• KEPCO Journal on Electric Power and Energy
• /
• 제7권2호
• /
• pp.295-299
• /
• 2021

Recently, interest in maintenance has been increasing due to the enlargement and aging of infra structures. Therefore, a new paradigm is required to secure and improve the durability of structures differentiated from the past. Accordingly, research on smart concrete incorporating the concept of self-healing into concrete is being actively conducted. In this study, the crack healing performance and durability performance of self-healing concrete applied with a hydrogel containing biomineral-forming microorganisms were evaluated. As a result of evaluating the dispersion of the hydrogel in concrete, it was confirmed that the hydrogel was well distributed in concrete matrix with a dispersion coefficient of 0.35 to 0.46. The crack healing performance evaluation was verified by a water permeability test, and showed a recovery rate of 95% or more at the age of 28 days, confirming the applicability of self-healing concrete. The durability performance of self-healing concrete was evaluated in terms of resistance to penetration of chloride ion and freezing and thawing. Regardless of the mixing of the hydrogel, the same level of durability performance was shown for various compressive strength level. Therefore, it was confirmed that the microbial admixture did not affect concrete durability. In the future, long-term crack healing performance and durability verification studies should be supplemented.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제11권4호
• /
• pp.568-575
• /
• 2023

본 논문은 스마트 시티 구축을 위한 핵심 기술로서 자기치유 기술을 적용한 프리캐스트 콘크리트의 품질 특성과 치유 성능을 평가하는 것을 목표로 하였다. 연구 결과는 하이브리드 캡슐을 혼합한 프리캐스트 콘크리트가 슬럼프와 공기량에서 감소하는 경향을 보이며, 이는 품질 특성에 일정한 영향을 미치는 것으로 나타났다. 특히, 슬럼프는 최대 14 %, 공기량은 최대 9 % 감소하였다. 또한, 하이브리드 캡슐을 혼합한 콘크리트는 압축강도와 휨강도에서 각각 최대 16 %와 18 % 감소하는 결과를 보였다. 그러나 하이브리드 캡슐을 혼합함으로써 균열 치유 성능이 증진되는 결과를 얻었다. 정수위 투수 시험을 통한 평가에서, 치유기간 28일 후 0.3 mm 균열 폭의 치유율은 혼합률이 증가함에 따라 향상되었으며, 하이브리드 캡슐의 혼합률 1 %, 3 %, 5 %에서 각각 약 16 %, 25 %, 32 %의 치유율 향상이 확인되었다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
• /
• 한국건축시공학회 2022년도 가을 학술논문 발표대회
• /
• pp.241-242
• /
• 2022

Recently, related studies on the application of bacterial spores to self-healing concrete have been widely reported. Using the self-healing method of bacterial spores as a kind of pro-environment, the green method is very attractive, but because the living environment of bacterial spores is relatively harsh, it is necessary to have a way to separate the living environment of bacterial spores from the harsh external environment, And release bacterial spores when needed. Therefore, capsules are widely used in self-healing concrete. To enhance the self-healing effect, the capsules need to be evenly distributed in the concrete. Furthermore, we develop a CIP-based smart capsule with controllability. We determined the magnetic force of each capsule by mixing CIP in resin, then mass-fabricating the capsules for self-healing by a microfluidic method, and by measuring the kinetic distance of the capsules containing different amounts of cip under the action of a magnetic field strength. The results show that with the increase of the amount of cip, the active distance of the capsule also increases. When the cip is 8wt%, the active distance reaches 1.75cm. We believe this research can provide momentum for the development of self-healing capsule applications.

• Smart Structures and Systems
• /
• 제25권3호
• /
• pp.337-343
• /
• 2020

In this paper, we focused on the self-healing concrete using new nano-capsules. Three types of nano-capsules with respect to availability, high strength and temperature tolerance are used; type 1 is URF and polyethylene (PE) as shell and nano titanium oxide (TiO₂) as core, type 2 is URF and PE as shell and nano silica oxide (SiO₂) as core, type 3 is PE as shell and nano silica oxide (SiO₂) as core. The concrete samples mixed by nano-capsules with three percents of 0.5, 1 and 1.5. Based on experimental tests and the compressive strength of samples, the URF-PE-SiO₂ is selected for additional tests of compressive strength before and after recovery, ultrasonic test, ion chlorine and water penetration depths. After careful investigation, it is concluded that the optimum value of URF-PE-SiO₂ nano-capsules is 0.5% since leads to higher compressive strength, ultrasonic test, ion chlorine and water penetration depths.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권4호
• /
• pp.501-511
• /
• 2009

