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SUMMARY
목차
제1장 연구개발과제의 개요 28
제1절 연구개발 목적 28
1. 연구개발 최종목표 28
제2절 연구개발의 필요성 33
1. 연구개발의 필요성 33
2. 연구개발의 중요성 36
3. 최종성과물의 기술성숙도 설정근거 45
4. 타산업 연계 및 국제협력 가능성 45
제3절 연구개발범위 46
1. 연구개발 범위 및 내용 46
제2장 국내외 기술 개발 현황 52
제1절 관련 분야의 국내외 연구동향 및 학술적 성과 52
1. 국가 연구개발사업 유사연구 실적 52
2. 국내외 관련기술 특허동향 54
3. 국내외 시장분석 및 산업동향 57
4. 종합결론 61
제3장 연구 수행 내용 및 성과 63
제1절 국내외 실링마감기술 분석 63
1. 실링재 기술의 분류 63
2. 구조용 실리콘 그레이징(SSG공법) 66
3. 실링기술의 적용분야 및 관련시장 분석 70
4. 실링재 열화인자 및 시공상의 하자 원인 74
5. 실링재의 수명향상 내구성능 평가지표 도출 79
6. 실링재의 시험평가방법에 대한 해외동향(국제표준과 부합여부, 차별성) 80
제2절 변성실란트 실링마감재 개발 81
1. 구조용 실란트의 화학조성 기본레시피 81
2. 건축 구조용 실란트의 시제품 개발의 시행착오 84
3. 변성 실리콘 실란트 실링 마감재 개발 88
4. 변성 실리콘 실란트 중간체 합성 98
5. 변성실리콘 실란트 물성평가 100
6. 변성실리콘 실란트 물성개선 107
7. 2액형 우레탄 실링재와 1액형 구조용 변성실리콘 실링재의 성능 비교 110
8. 시제품의 경제성, 친환경성 분석 111
9. 본 연구개발로 도출된 실링재의 사업화 계획 및 표준화 계획 112
제3절 내구성 평가기법 및 장치개발 117
1. 건축 구조용 실링공법의 성능평가방법(안) 개발 117
2. 실링마감공법의 Mock-up 시험을 통한 실증화 방법 연구 127
3. 구조용 실링재의 Mock-up 성능평가장치의 설계 131
4. 실링마감공법의 성능평가방법 보완 및 외압거동대응 변위장치 제작 133
제4절 옥외폭로를 통한 실증화 평가방법(안)개발 147
1. 옥외폭로시험방법(안) 147
2. 커튼월 시험방법 149
3. 구조용 실링재의 변위거동 옥외폭로시험 159
4. 시험에 옥외폭로 1년후 커튼월 시험결과 및 비교 170
5. 실링재의 성능평가 및 시험장치의 신뢰성 확보 방안 및 자문 176
제5절 실링 노즐 공법(안) 개발 178
1. 실링 노즐 공법의 설계 기준 178
2. 선행 실링 노즐 공법의 조사 178
3. 실링 노즐 공법의 개발 179
4. 실링 마감재 사용에 따른 시공성 개선 효과 183
제6절 시제품 성능평가 및 품질관리 매뉴얼 작성 184
1. 국내·외 실링기술 관련 규격/제도 검토 184
2. 변성 실리콘 실링재 시제품의 기본 물성 평가 185
제7절 연구의 고찰 192
1. 연구목표(내구성능 20년 이상 보증)의 목표설정 배경과 달성 192
2. 본 연구의 실링재 성능평가방법 및 시험장치의 신뢰성 확보 방안, 활용계획 193
3. 본 연구의 실링재 성능평가방법에 대한 국제표준과 부합 여부 비교 194
제4장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 195
1. 목표 달성도 195
2. 관련 분야 기여도 196
제5장 연구개발성과의 활용 계획 197
제1절 연구개발성과의 활용방안 197
제2절 연구개발성과의 기대효과 198
1. 기대효과 198
제6장 연구 과정에서 수집한 해외 과학기술 정보 200
제1절 INTERNATIONAL STANDARD 200
제2절 ASTM STANDARD 202
제3절 ACADEMIC PAPER 205
제4절 Technology report 206
제5절 Guide book 208
제7장 연구개발성과의 보안등급 209
제8장 국가과학기술종합정보시스템에 등록한 연구시설장비·현황 210
제9장 연구개발과제 수행에 따른 연구실 등의 안전 조치 이행 실적 211
