역학적 파동을 이용한 콘크리트 흄관의 내부 수직 균열 탐사 시스템

초록

콘크리트 균열은 재료의 성능 저하 및 결함을 보여주는 초기 지표로, 콘크리트 균열의 탐사/모니터링은 콘크리트 구조물의 성능 및 안전성과 더불어 유지 관리의 비용을 절감할 수 있는 중요한 연구이자 기법이다. 육안 탐사를 포함한 기존의 탐사 기법들은 표면 균열에 의한 균열 이미지나 초음파 속도 차이를 이용한 탐사법들로, 콘크리트 박리와 휨 균열과 같은 내부 균열을 찾는 것에는 한계가 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트의 내부 균열을 탐사하기 위한 방법으로 역학적 파동 중 유도파의 감쇠를 이용한 방법을 제안하는 것을 목표로 탐사 시스템을 개발하고 유한요소 해석과 콘크리트 흄관의 균열탐사 실험을 통해 시스템을 검증하고자 하였다. 유한요소 해석 결과 표면 균열과 내부 균열의 모델에서 균열이 없는 모델에 비해 큰 에너지 감쇠가 발생하였으며, 이것은 역학적 파동 실험의 결과와 같은 양상이었다. 표면 균열은 내부 균열에 비해 더 많은 파동에너지 감쇠를 보였으며, 이는 큰 에너지는 전달하는 표면파의 경로에 균열이 있어 더 많은 에너지 반사와 산란이 발생한 것으로 사료된다. 이에 반해 내부 균열의 경우 균열이 표면파의 진행을 방해하는 영향이 상대적으로 작아 시각화된 이미지에서 낮은 민감도를 보였다. 결과적으로 표면 및 내부 균열 모두를 탐지하기에 충분한 민감도를 보였으며 앞으로 손상 정도를 제시할 수 있는 손상 인덱스(damage index)를 포함한 평가 시스템으로 발전될 수 있다.

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