이 연구는 콘크리트구조물의 유지관리 및 보전활동의 절력화와 콘크리트구조물의 장기 수명화를 목적으로 번잡한 검사나 보수작업을 필요로 하지 않고, 콘크리트에 발생하는 미세한 균열에도 수시의 점검 등이 필요 없이 미생 물의 생체광물형성작용을 이용하여 콘크리트 그 자체에 자기치유 기능을 부여하는 것에 관한 내용이다. 이 논문은 콘 크리트에 자기치유 기능을 부여하는 것에 관한 연구 중 지금까지와는 완전히 다른 방법으로 미생물의 생체광물형성작 용(biomineralization)을 이용한 자기치유 콘크리트 개발에 관한 기초적 연구로서, Sporosarcina pasteurii가 탄산칼슘을 석 출시키는 biomineralization을 이용하여 미생물이 신진대사 작용을 할 때의 탄산칼슘 석출 반응에 의한 세포 외에 다른 화합물의 생성, 탄산염광물의 석출 및 모래표면을 고화시켜 모래의 입자를 접착하는 바인더로서의 이용을 검토 하였다. 그 결과 새로운 광물 형성 및 모래표면의 고화가 어느 정도 가능한 것이 확인되었으며, 또한 유기(미생물)·무기(CaC$O_3$) 복합 구조를 가진 calcite에 의해 균열의 보수도 어느 정도 가능한 것이 기초실험을 통해 확인할 수 있었다. 따라서 콘 크리트구조물에 이러한 미생물의 신진대사 작용에 따른 생체광물형성작용의 이용은 미생물과 같이 완성된 진정한 의미 의 자기치유 콘크리트가 될 것으로 사료되며, 이러한 미생물의 적용에 따른 효과는 보수 기능뿐만 아니라 환경 문제를 배려한 새로운 재료로서의 개발로 이어져 향후 더욱 더 중요한 연구주제의 하나가 될 것이다.

• 한국미생물·생명공학회지
• /
• 제40권3호
• /
• pp.169-179
• /
• 2012

미생물에 의한 탄산칼슘침전은 생물 화학적으로 풍화, 침식된 시멘트 건축구조물 표면의 미학적 복원 및 수분침투 방지를 목적으로 응용되었다. 이 기술의 두드러진 장점이 보고된 후 유럽과 미국을 중심으로 미생물을 이용한 건축공학적 응용가능성에 대한 연구가 활발히 이루어져 왔다. 견고하고 원재료와의 호환성이 뛰어난 이 기술은 다양한 탄산칼슘형성세균의 선별 또는 배양 및 적용방법의 개발로 그 관심이 촉발되었다. 본 총설의 목적은 친환경적 건축소재에 대한 관심이 높아지고 그 필요성이 대두되고 있는 현 시점에서 미생물 탄산칼슘형성 매카니즘과 그 관련 기술들을 검토해 보고자 한다. 본론에선 시멘트 건축물 표면코팅 효과에 대한 방법론적 연구사례들을 조사하였고, 시멘트 구조물의 내구성 증진을 위한 미생물의 첨가에 대한 연구사례들도 함께 살펴보았다. 부가적으로 향후 미생물의 다기능성을 이용한 자기수복 스마트 콘크리트 개발에 대한 개념을 살펴보고 그 미래를 전망하였다.

• 청정기술
• /
• 제17권2호
• /
• pp.85-96
• /
• 2011

자기치유재료란 장기간 사용에 의한 기계적 충격에 의해 발생된 손상을 치료할 수 있는 능력을 발휘하도록 구조적, 화학적으로 개질시킨 스마트 재료의 하나이다. 사용에 손상이 일어난 부위를 본질적으로 치유할 수 있는 재료(고분자, 세라믹, 금속 등)를 사용함으로써 부품의 수명을 길게 할 수 있고, 장기간 사용에 의한 분해로 야기되는 효율의 감소를 막을 수 있으며, 재료의 파괴에 의한 비용지출을 막을 수 있어 여러 산업 공정의 생산단가를 낮출 수 있다. 최근 차량용 자기치유 페인트가 가능하다는 니싼의 발표 이후 재료의 자기치유능력에 대한 관심이 고조되고 있다. 본 총설에서는 앞서 발표한 자기치유 유기재료에 이어 금속, 세라믹, 콘크리트 등 무기 재료의 자기치유방법에 대해서 알아보고, 향후의 방향을 제시하고자 한다.