| 연구개발개요 |
콘크리트구조물은 내구성이 매우 우수한 반영구적인 재료로 간주되어 왔으나, 지구환경의 변화, 대기오염 증가, 산업부산물로 제조된 혼합시멘트와 인공골재의 사용이 증가됨에 따라 시간경과와 더불어 중성화, 염해, 화학침식, 동해 등이 복합적으로 진전되면서 균열, 누수, 철근부식 등으로 구조물의 구조안전성과 사용성이 급격히 저하되고 있으며, 이의 개선에 요구되는 생애주기비용(Life Cycle Cost)이 증가하는 실정이다. 지금까지 전세계적으로 이와 같은 문제를 해결하기 위한 방법으로 콘크리트 자체의 품질개선, 에폭시도막철근의 사용, 전기방식(Cathodic Protection)방법 혹은 일부에서는 스테인리스강 철근 등을 제작하여 구조물을 시공하기도 한다. 한편, 이들 방법 중 에폭시도막철근은 취급 중 피복자체가 손상되기 쉬운 결함으로 인해 콘크리트 내에 심각한 국부부식 문제를 야기하고 있고, 전기방식의 경우는 원리적으로 간단하나 대형구조물에 적용상 한계가 있는 실정이다. 또한 스테인리스강 철근의 경우는 고가이고 구부림작업과 정착길이 규정미흡 등과 같은 구조세목의 정립이 필요한 실정이다. 본 연구에서는 콘크리트구조물의 장수명화, 고내구성 및 구조안전성 확보를 위한 새로운 방안으로 각종 복합열화 환경조건에서도 외부환경의 차단기능과 동시에 희생양극의 역할로 철근자체를 보호할 수 있는 고효율의 용융아연을 도금하거나 해수환경 중 존재하는 Ca과 Mg화합물 중심의 석회질 성분(Calcareous deposits)을 환경친화적인 전착(Electro- deposition) 방법으로 코팅하여 콘크리트 강화용 철근재료의 방식성을 유도할 수 있는 실용적인 개발을 수행코자 한다.
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| 최종목표 |
콘크리트 구조물의 장수명 및 안전유지를 근본적으로 확립하기 위한 새로운 방안으로 여러 가지 환경조건 중에서도 철근자체를 보호할 수 있는 고효율의 여러 가지 용융아연 도금이나 해수환경 중 존재하는 Ca과 Mg화합물 중심의 석회질 성분(Calcareous deposits)을 환경친화적인 전착(Electrodeposition) 방법에 의해 코팅함으로서 콘크리트 강화용 방식철근 재료를 실용적으로 개발한다.
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| 연구내용 및 범위 |
본 연구에서는 근본적으로 콘크리트 구조물의 안전유지를 확립하기 위한 새로운 방안으로 여러 가지 환경조건 중에서도 철근자체를 보호할 수 있는 고효율의 용융아연 도금이나 해수환경 중 존재하는 Ca과 Mg화합물 중심의 석회질 성분(Calcareous deposits)을 환경친화적인 전착(Electrodeposition) 방법으로 코팅하여 콘크리트 강화용 철근 재료의 방식성을 유도할 수 있는 실용적인 개발을 하고자 한다. 그동안 이론적으로는 중성 대기환경 중에서 안정적으로 많이 사용하는 용융아연도금을 강알카리인 콘크리트 환경속에 사용하려는 일부 연구나 시도에 대해 적합하지 않은 것으로 일축해 버리는 경향이 있어서 호주나 북미 일부 지역을 제외하고는 그 적용보급이 순조롭게 진행되지 못한 것이 사실이었다. 그러나 최근 일부 논문에 의하면, 알카리라고 할지라도 Ca화합물이 존재하는 콘크리트분위기에서 생성된 Zn부식생성물은 거의 철근부식을 억제하는 효과가 있는 것으로 보고 하고 있다. 따라서 향후 철근에 대해 여러 가지 성분의 용융방법을 시도하여 적용보급을 준비하는 것은 전술한 다른 방법과 비교하여 볼 때 아주 간단하고 효과적임은 물론 실용/경제적인 측면에서도 큰 의미를 가질 것으로 사료된다. 각 차년별 목표 및 연구내용은 다음과 같다.1. 용융도금에 의한 콘크리트 강화용 방식 철근 재료의 제작과 응용개발 연구1) Zn 양의 종류 및 프로세스 조건에 따라 제작한 용융 도금 철근재의 물성 분석, 평가 및 최적 조건 결정 (표면 및 단면 성분, 표면 및 단면 조직, 결정구조, 코팅막 형성, 경도, 전기화학적 분극 특성 등)2) 상기 용융도금 철근 종류별 콘크리트 시험편의 제작 및 효과특성 시뮬레이션 (환경조건별 콘크리트의 두께 및 결함변화에 따른 효과 특성분석 - 자연전위, 분극저항 및 건전도 분석평가 등)2. 해수 전착코팅에 의한 콘크리트 강화용 방식 철근재료의 제작과 응용개발 연구1) 프로세스 조건에 따라 제작한 전착코팅 철근재의 물성 분석 및 평가 - 최적조건 결정(표면 및 단면의 성분, 표면 및 단면의 조직, 결정조직, 균질 밀착성, 전기화학적 분극 특성 등)2) 상기 전착코팅 철근 종류별 콘크리트 시험편의 제작 및 효과 특성 시뮬레이션(환경조건별 콘크리트의 두께 및 결함 변화에 따른 효과 특성분석 - 자연전위, 분극저항 및 건전도 분석 평가 등)3. 용융도금 및 해수전착 코팅에 의해 제작하는 콘크리트 강화용 방식 철근재의 실용 생산 프로세스 개발1) 용융도금법에 의해 개발한 방식 철근재의 종합 분석 평가 및 방식 메커니즘 확립2) 해수 전착 코팅법에 의해 개발한 방식 철근재의 종합 분석 평가 및 방식 메커니즘 확립3) 용융도금법에 의한 콘크리트 강화용 방식 철근재의 실용생산 프로세스 개발4) 해수 전착 코팅법에 의한 콘크리트 강화용 방식 철근재의 실용 생산 프로세스 개발
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