문제점을 해결하고 재난 상황에 대응할 수 있는 안전성의 확보
- 건설 신재료·신기술 등의 국가 건설기술 브랜드 창출에 기여
- 정부의 그린 뉴딜 정책 및 제로에너지 건축물 인증 확대에 선도 기술

▶ 사회적･경제적 측면
- 기존 무기계 판넬보다 단열 효과가 우수하여 건축물의 열 손실을 약 30% 이상의 감축으로 냉·난방을 위한 건축물의 에너지 절감을 통해 약 6,000억 원 이상의 경제적 효과
- 기존 유기단열재 시장의 약 5%를 본 제안 기술로 대체 시 약 200억 원 수준의 시장점유가 가능하며, 특히 난연성능 수준의 강화(준불연 이상 요구)에 따른 무기단열재의 적용이 확산됨에 따라 그 규모는 더욱 증가할 것으로 기대됨.

▶ 정책적 측면
- 화재에 의한 확산방지 및 유독가스가 전혀 방출되지 않은 불연등급을 확보한 무기계 기반의 PC 판넬이므로 유기계 기반 단열재의 화재 피해에 대한 정부정책 현안에 부합한 기술임.
- 건축물의 에너지 소비의 효율에 직접적인 영향을 미치는 단열성능에 관한 기술로서 국토교통부의 10대 중점 기술 중 녹색건축에 가장 부합함.
- 건축물의 에너지 소비의 효율에 직접적인 영향을 미치는 단열성능에 관한 기술로서 정부의 그린 뉴딜정책의 제로에너지 건축물을 실현 가능케할 수 있는 제품임.

3) 기대성과
- 특허출원 4건(국내 3건, 국외 1건) 및 특허등록 1건
- 실용화를 위한 시제품 2건 제작
- 구매협약 산업체들로의 제품 판매(산업체 7개사)를 통한 수익 창출
- 제조, 설계 및 시공가이드라인 제시
- 해외(SCI(E)급 논문 2건 및 국내논문 3건

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 7
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 1) 연구개발과제의 최종 목표 ... 8
• 2) 연구개발과제의 단계별 목표 ... 10
• 3) 연구개발과제의 내용 및 범위 ... 12
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 17
• Ⅰ. 단열 콘크리트와 허니콤 메타 구조의 성능 평가(동신패널, IS동서 및 경기대) ... 17
• Ⅱ. 판넬의 접합 구성 재료들의 역학적 특성 평가 및 접합상세 제시(동신패널 및 경기대) ... 37
• Ⅲ. 허니콤 메타 기반 판넬의 열관류율 및 난연성능평가 PC (동신패널, 아이에스동서, 경기대학교) ... 43
• Ⅳ. 허니콤 메타 기반 판넬의 PC 구조적 성능 평가(동신패널(주), 경기대학교) ... 46
• Ⅴ. 허니콤 메타 기반 판넬이 적용된 건축물의 PC 에너지 효율성 평가(경기대학교) ... 75
• Ⅵ. 허니콤 메타 기반 고단열·불연급 친환경 PC 판넬의 현장 테스트베드 ... 83
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 98
• 1) 연구수행 결과 ... 98
• 2) 목표 달성 수준 ... 104
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 107
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 107
• 2) 자체 보완활동 ... 107
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 107
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 107
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용계획 ... 108
• 1) 연구성과 총괄 ... 108
• 2) 연구개발성과의 향후 5년간(활용보고서 제출기간) 성과활용 목표·계획 ... 109
• 7. 총 연구개발기간 성과점검기준표 ... 110
• 끝페이지 ... 111