표제지
목차
연구요약 5
제1장 서론 20
1. 기술의 정의 및 필요성 21
1.1. 기술의 정의 및 균열제어 방안 21
1.2. 기술의 필요성 22
1.3. 기술의 정의 25
2. 기획연구의 목표 및 추진전략 27
2.1. 기획연구의 목표 및 범위 27
2.2. 기획연구의 추진전략 27
제2장 국내외 연구동향 조사 및 분석 30
1. 국내외 정책동향 31
1.1. 국내정책동향(LH동향 포함) 31
1.2. 국외정책동향 42
2. 국내외 자기치유 기술동향 46
2.1. 관련기술개발 동향 46
2.2. 자기치유 특허동향분석 59
2.3. 자기치유 논문동향분석 69
2.4. 자기치유 적용사례분석 74
2.5. 균열 및 누수로 인한 비용분석 82
2.6. 자기치유 콘크리트 재료비 분석 85
3. 종합분석 89
3.1. 정책동향분석 시사점 89
3.2. 기술동향분석 및 수요조사 시사점 95
제3장 연구추진방향 정립 99
1. 개요 100
2. 건설산업 사업환경 분석 100
2.1. 국내사업환경 분석 100
2.2. LH 내부환경 분석 101
3. SWOT 분석 및 전략과제 도출 103
3.1. SWOT 분석 103
3.2. 전략과제 유형별 시사점 및 목표 104
4. 사전 타당성 검토 105
4.1. 개요 105
4.2. 정책적 타당성 106
4.3. 기술적 타당성 109
4.4. 경제적 타당성 111
제4장 연구과제 구성 및 추진전략 도출 114
1. 비전 및 목표 115
1.1. 연구비전 115
1.2. 연구목표 116
1.3. 기술개발에 따른 미래상 117
2. 연구개발과제 기획(핵심기술 선정) 118
2.1. 자문위원 검토 및 세부과제 선정 118
2.2. 중점분야의 세부 핵심기술 선정 119
3. 연구과제 구성 133
3.1. 연구과제의 전체 구성 133
3.2. 연구과제 구성 136
3.3. 기술의 정의 138
4. 연구과제별 주요내용 및 추진전략 140
4.1. 1단계 세부과제별 주요 내용 140
4.2. 2단계 세부과제별 주요 내용 142
4.3. 3단계 세부과제별 주요 내용 143
4.4. 과제별 연차별 기술 144
5. 성과의 활용방안 및 기대효과 146
제5장 연구과제카드 148
1. 연구과제카드 Ⅰ 149
2. 과제카드 Ⅱ 157
참고문헌 165
판권기 3
[표 2.1] 국가 주요 시설물 안전등급 현황 33
[표 2.2] 국외 자기치유 콘크리트 특허동향 59
[표 2.3] 국내 자기치유 콘크리트 주요특허 분석 60
[표 2.4] 국내 자기치유 콘크리트 특허 동향 61
[표 2.5] 국외 자기치유 콘크리트 특허동향 62
[표 2.6] 2013년도 이후 기술별 국외 자기치유 콘크리트 특허현황 65
[표 2.7] 2013년도 이후 국가별 자기치유 콘크리트 특허현황 66
[표 2.8] 자기치유 콘크리트관련 국외특허 68
[표 2.9] 자기치유 기술별 국내 자기치유 콘크리트 연구 70
[표 2.10] 자기치유 기술별 국내 학술연구 현황 70
[표 2.11] 국내 자기치유 콘크리트 기술 개발과 관련된 주요논문분석 71
[표 2.12] 자기치유 콘크리트 국외 기술별 논문현황 72
[표 2.13] 국내 시설물 유지관리 시장규모 예측 83
[표 2.14] 국토부 하자심사분쟁조정위원회에 접수된 분쟁 건수 84
[표 2.15] 하자 관련 분쟁의 처리를 위한 소요 기간 및 추정 비용 비교 85
[표 2.16] 21MPa 일반 콘크리트 표준배합 86
[표 2.17] 일반 콘크리트 표준배합(21MPa) 87
[표 2.18] 자기치유 콘크리트 총괄 경제성 분석 88
[표 3.1] 건설산업사업환경 분석 - (a) 국내사업환경 101
[표 3.1] 건설산업사업환경 분석 - (b) 내부환경 102
[표 3.2] SWOT 분석 103
[표 3.3] 전략과제 내용과 시사점 및 목표 104
[표 3.4] 자기치유재료 개발단계별 목표 및 주요 내용 109
[표 3.5] LH형 스마트콘크리트 적용분야 및 대상 111
[표 4.1] 연구개발 목표 117
[표 4.2] 원천기술 개발(자기치유 요소기술 개발 및 검증) 117
[표 4.3] 자기치유 재료 개발을 위한 후보기술 119
[표 4.4] 콘크리트 자기치유 기술 현황 (◎:Excellent, ○:Good, △:Fair ×:Bad) 121
[표 4.5] 자기치유 재료 개발을 위한 후보기술 125
[표 4.6] 기술의 장ㆍ단점 126
[표 4.7] 과제구성 결과 137
[표 4.8] 세부 과제별 기술의 정의 및 성과물 138
[표 4.9] 균열보수형 자기치유재료 개발 및 적용 140
[표 4.10] 균열제어형 자기치유재료 요소기술 개발 140
[표 4.11] 자기치유재료 현장적용대상 및 적용 공법검토 141
[표 4.12] 자기치유재료 현장적용 및 모니터링 142
