콘크리트 구조물의 설계, 시공관리 그리고 내력판정 등을 위해서는 콘크리트의 압축강도를 알아야 하는데 미리 제작해 놓은 공시체가 없을 경우 비파괴 시험을 통해 압축강도를 예측하는 방법이 많이 사용되고 있다. 지금까지 수많은 비파괴 방법이 제안되었지만 그 중 가장 널리 사용되는 것이 반발도법과 초음파 속도법이며, 두 방법을 혼합한 복합법 등이 현재 많이 사용되고 있다. 국내에서도 이에 대한 연구가 많이 수행되어 여러 추정식이 개발되어 있지만 대부분 외국에서 개발된 비파괴 강도 추정식을 사용하고 있으며 국내의 콘크리트 구조물에 적용하기에는 무리가 따른다고 할 수 있으며, 특히 재령에 따른 반발도의 변화에 관해서는 외국에서 제한된 소수의 연구결과만이 발표되었을 뿐 국내에서는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 국내 실정에 적합한 비파괴 강도 추정식의 제안을 목적으로 국내 대학 및 연구기관에서 수행된 연구결과를 바탕으로 일반 강도 범위에서 물-시멘트비, 재령의 및 양생조건에 따른 반발도 및 복합법에 의한 강도와 재령의 영향을 분석하였다. 재령이 비파괴 강도에 미치는 영향을 구명하기 위해 28일 회귀식을 모든 재령에 적용하는 단일회귀식 방법과 재령별로 회귀식을 적용하는 방법의 두 가지로 분석을 수행하여 재령계수를 제안하였다. 단일회귀식을 사용하여 반발도법과 복합법으로 구한 재령계수는 반발도나 강도와는 무관한 재령만의 함수가 되어 콘크리트의 물성치를 고려할 수 없지만, 재령에 따른 회귀식을 사용하여 구한 재령계수는 재령뿐만 아니라 반발도와 강도의 함수가 되며 고강도 콘크리트일수록 재령계수들이 작아지는 것으로 나타났다. 그리고 재령에 따른 회귀식을 사용한 경우 반발도와 강도에 따른 재령계수의 변화를 고려할 수 있으므로 더 합리적인 것으로 판단되며, 본 연구에서 제안된 재령계수를 국내의 콘크리트 강도 비파괴 추정식 제안에 있어 도움이 될 수 있는 참고자료로 제시하고자 한다.
퇴비 생산업체의 제조현장에서 직접 퇴비의 성분을 분석하기 위한 적외선 분광법의 이용가능성에 대하여 조사하였다. 근적외선 분광법을 이용하여 부산물 퇴비 중의 총 질소 등 8개 성분을 비파괴 동시분석법으로 구한 분석결과는 기존의 화학분석 결과와 비교하여 1 0% 내외의 오차범위에서 일치하였다. 화학분석 결과와 비교한 각 성분의 오차는 총 질소 4.38%, 유기물 5.5%, 인산 11.6%, 총탄소 3.2%, 구리 10.9%, 칼륨 10.6%, 나트륨 11.9% 및 수분 1.5%였다. 근적외선 분광법을 이용한 비파괴 분석은 시료이 제조과정이 간단하고, 여러성분의 동시분석이 가능하므로 단위 공장의 품질관리에 적합할 것으로 판단되었다.
현장에서는 콘크리트 공사시 거푸집 탈형작업을 위한 다양한 기술들이 활용되고 있다. 그중에서 콘크리트의 압축강도추정을 위한 비파괴 시험방법에는 다양한 방법들이 제시되고 있지만, 일반적으로 타격법(반발경도법이라 칭함)과 비타격법(초음파법이라 칭함)을 활용한 시험방법이 주로 활용된다. 비파괴시험에 의한 압축강도의 추정은 경험 값에 의한 방정식에 의하여 계산할 수 있으며 다양한 식들이 제시되고 있으나, 초기재령에서 조기강도가 발현되는 콘크리트에 대한 데이터는 적은 편으로 기존의 강도추정식에 의한 압축강도의 계산에는 한계점이 있을 수 있다. 본 연구에서는 현장에서 주로 활용되는 조기탈형용 콘크리트의 배합을 활용하여 소형 공시체 및 Mock-up 시험체의 파괴 및 비파괴검사를 수행하였으며, 기존 비파괴검사 추정식을 통한 강도 결과 값을 분석하였다. 실험결과, 기존 연구의 비파괴시험에 의한 제안식을 활용한 압축강도 추정값은 파괴시험방법에 비하여 하회하는 경향으로 70% 이하의 값을 나타냈으며, 초음파속도에 의한 신뢰성은 강도가 높아질수록 낮아지는 것으로 확인되었다. 본 연구의 범위에서 조기강도 발현 콘크리트의 강도추정에 있어 기존식의 활용의 한계점이 있을 것으로 분석되어, 24~60MPa의 콘크리트를 대상으로 반발경도법 및 초음파속도법에 의한 추정식을 제안하였다.
충격탄성파 검사법은 콘크리트 구조물 내부의 결함과 외부 표면 사이에서 반사되어 전파되는 응력파를 이용한 비파괴 시험 방법이다. 본 연구에서 토목 구조물의 안전진단을 위하여 충격탄성파 검사법을 이용한 비파괴 시험을 수행하였다. 이를 위해서 토모그래피 방식을 이용한 투과법, 크로스 홀 방식을 이용한 투과법 그리고 일반적으로 터널라이닝과 같은 1차원 면에서 사용되는 반사법을 적용해 그 결과를 비교${\cdot}$분석하였다.
