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SUMMARY
목차
1. 연구개발과제의 개요 26
1-1. 연구개발 목적 28
1-2. 연구개발의 필요성[원문분량;p.8] 28
가. 시멘트 제조 산업의 CO₂ 가스 배출 및 환경부하 문제 28
나. 탈황분진의 재활용 필요성 29
다. 친환경 지반안정재 및 콘크리트 제품용 결합재의 개발 필요성 30
라. 도심 빗물 피해 대비 우수 피해 저감용 포장재 및 시스템 개발 필요성 32
마. 우리나라 빗물관리 현황에 따른 필요성 32
바. 순환 생태계의 파괴에 대한 복원의 필요성 34
사. 국내 적용 가능한 도심 환경부하 저감용 빗물 제어형 제품 개발 필요성 35
1-3. 연구개발 범위 36
가. 탈황 분진을 이용한 지반안정재/콘크리트용 결합재 제조기술 확보 36
나. 빗물 제어형 제품 개발을 위한 요소기술 확보 및 적용성 기초 실험 37
다. 탈황분진을 활용하기 위한 최적 전처리 공정 기술 확보 38
라. 안정재/결합재 양산을 위한 최적 생산공정 기술 확보 및 현장 적용성 평가 39
마. 도심 빗물유출 및 온도상승의 환경부하저감을 위한 포장재 및 공법개발 40
2. 국내외 기술개발 현황 44
2-1. 시멘트 대체용 친환경 결합재(한국과학기술원 19864), 문경주 20045)) 46
가. 국내외 기술현황 46
나. 친환경 안정재의 적용 분야 및 사용처별 요구성능 분석 50
2-2. 빗물관리 제품 및 시스템[원문분량;p.34] 57
가. 국외 현황 57
나. 국내 빗물 현황 59
3. 연구수행내용 및 결과 74
3-1. 연구개발의 내용(범위) 및 최종목표 76
3-2. 연구개발 결과 및 토의 78
가. 탈황분진을 활용한 토양안정재 개발[원문불량;p.69] 78
나. 탈황분진을 활용한 결합재 개발 및 빗물제어형 포장제품 개발 126
다. 위탁기관(KCL) 연구개발 내용 및 결과 172
3-3. 연구개발 결과 요약 208
가. 연구개발의 추진전략·체계 및 연구수행 방법 208
나. 연구개발성과 212
다. 연구결과 213
4. 목표달성도 및 관련분야 기여도 216
4-1. 목표달성도 218
4-2. 관련분야 기여도 221
5. 연구결과의 활용계획 224
5-1. 개발 기술 활용 및 사업화 계획 226
5-2. 사업화 추진 현황 및 계획 227
가. 주요일정 및 전략 228
6. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 230
7. 연구개발결과의 보안등급 234
8. NTIS에 등록한 연구시설·장비 현황 238
9. 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전조치 이행실적 242
10. 연구개발과제의 대표적 연구실적 246
11. 기타사항 250
12. 참고문헌 254
부록 258
부록 1. 빗물 포장 블록 기술지침서(GUIDE BOOK FOR WATER-PERMEABLE BLOCK) 262
부록 2. 블록 제품시방서(product specifications) 286
부록 3. 블록 공사 시방서(Constructon specification) 294
부록 4. 시험성적서 304
부록 5. 특허 출원서 311
표 1.2.1. 시멘트 1ton 제조 시 발생되는 석탄 소비량 및 이산화탄소 배출량 28
표 1.2.2. 순환생태계의 주요 기능 및 역할 35
표 2.1.1. 국외 시멘트 제로형 결합재 연구 현황 1 48
표 2.1.2. 국외 시멘트 제로형 결합재 연구 현황 2 49
표 2.1.3. 건마크 연약지반용 고화재 인증 기준(한국건설생활환경 시험연구원) 51
표 2.1.4. 토목공사 일반표준시방서(소일시멘트) 52
표 2.1.5. 건축공사 표준시방서(소일시멘트) 52
표 2.1.6. 한국토지주택공사 주택건설공사 전문시방서(채움재) 53
표 2.1.7. D.C.M 공법의 품질 요구 조건(흙고화재 성능) 54
표 2.1.8. T.D.R 공법 시방서(흙고화재 성능) 55
표 2.1.9. 흙포장(경화토포장 설계기준) - 한국토지주택공사 55
