초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
○ 최종 목표
- 본 연구는 기능성 재료를 사용하여 항균, 미세먼지 및 공기 오염 물질 저감 성능을 개선한 항균 기능성 콘크리트 개발을 목표로 하고자 함. 이를 위한 기능성 재료로 살균·항균 작용이 뛰어난 구리(Copper, Cu), 다공성 구조로 인해 반응성이 뛰어나 흡착제로 사용가능하며 미세먼지 제거에 효과가 있는 제올라이트(Zeolite), 탈취 및 실내 공기 오염 물질 저감이 가능한 피톤치드(Phytoncide, 편백수)를 사용하고자 함.
- 본 연구에서는 각 기능성 재료의 혼입율과 혼

□ 연구 목표 및 내용
○ 최종 목표
- 본 연구는 기능성 재료를 사용하여 항균, 미세먼지 및 공기 오염 물질 저감 성능을 개선한 항균 기능성 콘크리트 개발을 목표로 하고자 함. 이를 위한 기능성 재료로 살균·항균 작용이 뛰어난 구리(Copper, Cu), 다공성 구조로 인해 반응성이 뛰어나 흡착제로 사용가능하며 미세먼지 제거에 효과가 있는 제올라이트(Zeolite), 탈취 및 실내 공기 오염 물질 저감이 가능한 피톤치드(Phytoncide, 편백수)를 사용하고자 함.
- 본 연구에서는 각 기능성 재료의 혼입율과 혼합비율을 고려한 모르타르 및 콘크리트의 결과 및 성능을 분석하여 기능성 재료의 최적 배합을 제시하고, 콘크리트의 역학적 특성 및 내구성을 평가하여 건설재료로 사용이 가능한 항균 기능성 콘크리트를 개발하고자 함.

○ 전체 내용
◎ 1차년도 연구 목표 및 내용 (12개월)
* 연구목표
- 기존 연구자료 수집 및 분석 (구리(Copper, Cu), 피톤치드(Phytoncide), 제올라이트(Zeolite))
- 각 기능성 재료의 성능을 극대화한 혼입 형태 결정 (액상, 분말, 골재 등)
* 연구내용 및 범위
- 각 기능성 재료(구리, 피톤치드, 제올라이트)의 모르타르, 콘크리트에 대한 적용 사례 조사 및 분석
- 기존 연구자료 분석을 통한 각 재료의 혼입 형태 결정 (구리: 수용액 or 분말, 제올라이트 : 분말 or 골재)
- 각 재료의 혼입율에 따른 시공성 및 강도 특성 평가 (모르타르 플로 및 강도, 흡수율 등)

◎ 2차년도 연구 목표 및 내용 (12개월)
* 연구목표
- 기능성 재료의 혼합 비율에 따른 모르타르의 기초 물성 및 효능·효과 평가 및 분석
- 모르타르의 최적 혼합 비율 제시
* 연구내용 및 범위
- 기능성 재료 혼합에 따른 모르타르의 특성 분석(시공성, 강도 특성, 흡수율 등) (구리+피톤치드, 구리+제올라이트, 구리+피톤치드+제올라이트)
- 각 재료 혼합에 따른 모르타르의 항균성, 실내 공기 오염 물질 저감 효과 분석 (국가 공인 기관 시험의뢰)
- 구리(Cu) 혼입 형태에 따른 중금속 용출 가능성 검토 (필요시, 국가 공인기관 시험 의뢰)

◎ 3차년도 연구 목표 및 내용 (12개월)
* 연구목표
- 기능성 재료를 혼합한 콘크리트의 기초 물성 평가 및 단기 내구성 실험
- 기능성 재료를 혼합한 콘크리트의 기능성 검토 및 최적 배합 제시
* 연구내용 및 범위
- 모르타르의 최적 혼합 비율을 적용한 콘크리트의 기초 물성 평가 (시공성, 압축 강도)
- 콘크리트 배합 변수 결정(W/C) 및 단기 내구성 실험 (수축 특성, 염화물 침투 저항성 등)
- 기능성 재료를 사용한 콘크리트의 항균성, 실내 공기 오염 물질 저감 효과 분석 (국가 공인 기관 시험 의뢰)
- 기능성 재료 사용으로 인한 시공성 및 강도 저하에 대한 광물질 혼화재 사용 검토 (필요시)

