이 연구는 상변화 물질(PCM)을 함침시킨 경량 골재(LWA)를 활용한 고강도 콘크리트의 개발에 중점을 두고 있다. 상변화 온도가 5.5°C인 Tetradecane을 PCM으로 사용하였으며, LWA(Expended shale, ES)가 PCM 운반체 역할을 수행하였다. ES의 공극 은 진공 함침 기법을 통해 PCM으로 충전하였고, PCM-ES 복합체의 누출을 방지하기 위해 이중 코팅 처리가 추가로 이루어졌다. PCM-ES에 대한 시차주사열량계 시험 결과, 발열 및 흡열 엔탈피가 각각 96 J/g와 97 J/g로 나타났다. 콘크리트 혼합물은 밀도 최적 화를 위해 마이크로 실리카(MS), 실리카 분말(S), 실리카 모래를 사용하여 설계되었으며, PCM-ES는 실리카 모래의 25% 및 50%를 체 적 기준으로 대체하였다. 기계적 강도 테스트 결과, PCM-ES 콘크리트는 25% 및 50% 대체 시 각각 56.39 MPa와 45.94 MPa의 압 축 강도를 기록하였다. 열 성능 테스트는 다양한 주변 온도 조건에서 PCM-ES 콘크리트의 거동을 확인하기 위해 수행되었다. PCM-ES 콘크리트는 15°C에서 −5°C까지의 세 가지 열 사이클 시험을 진행하였으며, 이 과정에서 내부 온도가 지속적으로 모니터링 되었다. 결과적으로 주변 온도가 −5°C로 떨어지더라도 콘크리트 내부 온도는 0°C 이상을 유지하는 것으로 나타났다.

최근 지구온난화로 인해 폭우, 눈 등 이상기후가 발생하면서 노면 동결(블랙아이스)로 인한 사고 및 인명피해가 늘어나고 있 는 것이 문제가 되고 있다. 이를 최소화하기 위해 본 연구에서는 다공성 골재인 팽창점토에 열저장이 가능한 상변화물질(PCM)을 적용 하였다. PCM은 상변화 과정에서 열에너지를 흡수, 저장, 방출할 수 있는 소재로 온도에 따른 결빙을 최소화할 수 있다. 따라서 본 연 구에서는 시멘트 복합재에 적용되는 PCM 함침이 가능한 경량골재에 진공함침을 실시하고 기계적, 열적 성능 검증 연구를 수행하였다. 열적 성능을 향상시키기 위해 다중벽탄소나노튜브(MWCNT)와 실리카흄을 첨가하였다. 본 연구에서는 물체의 열적 성능을 측정할 수 있는 DSC 실험을 통해 PCM 함침 경량골재 및 콘크리트 복합체의 열적 성능을 검증하였다. 콘크리트 복합체 제작 후 압축강도 시험 과 열적 성능시험을 실시하였다. 이때 열적 성능을 검증하기 위해 항온항습 챔버를 이용하여 시험을 진행하였다. 압축강도 실험을 통 해 MWCNT의 분삭액을 혼입한 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체의 평균 압축강도는 24MPa 이상으로 구조물에 적용이 가능함을 확인하였다. 열적 성능시험을 통해 PCM 함침 팽창점토가 적용된 콘크리트 복합체는 영하의 외기온도에서도 영상의 온도를 유지할 수 있음을 확인하였다. 이와 같은 결과를 통해 주거 및 상업 건물 및 다양한 구조물에 적용이 가능할 것으로 판단된다.

본 연구는 도로 노면의 결빙을 방지하기 위해 열적 특성을 갖는 콘크리트를 개발했습니다. 팽창 점 토에 상변화 물질(PCM)을 함침 시키고, 고열 전도성 에폭시와 실리카 흄으로 이중코팅을 하여 PCM 물질의 유출 방지, 골재의 부착성 개선, 열적 성능 개선을 하였으며 이를 DSC를 통해 열적 성능 평가 를 진행하여 확인했습니다. 또한 상변화 물질과 경량골재의 사용으로 인한 강도 감소 개선을 위한 CNT 혼합으로 강도 감소를 25% 개선하였습니다.