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건축에서의 정보통신기술의 현 적용 현황 및 미래 적용 전망, ICT

건축에서의 정보통신기술의 현 적용 현황 및 미래 적용 전망 목 차 1. 서론 -1- 2. 건축에서 정보통신기술의 현 적용 현황 2.1 Home automation -2- 2.2 상황 인지 에너지 절약형 온도 조절기 : NEST -2- 2.3 스마트전구, 휴(HUE) -3- 2.4 IoT 기반 스마트홈 -3- 2.5 IoT기반 스마트 빌딩 -5- 3.건축에서 정보통신기술의 미래적용 전망 3.1 건축 공간의 구분을 사라지게 만드는 ICT -5- 3.2 ICT가 만드는 공간의 스마트화 -6- 3.3 건축물 내부 ICT 변화 -6- 3.4 스마트 로드맵 -6- 3.5 ICT 건설장비 관제 및 스마트 시공 기술 -7- 4. 결론 -7- 5. 참고문헌 -8- 1. 서론 정보통신기술(情報通信技術, ICT, Information and Communication Technology)은 정보기술(IT)의 확장형 동의어로 자주 사용되지만, 통합 커뮤니케이션의 역할과 원거리 통신(전화선 및 무선 신호), 컴퓨터, 더 나아가 정보를 접근하고 저장하고 전송하고 조작할 수 있게하는 필수적인 전사적 소프트웨어, 미들웨어, 스토리지, 오디오 비주얼 시스템을 강조하는 용어이다. ICT라는 문구는 1980년대 이후로 학술 연구가들이 사용해오고 있으나 1997년 데니스 스티븐슨이 영국 정부의 보고서 , 2000년에는 잉글랜드, 웨일스, 북아일랜드의 개정된 내셔널 커리큘럼에 이 용어를 사용하면서 유명해졌다. 또, ICT라는 용어는 하나의 케이블 연결이나 링크 시스템을 통하여 오디오 수준과 전 화망을 컴퓨터 네트워크와 결합하는 의미로 가리키기도 한다. 오디오 비주얼과 더불어 케이블과 신호 분배 및 관리의 단일 통합 시스템을 이용한 컴퓨터 네트워크 시스템과의 건물 관리 및 전화망을 병합하는 커다란경제적 인센티브가 있다. 건축과 ICT 의 융합은 건물 내부에서 전화와 TV 시청을 위한 전화선과 TV 안테나의 급전선이 인입되는 단순한 단계에서 시작되었다. 현재는 건축물에서 인터넷을 비롯한 다양한 ICT 템과 통합 된 가정용 보안 시스템은 인터넷을 통해 보안 카메라를 원격 감시하거나 모든 경계 문과 창문을 중앙에서 잠그는 것과 같은 추가 서비스를 제공 할 수 있다. -누출 감지, 연기 및 CO 탐지기 -애완 동물 관리, 예를 들어 애완 동물의 움직임을 추적하고 액세스 권한을 제어어한다. 이제는 홈오토메이션 서비스가 발전된 형태인 IoT 기반 스마트홈 분야가 적용되고 있다. 2-2. 상황인지 에너지 절약형 온도 조절기 : 네스트 거주지 상황과 거주자 의도를 스스로 인식하여 반영하는 상황 인지(Situation Aware) 형 ICT 기반 융합기술이 확산되고 있다. 스마트홈 서비스에서 대표적인 사례로는 미국에서 큰 인기를 끌고 있는 에너지 절약형 자동 온도조절장치 네스트(Nest)를 들 수 있다. 2011년에 출시된 이 솔루션은 스마트폰과 연계하여 사용되는 Smart Product (Appcessory: Application+ Accessory)에 해당된다. 애플의 아이팟 개발 주역인 토니 파델이 창업한 Nest Lab. 제품으로 스테인레스 재질에 디자인과 UI가 탁월하다. 네스트는 주택 실내 온도를 조절하기 위해 주택 거주자들의 생활 패턴을 스스로 학습 하여 능동적으로 실내 온도를 적절하게 조절하고, 모션 감지기가 사람이 부재중인 상태를 식별하여 외출 모드(주간)나 취침 모드(야간)로 자동으로 전환시킬 수 있다. 네스트를 설치하면 스스로 거주자들의 행동 패턴을 파악하는 학습(Learning) 모드에 들어가고, 1주일 이내에 “초기 난방 스케줄 학습 완료”라는 메시지를 출력하면서 본격적인 실내 온도 자동제어에 돌입한다. 네스트는 아이팟처럼 조그 다이얼 원형 바퀴를 회전시켜 온도를 선택하고, 누르면 설정이 된다. 