표 2.1.10. S.C.W 공법 시방서(흙고화재 성능) 56
표 2.2.1. 외국의 빗물이용사례 58
표 2.2.2. 대형시설물 (월드컵 경기장) 우수이용시설 60
표 2.2.3. 대형시설물 우수이용시설 61
표 2.2.4. 학교 우수이용시설 62
표 2.2.5. 물관련 주요 연구 현황 63
표 2.2.6. 지역별 건축물 용도별 우수이용 가능용도 63
표 2.2.7. 설치장소별 토지이용에 따른 적용가능 침투시설 63
표 2.2.8. 우수저류침투시설의 기본 구성 65
표 2.2.9. 우수저류침투시설 관련 제품 시장 규모 66
표 2.2.10. 빗물관련 포장블록 주요 업체 현황 분석 67
표 2.2.11. 물관련 주요 법령의 종류 및 주요내용 68
표 2.2.12. 생태면적율에 따른 공간가중치 70
표 2.2.13. 생태면적율에 따른 공간유형별 판단기준 및 관련지침 71
표 2.2.14. JIS A 5371 프리캐스트 무근 콘크리트 규준값 72
표 3.2.1. 코크스 탈황석고 연소재의 산화물 조성 79
표 3.2.2. 코크스 탈황석고 중금속 용출 결과 80
표 3.2.3. 코크스 탈황석고 중금속 함량 시험 결과 80
표 3.2.4. 고로슬래그의 화학조성 80
표 3.2.5. 유동층보일러 플라이애시의 발생원별 화학성분 83
표 3.2.6. 미세분급 물질의 회수율 분석 85
표 3.2.7. 친환경 안정재의 원재료 및 그 특성 85
표 3.2.8. 친환경 안정재 자극제 화학조성 85
표 3.2.9. 유동성 시험에 사용한 배합비 87
표 3.2.10. 유동성시험 결과 88
표 3.2.11. 침지 후 시간대별 pH 91
표 3.2.12. 개발 안정재의 중금속 함량 시험 결과 93
표 3.2.13. 안정재 적용 시험조 토양의 원소 분석 94
표 3.2.14. 고로슬래그 시멘트와 개발 고화재의 화학성분 비교 97
표 3.2.15. 여수○○항 원지반토 기본 물성 99
표 3.2.16. 여수○○항 원지반토 기본 물성실내배합시험 조건 100
표 3.2.17. 배합조건에 따른 일축압축강도 101
표 3.2.18. 패각함유량에 따른 일축압축시험 결과 103
표 3.2.19. 부상토 함유량에 따른 일축압축강도 시험 결과 105
표 3.2.20. 현장시험시공 결과 106
표 3.2.21. 부산○○부두 원지반토 기본 물성 109
표 3.2.22. 실내배합시험 조건 109
표 3.2.23. 배합조건에 따른 일축압축강도 110
표 3.2.24. 겔타임 및 호모겔강도 시험 배합표 113
표 3.2.25. 대상토의 기본 물성 114
표 3.2.26. 일축압축강도시험 배합표 114
표 3.2.27. 사면안정공법 비교표 118
표 3.2.28. 토질 물성실험 결과 119
표 3.2.29. 원지반토 및 개량토의 강도특성 비교 119
표 3.2.30. 제조원가 분석(지반안정재) 125
표 3.2.31. 고로슬래그의 물리 화학적 성질 126
표 3.2.32. 탈황석고 분말의 물리 화학적 성질 126
표 3.2.33. 보통포틀랜드 시멘트의 물리 화학적 성질 127
표 3.2.34. 보통포틀랜드 및 탈황석고 최적 첨가율 산정을 위한 물성평가 127
표 3.2.35. 최적 첨가율을 적용한 최적배합 산정을 위한 물성평가 131
표 3.2.36. 제조원가 분석(보통포틀랜드 시멘트 대처용 결합재) 133
표 3.2.37. 에코바인더의 물리성능 135
표 3.2.38. 에코바인더의 화학성분 135
표 3.2.39. 일반쇄석 골재 135
표 3.2.40. 규사 골재 135
표 3.2.41. 고성능 감수제의 물리 화학적 성질 136
표 3.2.42. 시멘트 혼화용 폴리머의 물리 화학적 성질 136
표 3.2.43. 기반층 배합 137
표 3.2.44. 글라스비드 물성 147
표 3.2.45. 아크릴 에멀젼 수지 148
표 3.2.46. 마감층 배합 148
표 3.2.47. 빗물제어형 제품의 주요 구성원재료 151
표 3.2.48. 빗물제어형 제품의 원재료 주요 배합 개요 151
표 3.2.49. 시공 단면별 저류량 분석 156
