본 연구에서는 연사 인-레이(yarn-in-lay) 기술을 통해 구조적 안정성과 보강 효율을 향상시킨 보강 지오합성 시멘트계 복합 매트(GCCM)를 설계하고 제작하였다. 또한 급속 경화 및 수축으로 인해 발생하는 단면 감소를 완화하여 시공 기간을 단축하기 위해 팽창제(blowing agent)를 첨가하였다. 충격 저항성 결과는 보강 전 값에 비해 유의한 증가를 보였다. 팽창제 함량, 콘크리트 충전율, 그리고 이중 랄첼(double raschel) GCCM의 휨 강도를 분석함으로써 최적 조건을 도출하였다. 따라서 이중 랄첼 GCCM은 짧은 양생 기간 10일 후에도 향상된 휨 강도를 나타냈으며, 환경 조건 하에서도 우수한 내구성을 보였다.

폴리우레탄 복합 발포체는 기계적 성능 및 단열 성능을 향상시키기 위해 서로 다른 세 가지 유형의 실리카 재료를 충전제로 첨가하여 제조하였다. 첫 번째 유형의 충전제는 고부피 기공을 갖는 실리카 에어로젤로, 실리카 에어로젤 자체의 우수한 단열 특성 때문에 PU 발포체의 열적 단열을 개선할 수 있을 것으로 기대하였다. 두 번째 유형은 비교를 위해 실리카 에어로젤의 기공 크기와 매우 유사한 크기를 갖는 실리카 나노입자를 사용하였다. 마지막 유형의 폴리우레탄 복합 발포체는 용졸-겔(sol–gel) 반응을 이용하여 폴리실록산을 생성하고, 우레탄 반응 및 제조 과정에서 폴리올과 반응시켜 형성한다. 특히 실리카 에어로젤과 나노입자의 경우, 표면을 APTES로 개질한 다음 폴리머 매트릭스와 무기 충전제 사이의 상호작용을 증가시키기 위해 폴리머성 메틸렌 디페닐 디이소시아네이트(polymeric methylene diphenylene diisocyanate, PMDI)로 처리하였다. 모든 경우에서 복합 발포체의 폴리우레탄 발포체 구조가 성공적으로 제조되었다. 예상한 바와 같이 실리카 충전제의 첨가로 기계적 특성과 단열 효과가 향상되었으나, 이는 폴리우레탄 발포체의 셀 구조(cell structure)와 밀접하게 관련된 것으로 확인되었다. 소량의 무기 충전제 첨가는 기계적 및 열적 특성을 향상시키지만, 충전제의 함량이 높을수록 발포체 셀 벽(cell walls)에서의 충전제 응집(agglomeration)으로 인해 오히려 성능이 악화된다. 발포체 셀 내에서 무기 충전제의 분산을 효과적으로 제어해야 한다. 표면 개질된 실리카 충전제는 기계적 및 단열 성능을 더 우수하게 향상시키는 것으로 나타났다.