네스트는 편리한 조작, 온도 자동 조절 기능 등으로 인해 기존 온도 조절기 보다 2배 이상 고가(250 달러)인데도 불구하고 큰 인기를 끌고 있다. 네스트는 와이파이를 내장하고 있으므로 관련 앱을 설치한 스마트폰으로 외부에서도 조절이 가능하다. 네스트는 복 시장의 경쟁은 통신사가 자사의 유선, 무선, 이동, 위성 등 통신네트워크를 활용하여 특화된 서비스를 제공하고 있으며, 가전업계에서도 댁내의 가전제품의 지능화를 통해 서비스를 제공하고 있고, 구글, 애플 등 플랫폼사업자들도 자사의 웹 및 앱을 통한 이용자 편의서비스를 제공하고 있다. 또한, LH, SH, 공동주택건설사 등도 자사의 건설인프라를 통해 서비스를 개발하여 입주자에게 프리미업 서비스를 제공하고 있다. 이에 따라 IoT 기반 스마트홈 구축분야는 전통적인 네트워크분야 강자인 통신사를 중심으로 건설사와 시행자, 가전업계, 플랫폼 사업자, 단말기기 제조사, 솔류션 제공자 등이 합종연횡을 통해 자신들의 업역 확장을 위한 각축을 벌이고 있다. (그림2-4.1) SK텔레콤의 가전 연동형 스마트홈 개념도 * 출처 : SK텔레콤 스마트홈 홍보자료 (그림2-4.2) 건설사와 통신사가 융합된 스마트홈 개념도 * 출처 : KT 스마트홈 홍보자료 (그림2-4.3) 통신사, 건설사, 제조사가 융합된 스마트홈 개념도 * 출처 : LG 유플러스 제공 (그림2-4.4) 건설 시행자와 통신사가 협업한 스마트홈 개념도 * 출처 : LH 스마트홈 추진방향(2019.2.15),LH 스마트주택처 KT경제경영연구소의 디지에코보고서에서는 IoT 기반의 스마트홈이 가능하기 위해서는 홈IoT 생태계를 필요로 하는데 유·무선 네트워크 인프라구축, 주거형 스마트 디바이스, 스마트 디바이스 간 커넥티비티를 위한 통신 표준화, 스마트 디바이스 운용 플랫폼, 이용자 관점 플랫폼 컨트롤 디바이스, 이용자 가치제공 스마트 콘텐츠 등의 6대 요소라고 정의하고, 각 요소에 대해 현재의 국내 환경에 비추어 분석한 결과 “첫째 네트워크 인프라는 전 세계를 통틀어 최고 수준의 유·무선인터넷 환경이 구축되어 있어 현재 스마트 디바이스만을 고려할 때는 충분하다고 하겠으나 장기적으로 ‘UHD, 홀로 그램, 원격진료 등’ 차세대 컨텐츠 환경을 고려한다면 네트워크 고도화에 대한 고려가 필요하며. 둘째 스마트 디바이스는 가전사업할 수 있다. 다만 건축물 에서 처리되는 과정을 알기 위해서는 생성되는 모든 데이터를 확인해야 한 다. 하지만 많은 양의 데이터를 확인한다는 것은 현실적으로 불가능하기 때 문에 건축물의 운영 및 유지관리를 위해 많은 양의 데이터를 구체적인 정보 로 변경할 수 있는 지능적인 방법으로 계획해야 한다. 이러한 건축물을 위 한 의사결정 지원 시스템의 계획이 건축물을 스마트하게 한다.” IoT 기반 스마트 빌딩에는 단순한 기술의 적용보다는 다양한 기술을 활 용하여 하나의 완성된 시스템을 구성하는 개별 시스템들이 존재하게 되는데 설비관리와 관련된 시스템은 과 같이 분류할 수 있다. 건물 및 설비 관련 시스템 분류 * 건물에너지관리시스템(BEMS)설치 가이드라인(한국에너지공단) 제공 3. 건축에서의 정보통신기술의 미래 적용 전망 3-1. 건축 공간의 구분을 사라지게 만드는 ICT 건축물의 변화 트렌드는 한 단어로 스마트화라고 할 수 있다. ICT 와의 컨버전스를 통해 이루어진다. 기기와 서비스의 컨버전스가 핵심이지만, 공간도 컨버전스 되고 있다. ICT 기기가 공간에서 컨버전스를 열어가고 있다. 과거의 소비자들은 통상적으로 침대에서 잠을 자고, 거실에서 TV 를 보고, 서재에서 일을 했다. 하지만 공간 제약을 극복하게 해 주는 ICT 기기 덕분에 앞으로의 소비자들은 침대에서 일하고, TV를 보며, 심지어 화장실에서도 뉴스를 검색할 수 있게 된 것이다. 