발전 및 화학플랜트의 많은 고온 설비는 장시간 운전으로 인해 재질열화 현상이 필연적으로 발생된다. 이러한 고온설비의 건전성 확보와 신뢰성 있는 수명평가를 위해서는 비파괴평가기법인 표면복제시험을 통한 미세조직분석 평가법이 현재까지 유용한 것으로 인식되어왔다. 이러한 표변복제기법은 기존의 평가법과 함께 탄화물평가를 통한 재질열화도 평가 등 새로운 정량적 접근법이 필요하며 다양하게 시도되고 있다. 본 논문에서는 표면복제기법과 관련한 기술개발 현황과 현장 적용사례들을 소개하고, 합리적인 평가결과 여부에 대해 기술하였으며, 현장설비에 대해 표면복제시험 후 미세조직을 분석한 결과 탄화물 평가방법이 정량적으로 유용함을 입증하였다.
국내산 후지 사과의 주요 내부 품질 요인인 당도, 수분 함량, 경도 및 산 함량을 근적외 분광분석법에 의해 동시에 신속, 정확하게 비파괴 측정할 수 있는지의 가능성을 조사하였다. 굴절당도계에 의한 당도, 동결 건조법에 의한 수분 함량, texture analyzer에 의한 경도 및 알칼리 적정법에 의해 얻어진 산 함량 데이터와 근적외 영역의 흡광도 데이터 사이에 각각 중회귀분석을 행한 결과, 당도, 수분 함량, 경도 및 산 함량의 측정 오차(SEP)는 각각 $0.50^{\circ}Brix,\;0.64%,\;0.14kg/cm^2$ 및 0.07%이었다. 이로서 근적외 분광 분석법을 응용하여 사과의 당도와 수분 함량은 비파괴적으로 신속, 정확하게 측정 가능함을 알 수 있었으나, 경도와 산 함량의 측정 정확도는 다소 낮은 편이었다.
레이더법은 건축구조물에 대한 비파괴 검사의 대표적인 방법의 하나이다. 레이더법을 이용하는데 영향을 주는 요인들을 연구하고, 레이더로 측정된 결과들을 분석하기 위해서는 전자기파의 전파에 대한 수치적인 모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 콘크리트 시편에 전파되는 전자기파를 모델링 하기 위해 유한차분 시간영역법을 적용하고자 한다. 유한차분 시간영역법은 전자파 해석과 모델링을 통한 시뮬레이션에 매우 유용한 방법이다. 본 연구에서는 유한차분 시간영역법을 이용하여 두께가 다른 4개의 시편과 두께는 100㎜로 동일하고 피복두께가 다른 3개의 시편을 3차원으로 모델링 하였다. 두께 측정 모델링 결과에서는 계산영역의 셀간격과 입사파의 파장/콘크리트 시편의 두께값이 모델링의 정확성에 미치는 영향을 알 수 있었다. 철근이 있는 시편의 모델링에서는 0.08%∼0.5%의 오차로 철근의 위치를 확인할 수 있었다.
지하 매설된 가스배관을 정기적으로 검사하기 위해서 가스 공급 및 용역업체에서는 주로 비피과검사 탐상장비인 MFL(Magnetic Flux Leakage) PIG(Pipeline Inspection Gauge)를 사용한다. 기존의 MFL PIG는 배관 내 유체(가스,오일 등)의 전후차단 압력의 흐름을 이용해 별도의 구동장치 없이 피그를 진행시켜 배관의 결함 유무를 평가하는 시스템이다. 하지만 10기압 이하의 낮은 운영압력과 T 분기관과 같이 급격한 곡관부가 존재하는 직경 16인치 이하의 도시가스 배관에는 기존의 시스템을 적용하기 어렵다. 이처럼 기존 MFL PIG의 적용이 불가한 도시가스 배관(직경 16인치 이하)을 활주하기 위해서는 우선 비파괴검사 시스템을 견인할 수 있는 추진 로봇이 필요하고 추진로봇에 적합한 자기누설 비파괴검사 시스템의 개발이 필요하다. 또한 비파괴검사 장비의 센서 시스템은 결함신호를 탐지하여 결함의 발생유무 및 결함의 형상을 판별하는 성능도 중요하다. 본 논문에서는 16인치 도시가스 배관의 검사를 위한 자기누설 비파괴검사 시스템의 기초설계와 대상 시스템의 자기적 특성을 분석한다. 또한 배관 외벽의 결함 발생 유무에 따른 자기누설 신호의 크기 및 분포변화를 3차원 유한요소법을 이용해 해석하여, 결함 검출 신호의 특성을 분석하는데 초점을 둔다.
레이더법은 건축구조물에 대한 비파괴 검사의 대표적인 방법의 하나이다. 레이더로 측정된 결과들을 분석하기 위해서는 전자기파의 전파에 대한 수치적인 모델링을 통한 이론적인 접근이 필요하다. 콘크리트 시편에 전파되는 전자기파를 모델링하기 위해 유한차분 시간영역법을 적용하고자 한다. 유한차분 시간영역법은 전자파 해석과 모델링을 통한 시뮬레이션에 매우 유용한 방법이다. 본 연구에서는 유한차분 시간영역법을 이용하여 두께가 다른 5개의 시편을 3차원으로 모델링하였다. 모델링 결과와 실험 결과를 비교하여 실험에서 시편 뒷 표면을 찾으며 시편두께를 측정한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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