제10장 연구개발과제의 대표적 연구 실적 212
제11장 참고 문헌 213
제12장 부록 219
제1절 품질관리메뉴얼(안) 219
제2절 현장시방서(안) 293
표 1-1. 수족관 수조 방수 설계 안전성 종합 검토 31
표 1-2. 국내 Sealing 관련 주요 규격 및 시방서 39
표 1-3. 일본의 건축 구조용 방수마감재 기술 흐름 40
표 1-4. 국내외 기술개발 수준 41
표 1-5. 단열 건물 외피 연관 산업 구조 43
표 2-1. 국내·외 실링/누수예방/진단기술 관련 특허동향분석 검색 Keyword 54
표 2-2. 2012년 건설수주 전망 57
표 2-3. 공종별 수주실적 58
표 2-4. 건물 창호 외피 산업 시장 현황 및 전망 60
표 3-1. 대표적인 적용부위별 선택가능한 소재 및 시공법 64
표 3-2. 대표적인 적용부위별 선택가능한 폴리우레탄 소재 및 시공법 65
표 3-3. 국내 건축용 실링재 산업규격 67
표 3-4. 해외 건축 구조용 실링재의 산업규격 68
표 3-5. 국산 구조용 실링재의 종류 69
표 3-6. 형태별 실링재의 세계 시장 70
표 3-7. 제품소재별 실링재의 세계 시장 71
표 3-8. 실링재의 적용분야별 세계 시장 규모 72
표 3-9. 실링재의 지역별 세계 시장 규모 추이 72
표 3-10. 국내외 실리콘 모노머 및 실링재 제조사 현황 73
표 3-11. 국내외 구조용 실링재 표준 비교 및 부합여부 80
표 3-12. 구조용 실란트의 시제품의 레시피 83
표 3-13. 이소시아네이트의 화학 구조 84
표 3-14. 주제 합성 검토 85
표 3-15. 경화제 합성 검토-주제합성 검토 2의 도입 85
표 3-16. 응용물성 평가 86
표 3-17. 실리콘의 장·단점 90
표 3-18. 변성 실리콘 중간체 합성 레시피 93
표 3-19. 변성 실리콘 실란트 제조 레시피 및 기초 물성 97
표 3-20. 변성 실리콘 실란트의 응용물성 결과 98
표 3-21. 상태복원력과 평균복원력 시험 결과 103
표 3-22. 탄성복원력 시험 결과 105
표 3-23. 본 연구에서 개선된 시제품의 KS F 4910 물성(F형, 25HM) 106
표 3-24. 변성 실리콘 중간체 합성 레시피 107
표 3-25. 변성 실리콘 실란트 제조 레시피 및 기초 물성 배합표 108
표 3-26. 변성 실리콘 실란트 응용물성 결과 109
표 3-27. 2액형 우레탄 실링재와 1액형 구조용 변성실리콘 실링재의 성능 비교 110
표 3-28. 제조사별 구조용 실란트의 제품 단가(300 ml) 비교 111
표 3-29. 사업화 계획 및 표준화 계획 수립 116
표 3-30. 온도 변화에 따른 측정결과 119
표 3-31. 외관검사에 의한 실리콘 고무의 내후성(미국 플로리다주) 120
표 3-32. 규격에 대한 사용자의 주요 요망 122
표 3-33. 성능 규정화까지의 단계 122
표 3-34. 규격의 성능 규정을 위한 제안 123
표 3-35. 수조 변위거동 저항시험 결과 128
표 3-36. 수압 저항시험 결과 130
표 3-37. 시험시간에 따른 풍속 50m/s 시험체의 변위량 141
표 3-38. 복합열화시험장치 고도화 143
표 3-39. 옥외폭로시험장의 2017년도 월별 최저/최고 대기환경 변화 144
표 3-40. 수조 구조물 변위거동 시험 결과 146
표 3-41. 커튼월 시험체의 제작 사양 150
표 3-42. 통기량 시험 결과 155
표 3-43. 내풍압시험 변위측정 데이터(시제품) 156
표 3-44. 내풍압시험 변위측정 데이터(타사제품) 157
표 3-45. 열관류시험 시험결과 158
표 3-46. 서산 옥외폭로시험장 기후인자 측정표 160
표 3-47. 서산 옥외폭로시험장 일사량 측정표 161
표 3-48. 상하변위시험체 옥외폭로 시험체 외관 163
표 3-49. 상하변위시험체 옥외폭로 거치 및 초기 현미경(X 600)관찰 164
표 3-50. ±5% 상하변위 시험의 결과 167
표 3-51. 기상데이터와 옥외폭로 시험체 관찰 시점 평균 값 168
