풍력에너지는 석탄 및 석유 등 화석연료의 대체 자원으로써 가장 현실적이고, 효율적인 에너지 자원으로 평가받고 있다. 세계 각국에서는 이미 풍력에너지 개발의 선두로 도약하기 위하여 많은 연구개발을 진행하고 있으며, 국내에서도 서해안 풍력발전 단지 개발을 발표하는 등 해상풍력 원천기술을 개발하기 위하여 노력하고 있다. 발전 터빈 및 타워의 경우 상당한 연구가 진행되어 세계와의 기술격차가 나지 않으나, 해상풍력을 위한 기초구조물의 시공, 재료 부분에서는 아직까지 해외에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 해양 ...
풍력에너지는 석탄 및 석유 등 화석연료의 대체 자원으로써 가장 현실적이고, 효율적인 에너지 자원으로 평가받고 있다. 세계 각국에서는 이미 풍력에너지 개발의 선두로 도약하기 위하여 많은 연구개발을 진행하고 있으며, 국내에서도 서해안 풍력발전 단지 개발을 발표하는 등 해상풍력 원천기술을 개발하기 위하여 노력하고 있다. 발전 터빈 및 타워의 경우 상당한 연구가 진행되어 세계와의 기술격차가 나지 않으나, 해상풍력을 위한 기초구조물의 시공, 재료 부분에서는 아직까지 해외에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 해양 프리스트레스트 콘크리트 구조물(PSC structure)에 적용되는 고성능 및 고효율의 그라우트(Grout)를 개발하기 위해 수행되었다. 먼저 시멘트 종류 및 잔골재 시멘트 비, 고성능 감수제 종류에 따른 그라우트의 역학적 특성을 평가하였고, 시멘트 대체 재료로써 고로슬래그 미분말의 적절성 여부를 확인하기 위하여 시멘트의 일부분을 고로슬래그 미분말로 치환하여 그라우트의 역학적 성능을 평가하였다. 마지막으로 고로슬래그 미분말이 섬유보강 그라우트의 인장 저항성에 미치는 영향을 확인하였으며, 최종적으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 시멘트 종류와 잔골재 시멘트 비(S/C), 고성능 감수제 종류 등이 PSC 그라우트의 특성에 미치는 영향을 확인한 결과, S/C가 증가함에 따라 블리딩률이 감소하고, 응결시간이 단축되는 반면 유동성은 감소하는 경향을 나타내었으며, 압축 성능은 큰 차이를 나타내지 않았다. 위 결과를 바탕으로 PSC 그라우트의 유동성과 품질을 모두 고려한 경우 S/C는 1.0일 때가 PSC 그라우트에 가장 이상적인 것으로 판단된다. 시멘트 종류를 비교한 결과, 3종 시멘트는 1종 시멘트보다 블리딩률 저감에 우수하며, 응결 시간을 단축시키고 더욱 우수한 압축 성능을 나타내었지만 유동성이 심각하게 저하되는 문제가 발생하였다. 따라서 이를 해결하기 위하여 고성능 감수제의 종류를 나프탈렌계에서 폴리칼본산계로 변경한 결과, PSC 그라우트의 유동성이 개선될 뿐만 아니라 블리딩률 감소, 압축 강도 증가 등 그라우트의 전체적인 품질이 더욱 향상되었다. 그라우트의 기본 재료 구성에 따른 특성을 확인하였으며, 선정된 배합에 따라 시멘트 대체 재료(Supplementary Cementitous Materials)중 하나인 고로슬래그 미분말(Ground Granulated Blast-furnace Slag, GGBS)의 치환율을 검토하게 되었다. 고로슬래그 미분말 치환율을 0%에서 40%로 증가시킨 결과, 모든 배합에서 플로우가 증가하고, 유하시간이 단축되는 등 유동성이 증가하는 것으로 나타났으며, 비카침에 의한 응결시간이 지연되는 것을 확인하였다. 반면에 블리딩률은 시멘트 종류에 따라 서로 다른 경향을 보여주었다. 1종 시멘트를 사용한 그라우트의 경우, 고로슬래그 미분말의 비표면적이 1종 시멘트 보다 더욱 크기 때문에 고로슬래그 미분말 치환율이 증가할수록 블리딩률이 감소하였으나, 3종 시멘트의 경우 오히려 블리딩률이 증가하는 경향을 나타내었다. 재령 28일에서의 압축 성능은 뚜렷한 경향을 나타내지 않았으며, 일반 시멘트 그라우트와 유사한 수준의 압축강도를 나타내었다. 따라서 고로슬래그 미분말은 그라우트의 시멘트 대체 재료로 적정하다고 판단되며, 목적에 따라 적정량 사용이 중요한 것으로 사료된다. 마지막으로 3종 시멘트를 사용한 섬유보강 그라우트에 고로슬래그 미분말 치환율이 미치는 영향을 확인하였다. 섬유보강 그라우트의 압축강도는 고로슬래그 미분말 치환율에 따라 뚜렷한 경향을 보이지 않았으나, 단섬유인발 강도 및 직접 인장 강도는 치환율이 0%에서 40%로 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 주사전자현미경을 이용하여 이미지를 촬영한 후 섬유와 매트릭스 계면에서의 미세구조를 검토한 결과, 고로슬래그 미분말 치환율 20% 및 40%에서 대부분의 강섬유와 매트릭스의 계면에 공극이 형성된 것을 알 수 있었다. 이는 고로슬래그 미분말 치환율이 증가할수록 다수의 블리딩이 형성되는 것과 연관지어 생각할 수 있으며, 섬유의 계면을 따라 흐르는 블리딩이 증가하면서 섬유와 매트릭스 사이에 더욱 큰 공극을 형성한 것으로 판단된다. 위의 결과를 바탕으로 섬유보강 그라우트의 성능을 확보하기 위해서는 블리딩 억제에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