공간의 구분이 없어지는 것이다. 3-2. ICT가 만드는 공간의 스마트화 ICT 기기를 통해 공간 구분이 없어지고, 새로운 기능이 추가되는 것이 공간의 컨버전스라면 ICT 를 통해 공간 고유의 기능이 강화되는 경우도 생각해 볼 수 있다. ICT 기기는 전화를 걸거나, 인터넷을 하거나, 혹은 방송을 보기 위한 고유의 기능을 갖는다. 애플의 아이패드는 이동 중에 쓰는 휴대폰이나 책상 위에서 쓰는 노트북과 완전히 다른 경험을 제공한다. 같은 작업을 하더라도, 다른 공간에서 사용하면 새로운 가치를 창조할 수 있게 된다. 3-3. 건두게 된다. ‘유지관리’ 단계에서는 로봇과 드론이 보다 신속·정확하게 시설물을 점검할 수 있는 기술을 확보하고, ‘디지털트윈’ 기술을 활용해 시설물 관리의 효율성을 높이는 데 주안점을 둔다. ‘디지털 트윈’은 물리적인 사물과 동일하게 컴퓨터에 표현되는 가상모델을 의미한다. 아울러 국토부는 올해 3월 발표한 주요 업무계획에서 스마트 건설을 7대 혁신기술의 하나로 선정하고 정책역량을 강화하고 있다. (그림 3-4. 1) 스마트 건설기술의 주요 대상기술 3-5. ICT 건설장비 관제 및 스마트 시공 기술 실제 현장의 경우, 다종 및 다수의 건설장비가 투입되기 때문에 그에 적합한 환경에서 건설장비 들이 협업을 할 수 있는 시스템을 구축해야 한다. 특정 건설장비 위주의 작업 계획이 아니라 투입되는 건설장비를 전체적으로 고려한 작업계획 및 경로 계획이 우선적으로 수행되어야 한다. 건설 현장의 생산성, 안전성 분석을 위해 현장밀착형 카메라 네트워크를 구성하여 다수의 카메라를 이용해 실시간으로 지속적인 영상정보를 수집함으로써 영상의 사각지대를 최소화하고, 토공 현장 전체에 대한 통합적인 의사결정을 뒷받침할 수 있도록 신뢰성 있는 정보를 생산해 내야 한다. 첨단 IT기술을 융합한 최적 작업계획 및 현장 모니터링, 자동화 건설장비의 효율적 운용은 프로젝트의 생산성 향상 및 에너지 절감을 가능하게 한다. 그러나 현장에 투입되는 건설장비의 위치, 데이터 취득, 작업가이던스 및 모니터링, 스마트 진단, 리포팅 등이 가능하게 하기 위해서 시각적 데이터 정보 제공을 통해 현장 관리자 및 장비 조종자의 의사결정을 지원할 수 있는 스마트 건설장비 관제 및 가이드 시스템이 필요한다. ICT를 활용한 건설장비 관제 및 스마트 시공은 건설공사의 전체적인 작업 프로세스 모델의 개선, 현장 실시간 모니터링 자동화, 건설장비의 지능화로 건설현장에서 발생되는 다양한 문제를 해결하는 기회를 제공한다. 그리고 건설현장의 스마트화를 통해 자동화 기술, 시각화 기술 등의 첨단기술을 접목하여 장비 조종의 효율성

공학/기술| 2020.03.29| 8페이지| 2,500원| 조회(1,249)

ict, 건축에서의 정보통신기술의 현 적용 현, 건축ICT

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건축 설비, 건축물에서 설비적 에너지 절약, 에너지절약, 건축환경

건축물에서의 설비적 에너지 절약 목차 1. 서론 2. 에너지 절약 방안 2. 1 환경친화적 건축 2. 1. 1 생태 건축 2. 1. 2 환경 건축 2. 1. 3 환경 보전형 주택 2. 1. 4 환경 고생 주택 2. 2 설비를 통한 에너지 절약 2. 2. 1 열원설비 2. 2. 2 반송설비 2. 2. 3 공조설비 2. 2. 4 환기설비 2. 2 .5 위생설비 3. 건축물에서의 설비적 에너지 절약 사례 3. 1 환경 조건을 이용한 에너지 절약 사례 3. 2 설비를 통한 에너지 절약 사례 4. 결론 서론 에너지 절약(Energy conservation)은 효율적 사용 또는 소비의 절감 등으로 사용하는 에너지의 양을 줄이는 것이다. 에너지의 절약을 통해 재정 절약, 환경의 가치, 인류의 편의의 향상을 도모할 수 있다. 에너지의 직접적인 소비자인 개인 이나 단체는 에너지 비용의 절감을 위해 에너지를 절약하려 한다. 산업과 상업의 소비자는 효율 을 개선하여 이익을 극대화하려 한다. 에너지 절 약은 에너지 정책의 중요한 요소이다. 