표 3-52. 옥외폭로 거치 전 VS 후 커튼월 시험 비교 170
표 3-53. 옥외폭로 거치 전 VS 후 커튼월 수밀시험 비교 172
표 3-54. 초기 변위측정 데이터(시제품) 173
표 3-55. 옥외폭로 12개월 경과 후 변위측정 데이터(시제품) 173
표 3-56. 초기 변위측정 데이터(K사제품) 174
표 3-57. 옥외폭로 12개월 경과 후 변위측정 데이터(K사제품) 174
표 3-58. 옥외폭로 후와 복합열화촉진 처리시간에 따른 변위량 비교 175
표 3-59. 항목별 성능평가결과 비교 176
표 3-60. 노즐 공법의 선행기술 비교 179
표 3-61. 수도용 자재 및 제품의 위생안전기준 공정시험 결과 190
표 3-62. 국내외 구조용 실링재 표준 비교 및 부합여부 194
표 4-1. 연구개발 목표별 계획대비 달성도 195
그림 1-1. 본 연구개발의 최종목표의 성격 29
그림 1-2. 제2 롯데월드 몰 수족관의 실링 기술 관련 전문가들의 보수 방안 32
그림 1-3. 제2 롯데월드(지상123층) 조감도 및 공사 사진 33
그림 1-4. 커튼월의 구조 및 시공 방법 34
그림 1-5. 커튼월 외벽에 가해지는 환경적 요소와 고장사례 34
그림 1-6. 롯데월드 몰 대형 수족관 35
그림 1-7. 본 연구에서 개발하고자하는 핵심 기술의 범위 35
그림 1-8. 국내 초고층 커튼월이 적용된 건축물의 현황 36
그림 1-9. 세계적인 초고층 커튼월 외벽을 갖는 초고층 빌딩의 높이 36
그림 1-10. 대형 수조의 연결마감재의 문제점 및 국내현황 37
그림 1-11. 제2 롯데월드 몰 수족관의 구조용 실링 마감공법의 하자사진 37
그림 1-12. 제2 롯데월드 재개장을 위한 결정자문회의 보도내용 38
그림 1-13. 국내 건축용 표면마감재 보호기술의 흐름 38
그림 1-14. 녹색성장 기본 개념 38
그림 1-15. 선진국의 건축 구조용 마감재료 및 공법 적용 현황 41
그림 1-16. '국립방재연구원' 강풍에 대한 창호 시스템의 내풍성능 실증 검증 42
그림 1-17. 실링재의 박리 43
그림 1-18. 실링재의 주름 43
그림 1-19. 실링재의 피로파단 43
그림 2-1. 실링관련 분야 논문 연도별 발표 건수 53
그림 2-2. 국내·외 기술 관련 논문 등재 건수 53
그림 2-3. 국내 실링기술 논문 발표 주요기관 53
그림 2-4. 국외 실링기술 논문 발표 주요기관 53
그림 2-5. 국내 관련 특허출원 건수 56
그림 2-6. 국내 관련 특허출원 건수 56
그림 2-7. 국내외 건축 구조물 표면마감기술 관련 출원인 특허 현황 56
그림 2-8. 해외건설 시장 계약현황 58
그림 2-9. 국내 실링재(실리콘) 시장 동향 59
그림 3-1. 실링재의 공법 분류 63
그림 3-2. SSG 공법의 복층유리 및 구조용 실링재 구성도 66
그림 3-3. SSG 공법에서 구조용 실링재의 요구성능 및 탄성체 역할 66
그림 3-4. 국내 시판중인 국산 1액형 구조용 실링재 69
그림 3-5. 2액형 구조용 실링재의 혼합 및 적용 69
그림 3-6. 세계 실링재 시장 규모 추이 및 전망 71
그림 3-7. 실링재가 대기중으로부터 오염되는 경로 75
그림 3-8. 실링재에 주된 오염의 분류 75
그림 3-9. 실링 줄눈 주변의 표면 오염 75
그림 3-10. 실링 줄눈 주변의 내부 침투 오염 75
그림 3-11. 실링재 불량(Bath-tub 곡선) 76
그림 3-12. 환경열화인자에서 실링재의 요구성능 76
그림 3-13. 인장응력 측정 86
그림 3-14. 인장강도 측정 86
그림 3-15. 탄성 복원력 측정 86
그림 3-16. 기존 우레탄 소재의 화학적 구조변화에 따른 물성저하원인 87
그림 3-17. 본 연구의 수지변성 화학메카니즘 87
그림 3-18. 실링 줄눈의 열화 현상 모식도 87
그림 3-19. 실리콘 오일의 분자구조 88
그림 3-20. 실리콘 고무의 분자구조 89
그림 3-21. 실리콘 레진의 분자구조 89
그림 3-22. 실리콘 제품의 형태별 분류 90
그림 3-23. 화학식I 91
