초고층빌딩 글로벌 R&BD 센터 Super-Tall Building Global R&BD Center, SperTEC

연구분야(2세부)

해외진출형 초고층빌딩 실용화 기술 개발

강합성코어벽시스템 및 거푸집공법 개발

정의 강합성코어벽시스템 및 거푸집공법
  • 코너강판벽기둥공법: 콘크리트 코어벽 단면 코너부에 강판벽기둥을 합성보강하는 공법
  • 강판벽지지 거푸집공법: 코너강판벽에 거푸집시스템을 지지하여 콘크리트 벽체를 시공하는 공법
  • 선조립벽체공법: 콘크리트벽체 내에 강재앵글을 볼트접합으로 선조립하는 벽체공법
목적
  • 초고층 건물에 가장 보편적으로 사용되는 RC 코어벽구조 및 시공법을 개선하고 새로운 강합성코어벽시스템 및 시공법을 개발하여, 초고층 코어벽시공의 전반적인 시공성, 정밀성, 안전성, 경제성 등을 향상시킴
성능
목표
기존기술수준 개발목표치
코너강판벽 기둥공법
  • 롯데월드타워 또는 동급건물의 구조성능, 아웃리거 설치소 공사기간, 경제성
  • RC코어벽과 동일성능 대비 강재량 10% 감소
  • 10% 작은 벽체두께로 기존 RC코어벽과 동일한 구조성능발휘
  • 아웃리거 설치시 1개소 당 공사기간 1~2개월 단축
  • 경제성 기존대비 10%이상 감축
강판지지형 거푸집공법
  • 기존 ASC폼을 기준으로 한 거푸집시스템의
    구조안전성, 측압안전성, 경제성
  • 설계기준 요구 구조성능 충족
  • ACI 347 기준에서 요구하는 측압안정성능 충족
  • 거푸집 공사비 10% 감축
선조립
벽체공법
  • 롯데월드타워 또는 동급건물 기준 RC코어벽체공법
    의 소요철근양, 공사기간, 현장설치 가설재량
  • 현장 작업 철근양 90% 감소
  • 층 당 공기 1일 감축
  • 현장 가설재량 30% 이상 감축
연차별 추진내용
  • 2018.06 ~ 2018.12 (7개월) : 신공법의 초안 개발 및 구조성능 검증
  • 2019.01 ~ 2019.12 (12개월) : 신공법의 실험/해석적 성능 검증 및 현장적용모색
  • 2020.01 ~ 2020.12 (12개월) : 신공법의 시공매뉴얼 작성/현장적용/실용화
초고층빌딩 장기거동 정밀예측 해석 프로그램 개발

정의  초고층빌딩 장기거동 정밀예측 해석 프로그램 개발
  • 재료 불확실성 최소화 : 최적의 실험변수를 포함한 실험방법 및 재료모델 구성방법 제안
  • 최신 재료모델 및 기둥 부재 종류별(RC, CFT, SRC) 장기거동 메커니즘을 반영한 해석 프로그램 개발
  • 시공 중 계측 데이터를 반영한 해석 update 및 시공보정량 자동산출 기술 개발
목적
  • 콘크리트 장기거동 최신 재료모델, 기둥 부재 종류별(RC, CFT, SRC) 장기거동 메커니즘, 계측결과를 반영한 예측해석 정확성 향상 기술, 계측/해석 결과를 반영한 시공보정량 자동산출 프로그램 개발
성능목표 기존기술수준 개발목표치
장기거동 예측최신 재료모델 프로그램 탑재
  • 3종:
    - ACI
    - CEB-FIP90
    - B3
  • 7 종 :
    - ACI
    - CEB-FIP90
    - B3
    - B4
    - MC2010
    - JSCE
    - GL 2000  
장기거동 해석대상 기둥부재 종류
  • 1종 :
    - RC (Reinforced Concrete)
  • 3 종 :
    - RC (Reinforced Concrete)
    - SRC (Steel Reinforced Concrete)
    - CFT (Concrete Filled steel Tube)
시공보정량
  • 계측결과와 해석결과 개별적용
  • 해석과정에 실시간 계측결과 반영
연차별 추진내용
  • 2018.06 ~ 2018.12 (7개월) : 장기거동 재료모델 구성방법 제시 및 최신모델 프로그램에 탑재
  • 2019.01 ~ 2019.12 (12개월) : 시공 중 계측 결과를 반영한 해석결과 보정기법 개발
  • 2020.01 ~ 2020.12 (12개월) : 시공보정량 자동산출 알고리즘 개발 및 장기거동 해석 프로그램 검증
Real-BIM 데이터 구축기술 및 계측 관리 시스템 개발

