| 연구개발개요 |
■ 국내외 염해 피해의 심각성국외 피해사례- 미국 플로리다 주 교통국: 해안선 길이 1,930km, 전체 교량수 약 11,000개, 해안 노출교량 약 3,600개이며, 연간 50개 정도의 교량이 주로 부식으로 인한 노후화 혹은 수명 만기로 인해 새로 신설되고 해양환경에 위치한 교량의 평균 첫 보수 시기는 완공 후 10∼12년 정도임.국내 피해사례- 해양환경 피해사례: 주로 비말대 및 간만대에서 습윤과 건조, 동결융해작용, 철근의 부식 등에 의한 피해가 발생하며, 염해보수 후 재 열화 사례는 다음 그림과 같음. 여기서, 내염도장은 콘크리트 열화를 억제하는 효과가 있으나 염화물의 침투를 차단하지 못하므로 철근부식을 막을 수 없음.- 내륙의 제설제에 의한 피해사례: 다음 그림은 국내 무주지역의 고속도로 교량에서 약 15년이 경과한 교량으로 제설제의 영향으로 신축이음부 아래의 슬래브단부의 콘크리트 파손 및 철근부식, 교각의 코핑부 측면 및 하부 철근부식, 교각 기둥부 철근부식 등이 발생 함. 강원도 대관령의 경우 약 575톤/년 사용 중에 있음.- 제설제로 인한 콘크리트 구조물의 손상 가속화가 심각하며, 바닥판, 거더, 신축이음장치, 교대, 교각 및 교량받침 등 다양한 부위에서 피해가 발생하고 있음■ 염해 및 부식환경에서의 선제적 철근방식의 중요성 - 콘크리트 구조물의 철근 부식은 근본적으로 해결이 어려운“암”적인 존재이므로 적극적 철근방식 대책을 수립하여야 함.- 서해대교는 2000년 준공 후 2005년부터 2013년까지 총 32개소의 교각에 전기방식을 도입하여 유지관리를 하고 있으나, 2003년에 준공한 부산의 광안대교는 에폭시 피복철근의 사용으로 전기방식을 적용치 않고 염해방지 도장만 실시하고 있음. 즉, 서해대교는 철근부식 발생시 전기방식을 도입하는 대응적 유지관리를 하고 있으나 광안대교는 건설시 에폭시 피복철근을 사용하여 유지관리비를 절감하고 내구성을 증진시킨 예방적 유지관리의 성공사례임■ 에폭시 피복철근 개발의 필요성에폭시 피복철근 개발의 필요성 - 우리나라 국토교통부 일반국도 전문시방서 및 고속도로공사 전문시방서의 내용을 보면, 아직도 1973년 미국에서 규정한 에폭시 피복철근 제조방법을 그대로 사용하고 있음. 또한, 현재 적용되고 있는 국내 표준(KS D 3629)은 과거 외국의 규격을 원용하여 최근의 연구개발 동향 및 성과를 적절하게 반영하여 최적의 제품을 사용할 수 있도록 하는데 미흡한 실정임. 반면 미국은 에폭시철근을 40년 이상 공공구조물에 사용한 체험을 바탕으로, 에폭시 철근 제조기술을 발전시켜 국제 경쟁력을 향상시키고 이러한 기술력을 바탕으로 ASTM A.775에서 에폭시 철근의 부착력을 당초 80%에서 85%로 상향조정 함.- 일본의 경우 에폭시 피복 철근의 사용이 일반화 되어 일본 토목학회 콘크리트 표준시방서(규준편)에 에폭시 수지 도장철근의 핀 홀, 도막 두께, 내충격성, 내알칼리성, 휨, 부착강도 및 사용하는 도료의 특성 등에 대한 총 18항목의 다양한 특성 시험 방법을 규정하고 있음. 그러나 국내의 경우 에폭시 피복 철근의 특성 및 성능에 대하여 시험 및 검사 규정이 부족한 실정임. 따라서 선진 외국의 시험방법 및 검사 기준에 대한 조사 분석을 수행하고 최근 기술발전 동향을 반영하며, 국내의 기술 수준 및 환경 여건을 고려한 합리적인 관련 규정의 제정이 시급한 실정임.에폭시 피복철근의 역학적 특성 검증 연구의 필요성 - 일반철근의 부식 저항성을 증가시키기 위하여 사용하는 에폭시 피복철근은 철근의 내부식성 측면에서 대단히 탁월함. 다만 에폭시 피복철근을 현장에 적용하기 위해서는 ① 에폭시 피복철근과 콘크리트 사이의 부착성능 확보가 중요하고, ② 에폭시 피복철근의 절단, 충격, 굽힘 등의 과정에서 야기되는 성능 저하가 없어야 함. 이에 대한 실험적 검증은 개발한 에폭시 피복 철근을 활용하기 위해 필수적임.에폭시 피복철근의 실용화 연구의 필요성- 에폭시 피복 철근을 활용하기 위해서는 구조물의 사용 수명별 생애주기에 따른 경제성 분석이 수행되어야 하고 또한 에폭시 피복철근을 현장에 효과적으로 적용하기 위해서는 에폭시 피복철근의 운반, 가공(조립), 취급, 보관, 시공하는 과정에서의 에폭시 피복철근의 손상이 발생하지 않기 위한 방안 등이 제시되어야 함.