그림 3-24. 화학식II 91
그림 3-25. 화학식III 91
그림 3-26. 중간체 합성 반응 조건 92
그림 3-27. 실링재의 박리 95
그림 3-28. 실란트의 주름 95
그림 3-29. 실란트의 피로파단 95
그림 3-30. 변성실리콘 시제품의 탄성복원력 측정 99
그림 3-31. 변성실리콘 시제품의 탄성 복원성 99
그림 3-32. 변성실리콘 시제품의 인장강도 측정 99
그림 3-33. 변성실리콘 시제품의 인장응력 측정 99
그림 3-34. 온도 변화 시험의 공정도 100
그림 3-35. 실험용 시험체 100
그림 3-36. 온도 열화 후 평균복원력 104
그림 3-37. 탄성복원력 시험 결과 105
그림 3-38. 반응에 사용되는 유기 주석 촉매의 구조식 107
그림 3-39. 샘플의 NCO% 측정장비 108
그림 3-40. 우레탄 실란트 국내시장 규모 112
그림 3-41. 실리콘 실란트 국내시장 규모 112
그림 3-42. 변성 실란트 국내시장규모 112
그림 3-43. 아크릴 실란트 국내시장규모 112
그림 3-44. 온도변화시험의 공정도 117
그림 3-45. 시험체의 크기 및 도면 117
그림 3-46. 전처리 전의 시험체 외관 118
그림 3-47. 자외선 조사에 의한 시험 종료 후 시험체 외관 118
그림 3-48. 온도 변화 30 Cycle 종료 후 시험체 외관 119
그림 3-49. 일본 구조용 실링재 규격의 변천사 121
그림 3-50. 내피로성 시험체 123
그림 3-51. 조인트 가변형 시험체 123
그림 3-52. 반복 시험기 123
그림 3-53. 조인트 무브먼트의 제공방법 123
그림 3-54. 각 변형률 당 관찰 이미지도 123
그림 3-55. 인열성 시험체(안) 124
그림 3-56. 수분 경화형 하도(Primer)의 수분에 의한 미경화 억제작용 126
그림 3-57. 전체적인 도면 127
그림 3-58. 내부도면 127
그림 3-59. 측면도면 127
그림 3-60. 구조용 실링재의 수조 구조물 변위거동 시험장치 128
그림 3-61. 서브 수압탱크 정면 129
그림 3-62. 서브 수압탱크 후면 129
그림 3-63. 수압 시험체 수조 129
그림 3-64. 구조용 실링재의 수압 저항시험장치 129
그림 3-65. 수압저항성 반복시험방법 130
그림 3-66. 변경 전 성능평가장치의 세부 설계 도면 131
그림 3-67. 변경 후 성능평가장치의 세부 설계 도면 132
그림 3-68. 상하변위시험용으로 제작된 시험지그 134
그림 3-69. 상하변위시험 실란트 양생 후 외관 134
그림 3-70. 온도변화시험의 공정도 134
그림 3-71. Cycle 종료 후 시험체 외관 135
그림 3-72. Cycle 종료 후 시험체 외관 2 136
그림 3-73. 국내 고층빌딩의 순간 최대풍속 비교 137
그림 3-74. 커튼월 시험장 138
그림 3-75. 옥외폭로시험장 138
그림 3-76. 전체적인 도면 138
그림 3-77. 제작된 복합열화시험장치 138
그림 3-78. 풍압제어 장치도면 139
그림 3-79. 우천환경 노즐 설계도면 139
그림 3-80. 공기 순환제어 장치 139
그림 3-81. 광원의 종류에 따른 스펙트럼 139
그림 3-82. 타사제품이 실링된 시험체 140
그림 3-83. 시제품이 실링된 시험체 140
그림 3-84. 복합열화시험장치 반복시험방법 140
그림 3-85. 풍속에 다른 변위 측정 위치 141
그림 3-86. 복합열화시험장치의 시험 141
그림 3-87. 복합열화시험 종료 후 시험체 외관 142
그림 3-88. 커튼월 환경 시스템 보완 143
그림 3-89. 내풍압팬 추가 설치 143
그림 3-90. 촉진복합열화시험장치 S/W 제작 143
그림 3-91. 구조용 실링재의 수조 구조물 변위거동 시험장치 145
그림 3-92. 수조 구조물 변위거동 성능평가 방법 145
그림 3-93. 실링재 수조 구조물 변위거동 시험 145
그림 3-94. 수조 구조물 변위거동의 하중 변화와 누수구간 146