에너지를 절약함으로써 인구증가에 따른 에너지 비용을 감소시키며, 새로운 발전소를 건설하거나 에너지를 수입할 필요가 없도록 한다. 에너지 절약은 에너지 부족에 대한 최선의경제적인 해결책이 되기도 한다. 에너지 배출을 줄이면 기후 변화의 폭을 줄이는 데 큰 도움이 된다. 에너지를 절약하면 다시 만들어낼 수 없는 자원을 Hyperlink "https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%9E%AC%EC%83%9D_%EA%B0%80%EB%8A%A5_%EC%97%90%EB%84%88%EC%A7%80" o "재생 가능 에너지" 재생 가능 에너지로 대체하는 작업이 용이해진다. 에너지 절약은 종종 에너지 부족의 가장 경제적인 해결책이 되며, 에너지 생산을 늘리는 것보다는 환경 친화적이다. 에너지는 거의 모든 경제 활동의 필수재로, 산업생산과 수송, 상업 및 가정용으로 그 중요성이 매우 크다. 에너지원의 수급이 원활하지 못하면 세계 및 국내 경제 경제 적인 목표아래 획일화되고 비인간화되어 가는 근대건축을 지양하려는 한 대안으로, 주택 및 주거단지, 도시를 하나의 인위적인 생태계로 구성하여 자연생태계에 유기적으로 통합하려는 것. 즉, 자연과 인간의 상호관계 및 생태계를 고려한 다양한 건축 적 시도와 개념들을 종합하여, 자연자원과 에너지를 효율적으로 연계된 건축으로 생태건축이라는 새로운 이름이 부여되면서 일반화되었다. 2. 1. 2 환경건축 경험주의 철학에 근거를 두고 "자연과 함께하는 계절 친화형 건축"으로 자연생태계에 포괄되는 개체로서의 건축을 지향한다. 즉, 환경건축은 자연에 새로운 질서를 부여하기보다는 자연과 평형을 중시함으로써 자연의 순환원리를 건축적으로 적용하고 자연의 물성을 이용하여 쾌적한 환경을 제공하는 자연에 합일하는 생태적 건축으로 정의된다. 이러한 접근은 자연환경에 대한 인간의 폐해를 현격히 감소시킬 수 있으며, 우리 삶의 질과 경제적 복지를 향상시킬 수 있다. 2. 1. 3 환경 보전형 주택 후손에게 물려줄 지구환경자원의 일부로서 주택을 지속적으로 개발 가능한 주택으로, 특히 에너지의 절약적인 측면 이 강조된 주택을 말하는 것이지만, 기존의 에너지 절약형 주택에서 그 의미가 확대되어 환경공생 주택이나 생태건축, 그리고 환경친화형 주택과 비슷한 의미로 쓰이고 있다. 2. 1. 4 환경공생주택 생물학적으로 두 종의 다른 생물이 서로 이익을 받으며 함께 생활하는 "공생"의 의미가 강조되는 주택으로, 지구환경문제에 대응함과 동시 에 주변환경과의 조화나 생활의 수준 향상, 주거의 쾌적화, 건강성에 대한 요구의 고도 화 등 주거 환경에 대한 욕구에 대응한 환경과 사람에 적합한 주거이다. 2. 2 설비를 통한 에너지 절약 2. 2. 1 열원 설비 열원설비를 계획할 시에는 기본적으로 [표 1], [그림 1] 과 같이 용도 및 시간대별 부하 특성을 고려하여 계획해야 한다. 업무시설과 교육시설 같은 용도는 주간 8시~ 18시 사이에 집중적으로 이용이 된다. 반면, 주거, 숙박, 생활관 등과 같은 용도되고, 공간 활용도는 증가되어 건물 사용자에게 이익을 실현할 수 있다. [그림 4]는 냉수 순환동력에 대해 대온도차와 고층/저층 순환펌프를 분리하였을 때의 효과를 나타낸다. 대온도차 시스템은 일반온도차에 비해 35% 절감이 가능하며, 고층/저층 분리는 24% 절감, 모두 적용하였을 경우에는 총 44% 절감이 가능한 것으로 나타났다. 2. 3 공조설비 [그림 5]와 같이 공조시스템 또한 용도별 조 닝이 중요하다. 용도별, 시간대별 사용특성을 고려한 공조 조닝을 통해 미사용존의 공조에너지 낭비를 최소화할 수 있으며, 실의 용도에 맞는 공조시스템을 선정하여 에너지를 절약할 수 있다. [표3]은 변풍량(VAV) 시스템의 효과로서 업무시설, 회의실 등과 같이 존별 부하 편차가 클 경우 효과적이다. 정풍량(CAV) 시스템에 비 해 약 59.1%의 에너지를 절감할 수 있으며, 동 시 피크부하(Block Load)로 급기량을 계산하기 때문에 공조기, 덕트, 팬, 송풍에너지를 절감할 수 있다. 