풍력에너지는 석탄 및 석유 등 화석연료의 대체 자원으로써 가장 현실적이고, 효율적인 에너지 자원으로 평가받고 있다. 세계 각국에서는 이미 풍력에너지 개발의 선두로 도약하기 위하여 많은 연구개발을 진행하고 있으며, 국내에서도 서해안 풍력발전 단지 개발을 발표하는 등 해상풍력 원천기술을 개발하기 위하여 노력하고 있다. 발전 터빈 및 타워의 경우 상당한 연구가 진행되어 세계와의 기술격차가 나지 않으나, 해상풍력을 위한 기초구조물의 시공, 재료 부분에서는 아직까지 해외에 의존하고 있는 실정이다. 따라서 본 연구는 해양 프리스트레스트 콘크리트 구조물(PSC structure)에 적용되는 고성능 및 고효율의 그라우트(Grout)를 개발하기 위해 수행되었다. 먼저 시멘트 종류 및 잔골재 시멘트 비, 고성능 감수제 종류에 따른 그라우트의 역학적 특성을 평가하였고, 시멘트 대체 재료로써 고로슬래그 미분말의 적절성 여부를 확인하기 위하여 시멘트의 일부분을 고로슬래그 미분말로 치환하여 그라우트의 역학적 성능을 평가하였다. 마지막으로 고로슬래그 미분말이 섬유보강 그라우트의 인장 저항성에 미치는 영향을 확인하였으며, 최종적으로 다음과 같은 결론을 얻었다. 시멘트 종류와 잔골재 시멘트 비(S/C), 고성능 감수제 종류 등이 PSC 그라우트의 특성에 미치는 영향을 확인한 결과, S/C가 증가함에 따라 블리딩률이 감소하고, 응결시간이 단축되는 반면 유동성은 감소하는 경향을 나타내었으며, 압축 성능은 큰 차이를 나타내지 않았다. 위 결과를 바탕으로 PSC 그라우트의 유동성과 품질을 모두 고려한 경우 S/C는 1.0일 때가 PSC 그라우트에 가장 이상적인 것으로 판단된다. 시멘트 종류를 비교한 결과, 3종 시멘트는 1종 시멘트보다 블리딩률 저감에 우수하며, 응결 시간을 단축시키고 더욱 우수한 압축 성능을 나타내었지만 유동성이 심각하게 저하되는 문제가 발생하였다. 따라서 이를 해결하기 위하여 고성능 감수제의 종류를 나프탈렌계에서 폴리칼본산계로 변경한 결과, PSC 그라우트의 유동성이 개선될 뿐만 아니라 블리딩률 감소, 압축 강도 증가 등 그라우트의 전체적인 품질이 더욱 향상되었다. 그라우트의 기본 재료 구성에 따른 특성을 확인하였으며, 선정된 배합에 따라 시멘트 대체 재료(Supplementary Cementitous Materials)중 하나인 고로슬래그 미분말(Ground Granulated Blast-furnace Slag, GGBS)의 치환율을 검토하게 되었다. 고로슬래그 미분말 치환율을 0%에서 40%로 증가시킨 결과, 모든 배합에서 플로우가 증가하고, 유하시간이 단축되는 등 유동성이 증가하는 것으로 나타났으며, 비카침에 의한 응결시간이 지연되는 것을 확인하였다. 반면에 블리딩률은 시멘트 종류에 따라 서로 다른 경향을 보여주었다. 1종 시멘트를 사용한 그라우트의 경우, 고로슬래그 미분말의 비표면적이 1종 시멘트 보다 더욱 크기 때문에 고로슬래그 미분말 치환율이 증가할수록 블리딩률이 감소하였으나, 3종 시멘트의 경우 오히려 블리딩률이 증가하는 경향을 나타내었다. 재령 28일에서의 압축 성능은 뚜렷한 경향을 나타내지 않았으며, 일반 시멘트 그라우트와 유사한 수준의 압축강도를 나타내었다. 따라서 고로슬래그 미분말은 그라우트의 시멘트 대체 재료로 적정하다고 판단되며, 목적에 따라 적정량 사용이 중요한 것으로 사료된다. 마지막으로 3종 시멘트를 사용한 섬유보강 그라우트에 고로슬래그 미분말 치환율이 미치는 영향을 확인하였다. 섬유보강 그라우트의 압축강도는 고로슬래그 미분말 치환율에 따라 뚜렷한 경향을 보이지 않았으나, 단섬유 인발 강도 및 직접 인장 강도는 치환율이 0%에서 40%로 증가할수록 감소하는 경향을 나타내었다. 주사전자현미경을 이용하여 이미지를 촬영한 후 섬유와 매트릭스 계면에서의 미세구조를 검토한 결과, 고로슬래그 미분말 치환율 20% 및 40%에서 대부분의 강섬유와 매트릭스의 계면에 공극이 형성된 것을 알 수 있었다. 이는 고로슬래그 미분말 치환율이 증가할수록 다수의 블리딩이 형성되는 것과 연관지어 생각할 수 있으며, 섬유의 계면을 따라 흐르는 블리딩이 증가하면서 섬유와 매트릭스 사이에 더욱 큰 공극을 형성한 것으로 판단된다. 위의 결과를 바탕으로 섬유보강 그라우트의 성능을 확보하기 위해서는 블리딩 억제에 대한 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
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