◎ 4, 5차년도 연구 목표 및 내용 (12+12개월)
* 연구목표
- 기능성 재료를 사용한 콘크리트의 장기 내구성 실험
- 기능성 재료를 사용한 RC부재의 구조거동 실험 및 해석 수행 (ABAQUS)
- 기능성 재료를 혼합한 항균 고기능성 콘크리트 개발
* 연구내용 및 범위
- 기능성 재료를 사용한 콘크리트의 장기 내구성 실험 (수축 특성, 황산염 및 염화물 침투 저항성 등)
- 기능성 재료를 사용한 RC부재의 구조거동 실험 및 구조거동 해석 수행
- 기능성 재료를 사용한 콘크리트의 Mock-up 시험체 제작 및 현장성능 Monitoring

○ 1단계
● 연구 목표
- 기존 연구자료 수집 및 분석 (구리(Copper, Cu), 피톤치드(Phytoncide), 제올라이트(Zeolite))
- 각 기능성 재료의 성능을 극대화한 혼입 형태 결정 (액상, 분말, 골재 등)
- 기능성 재료의 혼합 비율에 따른 모르타르의 기초 물성 및 효능·효과 평가 및 분석
- 모르타르의 최적 혼합 비율 제시
- 기능성 재료를 혼합한 콘크리트의 기초 물성 평가 및 단기 내구성 실험
- 기능성 재료를 혼합한 콘크리트의 기능성 검토 및 최적 배합 제시

● 연구 내용
- 각 기능성 재료(구리, 피톤치드, 제올라이트)의 모르타르, 콘크리트에 대한 적용 사례 조사 및 분석
- 기존 연구자료 분석을 통한 각 재료의 혼입 형태 결정 (구리: 수용액 or 분말, 제올라이트 : 분말 or 골재)
- 각 재료의 혼입율에 따른 시공성 및 강도 특성 평가 (모르타르 플로 및 강도, 흡수율 등)
- 기능성 재료 혼합에 따른 모르타르의 특성 분석 (시공성, 강도 특성, 흡수율 등) (구리+피톤치드, 구리+제올라이트, 구리+피톤치드+제올라이트)
- 각 재료 혼합에 따른 모르타르의 항균성, 실내 공기 오염 물질 저감 효과 분석 (국가 공인 기관 시험 의뢰)
- 구리(Cu) 혼입 형태에 따른 중금속 용출 가능성 검토 (필요시, 국가 공인기관 시험 의뢰)
- 모르타르의 최적 혼합 비율을 적용한 콘크리트의 기초 물성 평가 (시공성, 압축 강도)
- 콘크리트 배합 변수 결정(W/C) 및 단기 내구성 실험 (수축 특성, 염화물 침투 저항성 등)
- 기능성 재료를 사용한 콘크리트의 항균성, 실내 공기 오염 물질 저감 효과 분석 (국가 공인 기관 시험 의뢰)
- 기능성 재료 사용으로 인한 시공성 및 강도 저하에 대한 광물질 혼화재 사용 검토 (필요시)

○ 2단계
● 연구 목표
- 기능성 재료를 사용한 콘크리트의 장기 내구성 실험
- 기능성 재료를 사용한 RC부재의 구조거동 실험 및 해석 수행 (ABAQUS)
- 기능성 재료를 혼합한 항균 고기능성 콘크리트 개발