전공기방식, 바닥공조방식, 퍼스널 공조방식 등으로 활용이 가능하다. [표 4], [그림 6]~[그림 8]는 공조시스템에 서 외기부하를 절감할 수 있는 기술이다. [표 4] 는 전열교환기로써 배기를 외기와 열교환하여 폐열을 회수하여 여름철과 겨울철 외기 부하를 절감할 수 있는 기술이다. [그림 6]은 쿨 튜브 시스템으로서, 외기 도입을 한 후 지중을 통해 수십 m를 이동시켜 지중열로 예냉, 예열하는 기술이다. 지중온도는 연중 일정하기 때문에 겨울철과 여름철 외기 냉·난방 부하를 절감하는데 있어 효과적이다. [그림 7]은 CO 센서를 이용하여 외기 도입량을 제어하는 기술로서 실의 최대인원이 많고 외기 도입량이 큰 강당, 회의실, 강의실 등에 불필요한 외기부하를 절감하는데 있어서 매우 효과적이다. [그림 8]은 외기냉방 시스템으로서, 중간기나 겨울철과 같이 외기 (OA)의 엔탈피가 환기(RA)보다 낮을 경우 외기(OA)를 최대한 급기(SA)로 활용하는 방식으로써, 중간기나 겨울철에 냉열원기기큰 편인데, 이에 따라 식당이나 인근실에서 냉·난방용 공조공기가 대부분 주방으로 배기되게 된다. 따라서, 외기조화기를 별도로 설치하여 주방에 급기를 하면 인근실에서 주방으로의 냉·난방용 공조공기 이동을 줄일 수 있다. 2. 3. 4 환기설비 [그림 12]는 주차장의 일산화탄소 제어 급배기팬을 나타낸다. 주차장 급배기팬의 경우 소비동력이 상당하여 24시간 상시 운전할 경우 소비동력이 크다. 따라서 CO 농도를 기준으로 급배기팬을 제어하면 송풍동력을 절감할 수 있다. [그림 13]은 전열교환 환기 유니트로서 외기부하 절감에 있어 효과적이다. 2. 3. 5 위생설비 [그림 14]와 같이 위생조닝을 계획할 경우, 저 층부는 시직수로 공급하여 급수 펌프 동력을 절감하고 정전시에도 중단없이 공급이 가능하다. 고층부는 회전수 및 대수제어가 가능한 급수가압펌프를 설치하여 급수부하 변동에 따라 대수와 회전수를 제어하여 급수 전력과 운전비를 최소화 할 수 있다. [그림 15]는 중수나 우수를 이용하여 시수와 같은 높은 청정도의 물이 요구되지 않는 곳에 활용하는 수자원 절약 시스템이다. 우수의 경우 우수를 집수하여 부유물 등을 간단히 처리한 이후 조경용수로 활용한다. 중수의 경우 비교적 깨끗한 세면용수 등을 집수하여 중수 처리시설에서 정수하여 청소용수나 대변기, 소변기와 같은 세정용수로 활용하여 시수 사용량을 절감할 수 있다. 3. 건축물에서의 설비적 에너지 절약 사례 3. 1 환경 조건을 이용한 에너지 절약 사례 3. 1. 1 유럽의 사례 독일은 베를린의 통합도시계획에서 인간과 환경을 조화시키는 생태학적 접근방식의 Ecopolis 개념을 도입하여 삶의 질을 보장하는 쾌적한 환경조성과 경관미와 다양성의 유지, 동식물의 안정적인 서식지까지 보장하는 계획이 마련되고, 자연과 인간의 상호관계 및 생태계를 고려한 다양한 건축적 시도와 개념들을 종합한 생태건축을 보급하고 있다. 대표적인 단지로는 'Schafbr hi 생태주거단지', '미래 주택 Housing', 'Kiel-hassee 걸쳐 총 74가지에 달한다. 이는 세계적으로 개발된 1백 50여가지의 에너지 절약 요소 기술 가운데 상용화가 적합한 기술만을 선별한 것이다. 설계 에너지 소비량(DEC : Design Energy Consumption)은 74Mca1/㎡·y로 계산되어 있다. 국내의 보통 사무용 빌딩이 1㎡ 당 3백 ∼ 3백 50MCal를 쓰고 있는 것과 비교해 볼 때 20%를 조금 넘는 수준이며, 청정한 에너지를 활용함으로써 건물 부문에서의 이산화탄소 배출 억제에도 기여하고 있다. 결과적으로 일반 건물에 비해 20% 정도만의 에너지를 가지고 운영되는 것에 의의가 있다고 하겠다. 이 건물은 본격적인 환경 친화적 건물이라기 보다는 건물 자체의 '에너지 절약'에 초점을 맞춘 건물이라 할 수 있다. 