정의 Real-BIM 데이터 구축기술 및 계측 관리 시스템 개발
  • 초고층 빌딩에 적용 가능한 3D 스캔데이터로부터 Real-BIM 데이터 구축 프로세스 개발
  • 3D 스캔데이터를 활용한 계측 관리 시스템 개발
  • 통합 엔지니어링 솔루션에 의한 안전성 평가 프로그램 개발
목적
  • 3D 스캔데이터를 활용한 Real-BIM 데이터 구축기술과 계측 관리 시스템을 개발하여 시공 중/완공 후 안전성 평가 프로그램을 개발
성능목표 기존기술수준 개발목표치
Real-BIM
데이터 구축
프로세스
  • 광파기 측량
  • 3차원 분석 미흡
  • 초고층 건물에 적용 가능한 3D 스캐닝 계측 및 측량기술 개발
  • 데이터의 정합/최적화/모델링 등의 후처리기술 개발
3D 스캔데이터 활용 계측 관리 시스템
  • 해석 프로그램이 실 계측 데이터와 연동되지 않음
  • 고급시공단계 해석프로그램(ASAP)의 3차원 정보모델 데이터 입력 툴 개발
  • 계측 관리 시스템
통합 엔지니어링
솔루션에 의한
안전성 평가
프로그램
  • 계측, 측량, 해석 결과를 통합한 엔지니어링 솔루션 부재
  • 계측/측량결과를 활용한 시스템 보완
  • 건물 전체와 각 부재의 변위, 변형 해석을 통한 안전성 평가
  • 시공성 사전 검토 프로그램
연차별 추진내용
  • 2018.06 ~ 2018.12 (7개월) :  3D 스캔데이터의 Real-BIM 데이터 구축 프로세스 개발 및 실 구조물 적용
  • 2019.01 ~ 2019.12 (12개월) : 3D 스캔데이터를 활용한 계측 관리 시스템 개발
  • 2020.01 ~ 2020.12 (12개월) : 계측 관리 시스템 검증, 통합 엔지니어링 솔루션에 의한 안전성 평가 프로그램 개발
초고층건물 에너지 절감을 위한 외피시스템 개발

정의   초고층건물 에너지 절감을 위한 외피시스템
  • 에너지효율1등급 외피: 열관류율이 1.0W/m2k 이하의 고효율 외피
  • 고기밀/수밀성능의 외피: 외기에 대해 기밀/수밀 성능이 ASTM E-283을 충족시키는 외피
  • 내풍압에 안전한 외피: 초고층건물에 가해지는 고하중(풍하중)에 구조적으로 안전한 외피
목적
  • 초고층건물에서의 높은 풍압에  견딜 수 있는 구조적 안전성과 개방성을 확보할 수 있는 에너지효율 1등급의 고단열/기밀/수밀의 외피시스템을 개발하여 냉 난방 부하를 저감 시키고자 함.
성능목표 기존기술수준 개발목표치
고효율의 단열성
  • 알루미늄 외피시스템의 1.0~1.4 W/m2 – K의 에너지효율 2등급 창호
  • 1.0 W/m2 – K 이하의 에너지효율 1등급 창호
기밀/수밀 성능
  • ASTM E-283, ASTM E-331 기준을 만족하는 기밀/수밀성능
  • NO UNCONTROLLED WATER LEAKAGE
구조적 안전성
  • 외장재 설계풍압(제2롯데타워 적용 하중 : 5.0kPa )
  • 설계풍압 6.0kPa에 안전한 외피 개발
  • (기존대비 약 20% 증가)
연차별 추진내용
  • 2018.06 ~ 2018.12 (7개월) : 구조성능 및 에너지성능/기밀/수밀 성능 비교 분석 및 개선안 도출
  • 2019.01 ~ 2019.12 (12개월) : 개선안에 대한 시제품 제작 및 목업 실험
  • 2020.01 ~ 2020.12 (12개월) :  최종 설계도 작성 / 시공지침서 작성 및 실용화
냉난방·급탕·제습·환기·공기청정 통합 All-in-One Package System 개발