표 3.2.50. 목표달성도 평가지표(빗물유출제어형 포장재) 157
표 3.2.51. 현장생산 배합표(빗물제어용 포장재/투수/보도용) 159
표 3.2.52. 현장배합에 의한 품질 성능 시험값 161
표 3.2.53. KS F 4415 보차도용 인터록킹 블록 규준값 165
표 3.2.54. JIS A 5371 프리캐스트 무근 콘크리트 규준값 165
표 3.2.55. 국내외 관련 시방서 : 토목공사 표준시방서, 조경공사 표준시방서 개요 166
표 3.2.56. 주요구축장비 현황 173
표 3.2.57. 폭로시험 개요 174
표 3.2.58. OPC 수중양생 조건의 시험체별 중량변화 182
표 3.2.59. 고로슬래그 수중양생 조건의 시험체별 중량변화 183
표 3.2.60. 토양 안정재 수중양생 조건의 시험체별 중량변화 183
표 3.2.61. OPC 해수 침지 조건의 시험체별 중량변화 184
표 3.2.62. 고로슬래그 시멘트 염수침지 조건의 시험체별 중량변화 184
표 3.2.63. 토양안정재 염수침지 조건의 시험체별 중량변화 185
표 3.2.64. OPC 해양폭로 시험조건의 시험체별 중량변화 186
표 3.2.65. 고로슬래그 시멘트 해양폭로 시험조건의 시험체별 중량변화 187
표 3.2.66. 토양안정재 해양폭로 시험조건의 시험체별 중량변화 188
표 3.2.67. 수중양생 조건의 시험체별 압축강도 189
표 3.2.68. 해수침지 조건의 시험체별 압축강도 190
표 3.2.69. 해양환경 침지 조건의 시험체별 압축강도 191
표 3.2.70. 실험시설 주요사양 195
표 3.2.71. Mock-up 개요 197
표 3.2.72. 서울시 표준기상데이터(폭염주의보) 200
표 3.3.1. 연구결과(지반안정재/경제성 분석) 211
표 4.1.1. 연구개발목표 달성도 218
표 4.1.2. 친환경 안정재의 특징을 살린 콘크리트의 주요 용도 222
표 5.1.1. 개발기술 사업화 계획 개요 226
그림 1.2.1. 탈황분진 발생 공정도 29
그림 1.2.2. 최근 국내외 지반침하 피해 사례 30
그림 1.2.3. 싱크홀 발생원인(빗물 침투에 의해 형성된 지하수 유출) 31
그림 1.2.4. 주요 국가별 연평균 강수량 및... 33
그림 1.2.5. 국내 물수급 전망 33
그림 1.2.6. 국내 강우의 연내 편중성(그림없음) 33
그림 1.2.7. 국내 주요 빗물관리 문제점 34
그림 1.2.8. 열섬 현상발생, 국지적 홍수발생 34
그림 1.2.9. 지하수 고갈 34
그림 1.2.10. 순환생태계 파괴 및 복원 34
그림 1.3.1. 어독성 시험장치 개념도 37
그림 1.3.2. 탈황분진을 활용하기 위한 최적 전처리 공정안 38
그림 1.3.3. 안정재의 토양 적용시 영향 검토를 위한 샘플링 39
그림 1.3.4. KCL 해양환경시험장(위탁기관) 40
그림 1.3.5. 기후환경성능평가(위탁기관연구, KCL 기후환경실증센터) 43
그림 2.1.1. 국외 시멘트 대체재 기술개발 동향 47
그림 2.2.1. 해외 빗물 침투 공법 현황 58
그림 2.2.2. 국내 강우의 연내 편중성(그림없음) 59
그림 2.2.3. 주요 국가별 연평균 강수량 및... 60
그림 2.2.4. 국내 물수급 전망 60
그림 2.2.5. 홍수 방재시설 및 우수저류침투시설의 일반 적용예 65
그림 2.2.6. 빗물관리관련 시장화 플로우 66
그림 2.2.7. 물관리법 제정안 개요 69
그림 3.2.1. 페트로 코크스 탈황부산물의 발생 공정 78
그림 3.2.2. H사 코크스 연소재 SEM 이미지 79
그림 3.2.3. 고로슬래그의 발생공정 81
그림 3.2.4. 고칼슘 플라이애시 발생 공정 모식도 82
그림 3.2.5. 고칼슘 플라이애시 SEM 이미지 83
그림 3.2.6. 고칼슘 플라이애시 입도분포 84
그림 3.2.7. 고칼슘 플라이애시 XRD 84
그림 3.2.8. 친환경 안정재 제조공정 85
그림 3.2.9. 슬래그 미분말-탈황분진 배합시험 86
그림 3.2.10. 안정제 유동성 시험 87
그림 3.2.11. 유동성시험 결과 비교 88