연간 에너지 소비량은 74Mcal/㎡·y로 설계되었으며, 국내의 보통 사무용 빌딩이 1㎡당 3백∼3백 50Mcal를 쓰고 있는 것과 비교해 볼 때, 일반 건물의 20% 정도만 에너지를 소비한다고 볼 수 있다. 또한 청정한 에너지를 활용함으로써 건물 부문에서의 이산화탄소 배출 억제에도 기여하고 있다. 정량적인 측면에서의 에너지 소비량을 극소화하였으며 이로 인해 결과적으로 환경 오염 및 파괴 정도를 줄여 환경 친화도를 높였다고 할 수 있으나, 단순히 에너지 소비량만을 줄였다고 해서 이것이 건물 내 재실자의 쾌적성 및 생산성 향상과 연결되었다고 볼 수는 없을 것이다. '환경 친화적 건물'이라 할 때 환경 친화성은 재실자의 쾌적성 및 생산성 향상 등 정성적 측면에서의 고려가 필수적이므로, 앞으로 환경 친화적 건물을 기획·설계할 때에는 정량적 측면과 정성적 측면을 적절히 조절해야 할 것이다 4. 결론 건축행위도 지구 환경에 깊숙이 관련되어 많은 영향을 주고 있다. 에너지자원이 부족한 우리나라 실정을 감안할 때 에너지 소비절약은 아무리 강조해도 지나치지 않는다. 건축물에서의 에너지 소비량이 다른 분야에 비해 다소 적지만 사용자가 국민 모두이기에 절약의 파급효과는 그 어느 분야보다 크다는 것을 짐작할

공학/기술| 2020.03.29| 10페이지| 2,500원| 조회(1,117)

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건축구조 및 재료, 건축공학, 철의 특성, 건축재료

스테인리스강에 대한 고찰 목 차 1. 서론 -1- 2. 스테인리스강에대한 고찰 2.1 스테인리스강의 정의 -2- 2.2 스테인리스강의 역사 2.3 스테인리스강의 분류 와 특성 -2- 2.4 스테인리스강의 생산방법 -3- 2.5 스테인리스강의 건축물 적용사례 -3- 2.6 스테인리스강의 장단점 -5- 2.7 스테인리스강의 경제성 -5- 2.8 스테인리스강의 유지관리 -5- 2.9 스테인리스강의 환경성 -6- 3. 결론 -7- 4. 참고문헌 -8- 1. 서론 본 교과목의 개요는 건축물의 구현에 필수적 요소인 각종 재료의 특성을 이해하고 응용할 수 있는 능력배양에 목적을 둔다. 특히, 기본재료뿐만아니라 성능별, 부위별 재료의 특성을 구분하여 이해함으로써 건축시공과정 및 방법과 더불어 이해하도록 한다. 본 교과목의 교육 목표는 건축재료의 특성 및 성능을 이해하며 기본재료, 성능별 재료, 부위별 재료를 구분하여 어떻게 적용되고 응용되는지 파악한다. 본인의 수업 참여도로는 본인이 좋아하는 과목이라 빠지지않고 들으려고하며 현재 출석에는 문제 없으며 교육에 임하는 사람으로써 복장 또한 가볍게하지 않고 수업에 임하고 있음. 본인이 좋아하는 이유는 앞으로 나아 갈 장래에 필요한 수업이라고 생각하며 필요한 내용들이 많이 담겨있어 집중하여 듣고있으며 재료 특성에 대해 알아가는 재미를 좋아함. 수업태도로는 수업시간 중 다른 주제로 새지않으며 귀 기우려 집중하여 듣고 있으며 가능한 교육받는 내용을 응용하여 생각하려고 함. 교육 목정 달성률로써는 중상이라고 생각하며 그에대한 이유는 본인이 생각하기에 다른 인원들보다 재료에 대한 설명을 들을 때 더 잘 이해하며 집중도가 높다고 생각함. 이로 인해서 더 많은 내용들을 알게돼어 중까지는 습득했다고 생각하나 장래에 대한 필요한 내용들을 더 많이 얻어감과 좋아하는 재료에 대해서 더 깊게 공부를 할 수 있음. 또한 앞으로 더 알아갈 공부에 대해 공부하는 법을 배움에따라 교육목적 달성률은 중상이라고 판단함. 본문에서 작성되는 재료로는 스테인리스강이며때문이다. 부동태피막이 표면에 형성되면 밑바탕의 철을 보호하고 그 이상 녹스는 것을 막는 작용을 한다. 자연환경에서의 강이 충분한 내식성을 얻는 데는 크롬이 10.5wt%이상 필요하다. 크롬과 동시에 니켈, 몰리브덴 등을 합금화하면 내식성이 더욱 향상되어 화학공업약품 등의 특수환경에서 사용할 수 있게 된다. 대한민국에서는 스텐리스 또는 스텐이라고 줄여서 부르기도 하지만, 스테인리스강이 정확한 표기이다. 