|
| 최종목표 |
■ 최종목표현장적용성 향상 및 활용을 위한 에폭시 피복철근 개발- 15초 이내 180도 절곡이 가능하고, 일반철근 대비 90% 이상 부착력을 갖는 에폭시 피복철근 개발, 역학적 특성 검증, 실용화 연구, 제조, 설계, 시공 지침 작성■ 단계목표 구조성능 및 현장적용성능이 확보된 에폭시 피복철근 개발- 에폭시 피복철근의 15초 이내 180도 이상 절곡시 벗겨짐이나 갈라짐이 발생하지 않는 피복철근 장치 및 제조기술 개발- 콘크리트 내에 에폭시 피복철근 부착력은 일반철근 대비 90% 이상 될수 있는 피복철근 제조기술 개발에폭시 피복철근의 역학적 특성 검증- 개발 에폭시 피복철근의 현장적용성능(15초 이내 180도 이상 절곡할 경우 에폭시 손상 여부) 검증- 개발 에폭시 피복철근의 부착성능(일반철근 대비 90% 이상의 부착력) 검증에폭시 피복철근 현장적용 및 활용기술 개발- 에폭시 피복철근의 현장 사용(운반, 보관, 취급, 시공 등)에 대한 모니터링 및 활용 방안 제시- 생애주기비용(Life Cycle Cost)기법에 의한 에폭시 피복철근 경제성 분석에폭시 피복철근의 제조, 설계, 시공 지침 작성- 개발된 에폭시 피복철근의 가공 매뉴얼(제조공정) 작성- 전문가 그룹의 수정, 보완을 통한 에폭시 피복철근의 제조, 설계, 시공 지침 작성- 에폭시 피복철근 설계 예제집 작성
|
| 연구내용 및 범위 |
■ 친환경 에폭시 피복철근 개발철근 피복용 에폭시 분체 도료 개발- 에폭시 피복철근 제조공정에 친환경 관련 유해성검사에 적합한 도료를 선별하여 사용에폭시 도료 피복 장치 개발 및 에폭시 피복철근 제조공법 개발- 에폭시 피복 철근 가공 시 15초 이내의 180도 굽힘을 하더라도 에폭시 피복된 철근의 피복이 벗겨지거나 갈라짐이 없는 에폭시 철근 제조- 전처리공정에서 압축공기등을 사선으로 분사하여 원형철근의 훼손 및 변형을 방지하고 철근표면에 앵커패턴 단면적을 넓게 형성하여 피복부착력을 강화. 16mm이하 피복철근의 경우, 고압분사 시 철근을 고정하는 롤러 간격을 최소화하여 피복 철근의 변형 제거- 예열공정에서 일반적으로 사용하는 SCR(Silicon Controlled Rectifier) 아날로그형 고주파(유도가열장치-제어속도 0.2초)를 IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 디지털형 고주파(제어속도 0.002초)로 변경하여 철근표면에 균일한 온도를 제공함으로서 부착력에 대한 품질 관리- 수냉식으로만 처리되던 기존 냉각공정을 1차 공랭식 - 2차 수냉식으로 변경하여 에폭시 피복 철근의 부착력 강화■ 에폭시 피복철근 역학적 특성 검증에폭시 피복철근의 부착성능 검증- 일반철근 대비 기존 에폭시피복 철근의 부착성능을 실험결과에 따라 비교, 평가. 실험의 주변수는 콘크리트 압축강도, 철근지름, 부착길이, 콘크리트 덮개 등임.- 1차년도는 일반철근 대비 기존 에폭시 피복철근의 부착성능 실험(요소실험)을 수행함. 2차년도-3차년도는 개발 피복철근의 부착성능실험을 수행하는데, 2차년도는 요소실험 그리고 3차년도는 개발 에폭시 피복철근을 적용한 RC 휨 부재실험을 수행할 것임.에폭시 피복철근의 현장적용성능 - 개발 피복철근의 현장 적용성능(절단, 충격, 굽힘 등)을 표준시험 방법에 의해 평가 - 2차년도는 모노하중에 대한 성능시험을 수행하고 3차년도는 반복하중에 대한 성능시험을 수행 ■ 에폭시 피복철근의 현장적용 및 경제성 분석에폭시 피복철근 현장적용 및 모니터링- 에폭시 피복철근에 대하여 규정된 규격 시험(부착성, 내충격성, 내굴곡성, 내마모성, 내약품성, 내부식성 등) 결과를 바탕으로 운반, 보관, 취급, 시공 등의 에폭시 피복철근 전과정에 대한 모니터링을 실시- 모니터링 결과를 규격 시험 데이터와 비교 분석하여, 에폭시 피복철근의 부주위한 취급에 따른 성능 감소 등을 분석하고 에폭시 피복철근의 현장 관리 방안 제시 에폭시 피복철근 활용을 위한 경제성 분석- 경제성 분석에서 고려해야 할 항목과 항목별 비용 산정 방법을 결정하고 내구수명에 따른 생애주기비용을 산정함.- 경제성 분석을 위한 ① 일반철근 적용 대비 에폭시 피복철근 적용, ② 초기공사비 및 유지관리비 분석 등임.■ 에폭시 피복철근의 제조, 설계, 시공 지침 작성- 에폭시 피복철근의 제조 기술 및 공정, 구조성능 검증실험 결과, 현장 적용성능 실험결과, 현장 모니터링 결과 등을 검토 분석하여 제조 매뉴얼, 설계 가이드, 시공 특기사항 작성- 전문가 그룹 회의를 통한 에폭시 피복철근의 제조, 설계, 시공 지침 작성
|
이 누리집은 대한민국 공식 전자정부 누리집입니다.