● 연구 내용
- 기능성 재료를 사용한 콘크리트의 장기 내구성 실험 (압축 강도, 염화물 침투 저항성 등)
- 기능성 재료를 사용한 RC부재의 구조거동 실험 및 구조거동 해석 수행
- 기능성 재료를 사용한 콘크리트의 Mock-up 시험체 제작 및 현장 성능 Monitoring

□ 연구성과
◎ 정량적 성과
- SCI급 논문 1건, 비SCI급 논문 1건, 학술발표 논문 13건

◎ 정성적 성과
* 각 기능성 재료의 혼입 범위 및 종류 결정
- 시공성과 압축 강도 결과를 고려한 각 기능성 재료의 혼입율 범위는 구리 분말은 2.5~7.5%, 제올라이트는 5.0~10.0%, 피톤치드는 5.0~10.0%로 결정하였음. 이 혼입율 범위를 모르타르 및 콘크리트 배합에 적용하였음. 시공성, 압축 강도, 경제성을 고려하여 구리 분말은 비정형(Irregular), 피톤치드는 편백수(Leaf) 제품을 사용하는 것으로 결정하였음.
* 모르타르의 최적 혼합 비율 제시
- 두 종류 이상의 기능성 재료를 혼입한 모르타르의 기초 물성 및 내구성 실험 결과, 구리 분말의 최적 혼입율은 2.5%, 피톤치드는 5.0%, 제올라이트는 10.0%로 결정하였음.
* 콘크리트의 최적 혼합 비율 제시
- 두 종류 이상의 기능성 재료를 혼입한 콘크리트의 기초 물성 및 내구성 실험 결과, 구리 분말의 최적 혼입율은 2.5%, 피톤치드는 5.0%, 제올라이트는 7.5%로 결정하였음.

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대효과
◎ 항균 기능성 콘크리트에 대한 기초자료 제시
- 본 연구는 전 세계적으로 큰 문제가 되고 있는 코로나바이러스에 대응하는 항균성 콘크리트 개발에 대한 기초 연구임. 항균 성능을 기본으로 미세먼지 저감 및 실내 공기질을 개선하는 콘크리트는 향후 바이러스 제거 및 확산에 큰 도움이 될 것이며, 실내 공간에서의 대기 오염에 따른 영향을 줄일 수 있을 것으로 예상할 수 있음.
◎ 전 국민의 평균 수명 증가와 전염병 방역 우수 국가의 위상 확대
- 전 세계적으로 전염병은 인류가 존재하는 한 계속 발생할 것이며, 20세기부터 스페인 독감(1918~1919), 아시아 독감(1957~1958), 홍콩 독감(1968~1969), 신종플루(2009), 코로나바이러스(2019~2020, 진행 중)등 인플루엔자에 의한 전염병이 주기적으로 발생하고 있음. 구리(Cu)를 이용한 항균 콘크리트는 이와 같은 인플루엔자 바이러스 제거에 효율적이므로 향후 발생할 수 있는 바이러스에 대한 방역효과가 증진될 것으로 예상되며, 이로 인한 선제적 대응 조치가 가능할 것으로 예상됨.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 6
• 1. 연구과제의 개요 ... 7
• 1) 연구의 목적 ... 7
• 2) 연구의 필요성 및 범위 ... 7
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 8
• 1) 1차년도 수행 과정 및 수행 내용 (2021년 3월 ~ 2022년 2월) ... 8
• 2) 2차년도 수행 과정 및 수행 내용 (2022년 3월 ~ 2023년 2월) ... 9
• 3) 3차년도 수행 과정 및 수행 내용 (2023년 3월 ~ 2024년 2월) ... 12
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 15
• 1) 연구수행 결과 ... 15
• 2) 목표 달성 수준 ... 15
• 3) 목표 미달 시 원인 분석 ... 15
• 4) 중요 연구변경 사항 ... 15
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 16
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 16
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 16
• 1) 연구 목표 및 내용 ... 16
• 2) 연구 추진전략 ... 16
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 17
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 17
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 17
• 끝페이지 ... 29