스테인리스강은 영문(Stain-less)이 뜻하는 바와 같이 녹, 부식이 일반 강철에 비해서 적다. 스테인리스강은 수명이 끝날때까지 환경에 맞게 적합하게 다양한 등급과 외관을 만들 수 있다. 보통 스테인리스강은 칼붙이와 시계 케이스, 밴드에 주로 사용된다. 스테인리스강은 크롬을 넣지 않은 탄소강과 다르다. 탄소강은 공기와 습기에 부식된다. 그렇게 되면 표면의 철산화물이 생기게 되고, 더 많은 철산화물이 생기는 것을 더 가속화시킨다. 크롬이 들어간 스테인리스강같은 경우엔 크롬 산화물이 표면의 부식을 예방해주고, 금속의 전체적 구조에 부식이 확산되지 못하도록 예방해준다. 2-2. 스테인리스강의 역사 몇몇 부식방지철은 고대에도 있었다. 유명한 예론 인도 델리 에 서있는 철기둥으로, 400년 경에 Kumara Gupta I가 세운것이다. 스테인리스강과 다르지만, 이 철기둥은 크롬이 안 섞여있으나, 인이 많이 들어있으며, 또한 주변 날씨가 잘 맞아떨어져서 지금까지 살아남은 것이다. 근대 제철발달사를 보면 철강소재는 19세기말부터 20세기 초에 일관제철기술이 개발되어 대량생산체제를 구축하고, 저렴한 가격으로 여러방면에 사용되어왔다. 그러나 이러한 철은 녹(부식)이 발생하기 때문에 표면처리(도장, 도색 등), 전기방식, 합금원소 첨가 등 여러가지 방식기술에 대한 연구가 계속되어 왔으며, 이중 합금원소를 첨가해 녹 발생을 억제한 것이 Stainless(녹이 슬기 어려운)강의 개발 동기가 되었다. 현대 스테인리스강과 같은 철과 크롬의 조합은 프랑스 야금학자인 피에르 베르띠에가 Frederick Becket은 페라이트 계 스테인리스강을 산업화 하였다. 1912년 Elwood Haynes는 마르텐사이드계 스테인리스강에 대해 특허신청을 하였다. 이 특허는 1919년까지 허가되지 않고 있었다. 또한 1912년에 영국 셰필드의 Brown-Firth 연구소의 Harry Brearley가 부식되지 않는 총강을 개발하다 마르텐사이트 계 스테인리스강을 발견및 산업화해내었다. 이 발견은 2년후인 1915년 1월 뉴욕 타임즈 신문기사에 나왔다. 이 스테인리스강은 나중에 영국의 Firth Vickers에 의해 Staybrite로 상품명이 매겨져, 1929년 Savoy 호텔의 새 입구차양으로 사용되었다. 2-3. 스테인리스강의 분류와 특성 스테인리스강의 특성으로는 품질특성과 물리적 성질로 크게 분류할 수 있다. 품질특성으로는 내식성, 용접성, Creep 강도, 성형가공성이 중요하며 이중 가장 중요한 품질특성인 내식성은 일반 탄소강과는 달리 스테인리스강 표면에 부동태 산화피막이 형성되어 우수한 내식성을 보유하게 된다. Fe-Cr계의 대기중에서 Cr함량에 따라 부식도를 나타낸 것으로 크롬 함량이 10% 이상이면 내식성이 우수함으로 알 수 있다. 강종에 따른 내식성은 부식환경과 부식형태에 따라 다소 차이가 있지만 일반적으로오스테나이트계 강종의 내식성이 가장 우수하며, 페라이트계, 마르텐사이트계 순으로 내식성이 감소하게 된다. 화학발전 설비용은 고온에서 사용되는 경우 Creep강도가 중요한 품질특성 항목으로 오스테나이트계 스테인리스강은 결정구조가 면심입방격자(FCC)이기 때문에 체심입방격자(BCC)를 갖는 페라이트계, 또는 마르텐사이트계 스테인리스강보다 600℃이상의고온에서 Creep강도가 매우 우수하다. 그러나 상온에서부터 600℃까지는 마르텐사이크강종의 강도가 오히려 우수하다. 이것은 마르텐사이트강종이 소입에 의해 경화되기 때문이며, 페라이트 강종과 오스테나이트 강종은 변태점이 없어 소입에 의해 경화되기 때문이다. 페라이트강종과 오스테나이트 강종은 변태점이 ② 페라이트계 스테인리스강 페라이트계 스테인리스강은 체심입방구조로 오스테나이트계 스테인리스강보다 내식성은 열위이지만 응력부식균열(SCC)에는 우수하다. 또한 상온에서 강자성이며 열처리에 의해 강화되지 않고 냉간가공성이 매우 우수하다. ③ 마르텐사이트계 스테인리스강 마르텐사이트계 스테인리스강은 상온에서 강자성을 보이며, 일반적으로 내식성은 열위한 편이지만 강도가 우수하여 고강도 구조용강으로 사용된다. 