그림 3.2.12. 친환경안정재의 시간에 따른 pH 변화 89
그림 3.2.13. 내산성 시험용 시편 90
그림 3.2.14. 내산침지 시험체의 중량 변화율 90
그림 3.2.15. 어독성 시험 91
그림 3.2.16. 침지후 치사현황 92
그림 3.2.17. 안정재의 토양 적용시 영향 검토를 위한 시험조 제작 92
그림 3.2.18. 안정재 적용 시험조의 토양오염 시험 결과(중금속 함유량)(그림없음) 94
그림 3.2.19. 안정재 적용 시험조 토양 원소분석 결과 95
그림 3.2.20. 고화재의 반응 매커니즘 97
그림 3.2.21. 안정재 적용 고화토 시료 제작 및 시험 98
그림 3.2.22. 여수○○항 시추주상도 99
그림 3.2.23. DCM현장별 안정재 투입량 100
그림 3.2.24. DCM현장별 설계기준 강도 100
그림 3.2.25. 배합조건에 따른 일축압축강도 102
그림 3.2.26. 양생일에 따른 강도 증가비 103
그림 3.2.27. 기존 문헌과 강도증가비 비교 103
그림 3.2.28. 안정재 투입량에 따른 일축압축강도 104
그림 3.2.29. 패각함유량에 따른 강도 감소비 비교 104
그림 3.2.30. 부상토의 일축압축강도 105
그림 3.2.31. 안정재 추가투입에 따른 강도 증가비교 106
그림 3.2.32. 시험시공에 사용한 시공장비 107
그림 3.2.33. 개발제품 현장 도착 전경 107
그림 3.2.34. 확인보링 전경 107
그림 3.2.35. 실내배합시험 및 현장... 107
그림 3.2.36. 해양폐기물 공정시험 결과(여수 ○○항) 108
그림 3.2.37. 고로슬래그 시멘트고화토의... 108
그림 3.2.38. 본 개발 고화토의... 108
그림 3.2.39. 양생일에 따른 일축압축강도(개발... 111
그림 3.2.40. 양생일에 따른 일축압축강도(SC,... 111
그림 3.2.41. 양생일에 따른 일축압축강도(개발... 111
그림 3.2.42. 양생일에 따른 일축압축강도(SC,... 111
그림 3.2.43. 패각함유량 10%일 때... 111
그림 3.2.44. 부상토 함수비에 따른 압축강도... 111
그림 3.2.45. 해양폐기물 공정시험 결과(부산 ○○부두) 112
그림 3.2.46. W/B별 겔타임 측정 결과 113
그림 3.2.47. 호모겔 강도(W/B＝140%) 113
그림 3.2.48. 호모겔 강도(W/B＝120%) 113
그림 3.2.49. 대상토의 입도분포 곡선 114
그림 3.2.50. 밀크주입재 시료 제작 및 시험 115
그림 3.2.51. 사질고화토의 양생일별... 115
그림 3.2.52. 점토 고화토의 양생일별... 115
그림 3.2.53. 약액주입공법 현장 시험시공(경기 일산) 116
그림 3.2.54. 사면안정재 시공순서 및 단면도 117
그림 3.2.55. 원지반토와 개량토의 입도분포 곡선 119
그림 3.2.56. 지반개량 전후의 안전율 비교 120
그림 3.2.57. 사면안정재 시공순서 121
그림 3.2.58. 변수위 투구시험 장치 122
그림 3.2.59. 투수계수 비교 122
그림 3.2.60. 사면안정재 시험시공(전북 김제) 123
그림 3.2.61. 안정재 주요 제조 설비 124
그림 3.2.62. 빗물제어형 결합재 시험 128
그림 3.2.63. 응결시간 측정 시험 결과(빗물제어형 결합재) 129
그림 3.2.64. 압축강도 측정 시험결과(빗물제어형 결합재) 130
그림 3.2.65. 응결시간 측정 시험 결과 131
그림 3.2.66. 압축강도 측정 시험결과( 20℃ 표준 수중양생 조건) 132
그림 3.2.67. 제품 투수블록의 종류 134
그림 3.2.68. 제품 단면구조 134
그림 3.2.69. 기반층 골재 136
그림 3.2.70. 공시체 제작과정(기반층) 139
그림 3.2.71. 휨강도측정 시험방법(기반층) 139
그림 3.2.72. 투수계수 측정 시험방법(기반층) 140
그림 3.2.73. 보수성 및 흡수율 측정시험방법(기반층) 141