그림 3-95. 옥외폭로 시험 전 시험체 외관 147
그림 3-96. 커튼월 시험 후 시제품과 타사제품 옥외폭로 시험 거치 148
그림 3-97. 옥외폭로시험 후 시험체 실링재 표면 148
그림 3-98. 커튼월 시험(기밀, 수밀, 내풍압, 단열) 종류 149
그림 3-99. 커튼월 프레임 폭 : 120mm 150
그림 3-100. 커튼월 프레임 고정용 틀 150
그림 3-101. 커튼월 시험체 설치 151
그림 3-102. 통기량 시험 진행 151
그림 3-103. 커튼월 시험체 누기량 측정 151
그림 3-104. 기밀성 시험 압력별 통기량(CFM) 151
그림 3-105. 기밀성 등급선 152
그림 3-106. 수밀 시험 진행 사진 153
그림 3-107. 시험 종료 후 커튼월 외관 사진 153
그림 3-108. 내풍압 변위 게이지 거치대 설치 153
그림 3-109. 변위 게이지 측정 위치 153
그림 3-110. 정압 3600 Pa시 시료 형상 153
그림 3-111. 부압 3600 Pa시 시료 형상 153
그림 3-112. 열관류 시험체 설치 154
그림 3-113. 열관류 시험 장치의 구성 154
그림 3-114. 열관류 시험 프레임의 단면 154
그림 3-115. 커튼월 기밀성능 시험 결과 155
그림 3-116. 타사제품 수밀시험 156
그림 3-117. 시제품 수밀시험 156
그림 3-118. 시험체 시험 종료 후 사진 157
그림 3-119. 시험체 챔버 설치 후 사진 157
그림 3-120. 복합촉진열화시험장치 개요 159
그림 3-121. 서산 옥외폭로시험장 159
그림 3-122. 옥외폭로시험장 기온측정 160
그림 3-123. 옥외폭로시험장 습도 160
그림 3-124. 옥외폭로시험장 풍속 측정표 160
그림 3-125. 옥외폭로시험장의 종일사량 및 자외선량 데이터('17.01월~'18.02월) 161
그림 3-126. 좌우변위 시험체 옥외폭로 초기 162
그림 3-127. 좌우변위 시험체 옥외폭로 12개월 162
그림 3-128. 시험체 현미경 관찰 위치 164
그림 3-129. 좌우변위 시험체의 제작 과정 166
그림 3-130. 가변형 시험체 제작 도면 167
그림 3-131. 시제품 167
그림 3-132. A사 167
그림 3-133. B사 167
그림 3-134. 상하변위 시험체 옥외폭로 167
그림 3-135. 옥외폭로시험장 1년간 기온 데이터 168
그림 3-136. 옥외폭로시험장 1년간 종일사량 및 자외선량 기상데이터 168
그림 3-137. 옥외폭로 6개월 경과 후 시제품과 타사 비교 제품 169
그림 3-138. 옥외폭로 6개월 경과 후 커튼월 시험체 외관 169
그림 3-139. 옥외폭로 12개월 경과 후 커튼월 시험체 외관 170
그림 3-140. 12개월 옥외폭로 후 기밀성능 시험결과 비교 171
그림 3-141. 옥외폭로 12개월 후 수밀시험 171
그림 3-142. 내풍압시험 변위측정 위치 172
그림 3-143. 옥외폭로 후 내풍압시험 실시 172
그림 3-144. 임의적으로 제작된 실링 시공 노즐 178
그림 3-145. 기존 규격화된 실링 노즐 178
그림 3-146. 실링 시공시 버(Burr) 현상 179
그림 3-147. 코너부 실링 노즐 공법 180
그림 3-148. 수평부 실링 노즐 공법 180
그림 3-149. 제작된 실링노즐공법 4종 181
그림 3-150. 실링노즐을 위한 실링재 프레임 단면 181
그림 3-151. 실링노즐 공법 4종 시공 181
그림 3-152. 실링 창틀 워터젯 절단 182
그림 3-153. 기존 상용화 실링노즐과 본 연구과제로 개발된 실링노즐 4종 182
그림 3-154. 슬럼프(세로) 185
그림 3-155. 슬럼프(가로) 185
그림 3-156. 슬럼프 시험 185
그림 3-157. 탄성복원력 측정시 시험체를 놓는 방법 186
그림 3-158. 시제품의 탄성복원력 측정 187
그림 3-159. 시제품의 인장특성 측정 188
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