고온에서는 안전한 오스테나이트 조직을 보유하며 공냉 또는 유냉에 의해 마르텐사이트 변태를 일으켜 상온에서 완전한 마르텐사이트 조직을 갖는다. ④ 이상계 스테인리스강 상온에서 오스테나이트상과 페라이트상의 혼합조직으로 강도가 우수하고 결정립이 미세화되며 응력부식 균열에 대한 저항성이 준다 ⑤ 석출경화계 스테인리스강 열처리후 시효에 의해 Cu, Al, Ti, Nb 등의 금속간화합물을 석출시켜 강도를 향상시킨다. 스테인리스강은 철을 소지금속(Base)으로 하여 Cr, Ni을 주원료로 함유하고 잇으나 Cr, Ni 이외의 원소를 첨가함으로써 여러가지 특성을 갖는 스테인리스강을 제조할 수 있다. 대표적인 원소와 품질에 영향을 미치는 것은 아래와 같다. 위에서 설명했던 종류의 스테인리스강의 특성으로는 (1)오스테나이트계 ① 내해수성 ? 오스테나이트계 스테인리스강은 황산 또는 질산분위기에서 다른 스테인리스강에 비해 매우 우수한 내식성을 보인다. 그러나 염소분위기에서는 보호피막의 파괴에 의한 공식으로 매우 열악한 내식성을 나타낸다. ? Mo의 첨가는 염소분위기에서의 내식성 및 내열성을 향상시켜 Mo를 첨가한 STS316, 317 등의 스테인리스강이 해수 분위기에 사용되고 있다. ② 내입계 부식성 ? 오스테나이트계 스테인리스강을 600내지 800℃구간에서 일정시간 이상 유지하면 입계에 크롬 탄화물이 석출하게 되며 석출물 주위에 크롬 결핍층이 형성되어 내입계 부식성이 떨어지는 현상인 예민화의 억제를 위해 크롬보다 고온에서 안정한 탄화물을 형성하는 Ti, Nb, Ta 등의 원소를 첨가한강도가 낮아 구조용으로 사용하는데 제약이 되고 있다. ? 오스테나이트의 안정도가 낮은 준안정 오스테나이트계 스테인리스강의 가공에 의하여 마르텐사이크가 생성되는 점을 이용하여 고강도와 높은 가공경화도를 얻는 크롬과 니켈의 함량을 줄인 대표적인 강종이 STS 301이며 최근에는 내식성의 향상을 목적으로 탄소의 함량을 줄인 STS 301L이 철도차량 등에 구조용 재료로 이용되고 있다. ⑥ 내산화성 ? 내산화성의 향상을 위해 Si를 첨가한 STS 302B는 보온덮개, 노의 부품 등으로 쓰이고 크롬과 니켈의 함량을 증가시킨 STS 308은 용접봉으로 사용되고, STS 309는 항공기용 부품으로 사용되며, 이의 저탄소형인 STS 309S는 용접구조물로 사용되고 있다. ⑦ 니켈 절약형 ? 오스테나이트계 스테인리스강의 주성분 중 하나인 니켈은 고가이며 공급이 제한되어 있는 전략원소이므로 이를 경제적으로 유리한 다른 원소로 대체한 합금이 200계열의 스테인리스 강으로 STS 301, 302, 305를 대체하기 위해 만들어진 STS 201, 202, 205가 규격화 되어 있다. ⑧ 냉간가공성 ? 냉간가공성의 향상을 위해서는 오스테나이트의 안정성을 높이는 것이 필요한데 이에 효과적인 동을 첨가한 S30430(XM-7)은 냉간 압조용 강으로 사용되고 있다. ⑨ 내 SCC성 ? 오스테나이트계 스테인리스 강의 열악한 내SCC성을 개선하기 위해 SCC 저항성이 우수한 페라이트와의 이상 조직을 갖는 STS329는 화학 설비용으로 사용되고 있다. (2) 페라이트계 ① 가공성 ? 절삭가공성을 향상시키기 위해 P, S, Se 등을 첨가하여 STS 430의 절삭성을 개선한 STS 430F, 430FSe 등이 있다. ② 내산화성, 내식성 ? 크롬의 함량을 증가시켜 고온 내산화성을 향상시켜 로체, 연소실 등에 사용되는 STS 442, 446 등의 합금이 있으며, 내식성의 개선을 위하여 STS 430, 442에 Mo를 첨가한 내식성 개량형 STS 434, 444가 있고 내식성 및 내열성을 향상시키기 Mo(C

공학/기술| 2020.03.29| 14페이지| 2,500원| 조회(281)

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