다기능 센서를 이용한 철근콘크리트 구조물의 부식 및 방식 모니터링에 관한 연구

Abstract

본 연구에서는 철근콘크리트 구조물의 신뢰성 높은 부식 상태에 대한 정보는 물론, 방식 기능을 효율적으로 모니터링할 수 있도록 하기 위하여, 여러 가지 부식 관련 측정이 가능한 다기능센서(multi-functional sensor)를 콘크리트 시험편 내에 매립하여, 다양한 부식 환경에서 노출시험하여 부식 및 방식 상태를 분석-평가 하였다. 이상과 같은 시험을 통하여 철근콘크리트 구조물의 부식·방식 모니터링용 다기능센서의 적용 개발에 관한 유효한 기초적인 설계 지침을 제시하고자 하였다. 실험 방법으로는, 다기능센서인 DMS-100센서와 자체 제작한 GCM센서를 조합하여 28 cm × 20 cm × 14cm(가로×세로×높이)로 콘크리트 시험편을 제작하였다. 이 시험편들을 항온.항습조 내에서 대기, 3%, 5%, 15% 염수 환경 및 –5℃, 10℃, 25℃, 40℃의 온도 조건에서 실험하였다.

각 온도 조건별로 약 400시간 씩 실험하여 각 시험편의 부식전위(corrosion potential), 부식속도(corrosion rate), 갈바닉전류(galvanic current), 콘크리트 비저항(concrete resistivity), 온도 등을 측정하여 분석하였다.

그리고 시험편 두 개중 하나는 외부전원법에 의한 음극방식을 나머지 하나는 희생양극법에 의한 음극방식을 적용하여 방식전위, 방식전류 및 4시간 복극전위를 측정하였다. 이들 모두 시험편 수조의 상부를 뚜껑으로 덮어 용액의 증발 및 오염을 방지하였고, 각각의 염수를 시험편 수조 높이의 1/3까지 채웠다.

위와 같은 여러 환경의 부식 가속화 시험에서, 부식 환경이 가혹해짐에 따라 콘크리트 구조물용 다기능센서들의 기능이 잘 발휘된다는 것과, 부식 상태를 정확하게 확인하기 위해서는 두 개 이상의 다기능센서의 조합이 훨씬 효과적이라는 것을 확인하였다. 또한 본 실험 결과를 통해 다기능센서를 통해서 부식의 진단뿐만 아니라 방식진단도 가능하다는 것을 확인할 수 있었고, 일반적인 방식거동과 유사한 결과를 얻을 수 있었다.