[표 4.13] 자기치유 콘크리트 요소기술 개발 142
[표 4.14] 자기치유 콘크리트 현장적용 및 모니터링 143
[표 4.15] 과제별ㆍ단계별 주요성과물 146
[그림 1.1] 자기치유 콘크리트의 균열 회복 사례 21
[그림 1.2] 콘크리트 기술 변천사 23
[그림 1.3] 기획연구의 추진 프로세스 28
[그림 2.1] 제 6차 건설기술진흥기본계획 개요 31
[그림 2.2] 2019년도 정부연구개발 투자방향 및 기준 34
[그림 2.3] 연구영역별 로드맵 : 경영현안전략 R&D 세부영역 및 주요연구주제 38
[그림 2.4] 연구영역별 로드맵 : 미래사업발굴선도 R&D 세부역역 및 주요연구주제 39
[그림 2.5] R&D 혁신 8대 핵심영역과 영역별중점과제-LH R&D 종합추진계획 40
[그림 2.6] 2017 Infrastructure Grade (ASCE, 2017) 42
[그림 2.7] SARCOS 공식 웹페이지(https://www.sarcos.eng.cam.ac.uk) 44
[그림 2.8] 연도별 자기치유 재료에 대한 학술논문 발표 건수 48
[그림 2.9] 범용재료, 고성능 재료, 자기치유 재료 적용시 성능과 비용의 관계 49
[그림 2.10] 자기치유 메커니즘 50
[그림 2.11] 박테리아 주위의 탄산칼슘 생성 50
[그림 2.12] Sporosarcina pasteurii의 생체광물형성 메커니즘 51
[그림 2.13] 박테리아를 활용한 자기치유 메커니즘 52
[그림 2.14] 콘크리트에 혼입된 박테리아 52
[그림 2.15] 박테리아 혼입을 통한 균열 치유 결과 53
[그림 2.16] 액상타입의 박테리아 자기치유 물질 적용 사례 53
[그림 2.17] 주사현미경 촬영 이미지 54
[그림 2.18] (a)마이크로 캡슐 접근 프로세스: i) 균열 생성 ii) 자기치유 재료 분출 iii) 균열 자기치유 (b)파괴된 마이크로 캡슐 55
[그림 2.19] 균열(가운데 가로) 발생 후 균열 주위 캡슐의 자기치유 재료가 모두 빠져나간 상태(흰색) 55
[그림 2.20] 경년 변화에 따른 균열 자기치유 56
[그림 2.21] 자기치유 보수재료 적용 후 상태 57
[그림 2.22] CO2와 Ca가 반응하여 CaCO3생성 개념도 57
[그림 2.23] 섬유에 탄산칼슘이 석출된 모습 58
[그림 2.24] 시간에 따른 자기치유 효과 58
[그림 2.25] 핵심키워드(미생물, 무기질계, 캡슐, 섬유)에 의한 국내특허 맵 60
[그림 2.26] 등록년도에 따른 자기치유제별 국내 특허등록 현황 61
[그림 2.27] 핵심키워드(Bacteria, Mineral Admixture, Capsule, Fiber)에 의한 특허 맵 63
[그림 2.28] 대상특허 전체 연도별 특허 등록 현황 64
[그림 2.29] 2013년도 이후 기술별 국외 자기치유 콘크리트 특허현황 65
[그림 2.30] 2013년도 이후 국가별 자기치유 콘크리트 특허현황 66
[그림 2.31] 발행년도별 자기치유 콘크리트 기술별 국내논문 발행건수 69
[그림 2.32] 발행년도별 자기치유 콘크리트 기술별 국외논문 발행건수 73
[그림 2.33] SHeMat 공식 75
[그림 2.34] SARCOS 공식 웹페이지 76
[그림 2.35] 지하주차장 외벽누수에 적용한 자기치유 모르타르 77
[그림 2.36] 우수 저류시설(Basilisk Self-Healing Concrete) 78
[그림 2.37] 용수로에 적용한 자기치유 콘크리트 78
[그림 2.38] 자기치유 액상 주입시스템 적용(TU Delft) 79
[그림 2.39] 지하주차장 누수에 적용된 미생물 함유 자기치유 용액 효과 80
[그림 2.40] 박테리아를 함유한 자기치유 모르타르 적용사례 80
[그림 2.41] 자기치유 모르타르를 적용한 지하주차장 외벽 누수보수 81
[그림 2.42] 자기치유 모르타르를 활용한 터널 내부 콘크리트 박락 및 보수 81
[그림 2.43] 국내 시설물의 점검 및 유지관리 현황 82
[그림 2.44] 일반 콘크리트 대비 자기치유 콘크리트 비용 증가율 87
[그림 4.1] 기획연구의 비전 및 목표 116
[그림 4.2] 기술선정 프로세스 118
[그림 4.3] 후보기술 1차 필터링을 위한 다이어그램 120
[그림 4.4] 마이크로 캡슐을 적용한 자기치유의 기본 개념(White et al., 2001) 122
[그림 4.5] SAP에 의한 시멘트 모르타르 내부의 탄산칼슘 생성 촉진 (Snoeck et al., 2016) 124
[그림 4.6]/[그림 4.9] 전체 연구 구성 133
[그림 4.7]/[그림 4.10] 단계별 연구내용 및 추진체계 134
[그림 4.8]/[그림 4.11] 과제별ㆍ연차별 기술로드맵 145