그림 3.2.74. 표면온도변화 측정시험방법(기반층) 142
그림 3.2.75. 휨강도 시험결과(기반층) 143
그림 3.2.76. 투수계수 측정 시험결과(기반층) 144
그림 3.2.77. 보수성 측정 시험결과(기반층) 145
그림 3.2.78. 흡수성 측정 시험결과(기반층) 145
그림 3.2.79. 표면온도 변화측정(기반층) 146
그림 3.2.80. 표면온도 변화측정용 시험공시체 준비(마감층) 148
그림 3.2.81. 표면온도변화 측정시험방법(기반층) 149
그림 3.2.82. 표면온도 변화측정(마감층) 150
그림 3.2.83. 제품 설계 152
그림 3.2.84. 시제품 제품외관 153
그림 3.2.85. 포장재 하중 검토 154
그림 3.2.86. 표면온도 변화측정(시제품) 155
그림 3.2.87. 보차도용 포장 블록 시공단면 일반 156
그림 3.2.88. 제품생산 주요공정(빗물제어형 포장재) 158
그림 3.2.89. 제품 양생공정 160
그림 3.2.90. 시공적용 및 평가(빗물제어형 보차도용 포장블록) 162
그림 3.2.91. 블록 시험시공 토양의 모니터링 결과(온도) 163
그림 3.2.92. 블록 하단의 모니터링 결과(온도) 163
그림 3.2.93. 블록 표면의 모니터링 결과(온도) 164
그림 3.2.94. 조경공사 포장 시방서(LH공사) 167
그림 3.2.95. 보도 및 자전거도로 포장공사 시방서(LH공사) 168
그림 3.2.96. 포장관련 지침서(서울시) 169
그림 3.2.97. 포장관련 지침서(환경부) 169
그림 3.2.98. 본 기술개발 제품 생산 공정 시스템 및 배치 171
그림 3.2.99. 해양환경 폭로시험장 개요 172
그림 3.2.100. 시험체 설치 및 침지 175
그림 3.2.101. 침지전 시험체 176
그림 3.2.102. 수중양생 3개월 시험체 176
그림 3.2.103. 수중양생 5개월 시험체 177
그림 3.2.104. 해수침지 3개월 시험체 177
그림 3.2.105. 해수침지 5개월 시험체 178
그림 3.2.106. 해양폭로 시험조건 1개월 시험체 (표면 건조) 178
그림 3.2.107. 해양폭로 시험조건 3개월 시험체(105℃조건에서 완전 건조) 179
그림 3.2.108. 해양폭로 시험조건 5개월 시험체 수거 180
그림 3.2.109. 해양폭로 시험조건 5개월 시험체(105℃조건에서 완전 건조) 181
그림 3.2.110. 블록별 열순환 매커니즘 193
그림 3.2.111. 블록의 증발량 예측 방법론 194
그림 3.2.112. 기후환경 실증센터 194
그림 3.2.113. 투·보수 블록의 표면온도 측정 196
그림 3.2.114. 블록의 표면온도 변화 196
그림 3.2.115. Mock-up 모식도 197
그림 3.2.116. mock-up(측면) 198
그림 3.2.117. mock-up(정면) 198
그림 3.2.118. 인디게이터 및 외부대형표시기 199
그림 3.2.119. 블록의 열섬저감 성능평가 방법 201
그림 3.2.120. 열섬저감 성능분석 방법 201
그림 3.2.121. mock-up 설치 202
그림 3.2.122. 강우 및 일사제어 시운전 203
그림 3.2.123. 블록별 증발량, 침투량, 유출량 204
그림 3.2.124. 일반블록 표면온도 측정 205
그림 3.2.125. 개발블록 표면온도 측정 205
그림 3.2.126. 블록의 표면온도 비교 206
그림 3.2.127. 블록 주변 공기온도 및 상대습도 비교 206
그림 3.2.128. 블록의 토양수분함량 비교 207
그림 3.3.1. 연구개발 추진 전략 208
그림 3.3.2. 연구결과(기술적 성과 효과분석) 214
그림 3.3.3. 연구결과(경제적 성과 효과분석) 215
그림 4.1.1. 연구목표 달성 실적 220
그림 5.2.1. 주요 사업화 전략 및 일정 227
그림 5.2.2. 사업 세부 전략 228
그림 5.2.3. 분체 생산설비 계통도 229
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