정의   냉난방·급탕·제습·환기·공기청정 통합 All-in-One Package System
  • 중앙공급 열원의 개별화 분배시스템 : 고정된 중앙공급 열매조건을 개별공간에서 변경하여 사용함으로써 개별공간의 운전요구 대응 및 개별공간 적용 설비의 수압 저감을 위한 중앙공급 방식 설비의 Decentralized Distribution System
  • 냉난방·급탕 통합시스템 :  동종 열매를 사용하는 설비의 통합을 위한 Combined Package System
  • 제습·환기·공기청정 통합시스템 :  열 부하특성(현열비 등) 변화 및 실내공기질 유지기준에 대응하기 위한 Combined Package System
  • All-in-One Package System : 냉난방·급탕·제습·환기·공기청정 설비가 통합된 Package System
목적
  • 초고층건물의 냉난방부하 특성과 공간별 운전요구 차이에 대응할 수 있는 중앙공급 열원의 개별화, 동종 열매사용 설비의 통합을 위한 냉난방·급탕 통합시스템과 제습·환기·공기청정까지 통합된 Package System 개발·실용화를 통해, 초고층건물에서의 에너지 소비 저감, 개별공간의 쾌적 및 실내공기질 개선, 배관설비 내 수압감소 및 내구성 증대, 설비 점유공간 저감 달성
성능목표 기존기술수준 개발목표치
중앙공급 열원의 개별화 분배시스템
  • 초고층건물의 열적·유체역학적 특성을 고려하지 않은 일반 건물 적용 중앙공급 또는 개별방식 HVAC System
  • Typical HVAC 및 급탕설비가 적용된 최근 준공 초고층건물 Hydronic Pipe Circuit 압력 대비 배관압력 20% 저감
  • 개별공간 열적 특성을 고려한 공간별 열매조건 조절 공급
냉난방·급탕,
제습·환기·공기청정
통합시스템
  • 초고층건물의 열적·유체역학적 특성을 고려하지 않은 일반 건물 적용 중앙공급 또는 개별방식 HVAC System
  • Typical HVAC 및 급탕설비가 적용된 최근 준공 초고층건물 대비 에너지소비량 20% 저감
  • Typical HVAC System이 적용된 최근 준공 초고층건물 대비 PM10 농도 10% 저감
All-in-One Package System
  • 초고층건물의 열적·유체역학적 특성을 고려하지 않은 일반 건물 적용 중앙공급 또는 개별방식 HVAC System
  • Typical HVAC 및 급탕, 제습, 환기, 공기청정 설비가 적용된 최근 준공 초고층건물 대비 에너지소비량 20% 저감
  • Typical HVAC System이 적용된 최근 준공 초고층건물 대비 PM10 농도 10% 저감
연차별 추진내용
  • 2018.06 ~ 2018.12 (7개월) : 초고층건물 적용 기존설비 분석 및 초고층건물용 개별화 시스템 대안 개발
  • 2019.01 ~ 2019.12 (12개월) : 냉난방·급탕, 제습·환기·공기청정의 통합 Package System 개발
  • 2020.01 ~ 2020.12 (12개월) : 냉난방·급탕·제습·환기·공기청정 통합 All-in-One Package System 개발