[논문]지하레이더탐사기[GPR]를 이용한  콘크리트 구조물의 안전  진단 사례

김영의

doi:10.22636/mkci.2000.12.3.78

문제 정의

본 사례는 대구에 위치한。。고가교 상판 하부에서 탐사한 GPR 탐사 자료로 철근의 배근 상태와 피복 두께를 조사하기 위하여 실시하였다. 대상 교량의경우 콘크리트면에 거북등 모양의 균열이 다량 발생되어 있으며, 철근 탐사용 RC-Radar로 탐사하였으나철근 피복 두께가 두꺼워 탐사 결과의 신뢰도가 낮아탐사 변수 조정이 가능한 펄스 EKKO 장비를 사용하여 탐사하였다.
추가로 시공하였다. 본 탐사의 목적은 터널 정밀안전 진단을 위해 터널 라이닝의 상태를 평가하기 위하여 GPR 탐사를 실시하였다.
본고에서는 지하레이더탐사법의 원리와 활용 현황을 소개하고 시설물의 안전 진단에 활용한 사례를 기술하였다.

가설 설정

(1) 공동의 상부 경계면에서 강한 반사 신호가 발생 한다.
(3) 공동의 양 끝단에서 회절 신호가 발생한다.
둘째, 감쇠 현상에 따른 투과 심도의 저하이다.
셋째, 탐사 매질의 불균질에 따른 잡음 성분이다.

제안 방법

1976년 Young과 Caldecott는 지중 매설 파이프탐지를 위하여 상기의 시스템을 발전. 개선시킨 시스템을 개발하였으며, 그 이후에 OYO(일본), GSSI (미국) 등 몇몇 기업에서 상용 시스템을 개발, 판매하였다. 이들 시스템의 가장 중요한 발전은 Geodar System에서는 하나의 안테나가 펄스(pulse)의송.
두께를 조사하기 위하여 실시하였다. 대상 교량의경우 콘크리트면에 거북등 모양의 균열이 다량 발생되어 있으며, 철근 탐사용 RC-Radar로 탐사하였으나철근 피복 두께가 두꺼워 탐사 결과의 신뢰도가 낮아탐사 변수 조정이 가능한 펄스 EKKO 장비를 사용하여 탐사하였다. 탐사 결과, 철근 간격은 20 cm이었으며, 철근 피복 두께는 13cm인 것으로 조사되었다.
본 사례는 강원도에 위치하고 있는 영동고속도로상의 도로 터널로서 60 cm의 라이닝 시공 후 내구성을 증진시키기 위하여 방수지와 30 cm의 보강 라이닝을 추가로 시공하였다. 본 탐사의 목적은 터널 정밀안전 진단을 위해 터널 라이닝의 상태를 평가하기 위하여 GPR 탐사를 실시하였다.
본 탐사의 대상 교량은 한강 상교량으로써 교량 상판의 아스팔트 두께, 아스팔트의 접합 상태, 슬래브 철근 배근 및 피복 두께 등을 조사하기 위하여 GPR 탐사를 실시하였다. 탐사 결과 아스팔트 포장층의 두께는 7 cm이며 탐사 측선 4~ 12 m에서는 7~10 cm인 것으로 조사되었다.

대상 데이터

RC-Radar와 마찬가지로 철근을 탐사 대상으로 설계, 제작되었다. 그러나, RC-Radar가 한 종류의 안테나를 제공하는 것과는 달리 측정 가능 심도가 다른 2개 안테나를 제공하여 최대 75 cm의 탐사 심도를 확보하고 있다.
주탐사 심도로 한다. 그러므로 지하 매설물을 주된탐사 대상으로 설겨〕, 제작되었다. 주된 장점은 다중윈도우 기능이 있어 몇 개 측선 상의 획득 자료를 한화면으로 만들어 매설관의 연속성을 찾기에 편리하도록 한 것이다.
다음 사례는 경상남도에 위치하고 있는 2차선 도로터널로서 기존 라이닝을 보강하고 방수를 위해 골함석을 기존 라이닝과 보강 라이닝 사이에 설치한 후 보강라이닝을 설치한 터널이다. 이 골함석은 금속 재료로전자파의 반사 강도가 크고 전자파의 투과가 어렵기때문에 보강 라이닝의 두께와 배면 공동의 조사는 가능하였으나 기존 라이닝의 두께와 강지보 위치 등의조사는 곤란하였다.
본 사례는 경상남도에 위치하고 있는 적벽돌 라이닝 시공 철도 터널로서, 라이닝의 표면이 콘크리트 라이닝에 비하여 요철이 심해 획득된 자료의 상태가 불량한 편이다. 또한 벽돌을 몰탈을 이용하여 시공하였어도 물성이 다른 연속면이기 때문에 적벽돌과 적 벽돌 사이의 단락된 곳에서 포물선의 반사 신호가" 발생하게 되고 이렇게 발생한 신호들이 주위에 기록된 다른 신호들에게 많은 영향을 주기 때문에 분석하기가 매우 어려웠다.
결과이다. 본 터널은 NATM 터널로서 2차 라이닝 배면에 방수 시트가 시공되어 있다. 탐사 결과, 진폭이 매우 강한 다중 반사 신호를 발생시키는 이 상대가 2개 소에서 기록되었으며 이 이상 신호들은 상부 면에서 발생한 반사 신호와 하부면에서 발생한 반사 신호가 중첩되어 기록되었고 상기에 언급한 공동으로부터 발생하는 여러 전형적인 신호 패턴을 보여주고 있어 공동으로 분석되었다.
이 골함석은 금속 재료로전자파의 반사 강도가 크고 전자파의 투과가 어렵기때문에 보강 라이닝의 두께와 배면 공동의 조사는 가능하였으나 기존 라이닝의 두께와 강지보 위치 등의조사는 곤란하였다. 사용한 탐사변수는 주파수 450 MHz, 탐사 지속 시간 40 ns, 표본화 간격 2ps, 중합 2. 탐사 간격 3 cm를 사용하였으며, 탐사 결과는 <그림 5>에서 볼 수 있는 바와 같이 골함석에 의한 보강 라이닝 경계면이 확연히 조사되었다.
<그림 7>의 탐사 자료는 강원도 강릉시 평창군 위치하고 있는 도로 터널의 탐사 자료로 심도 70 cm 부근에 1~ 1.2 m 간격으로 강지보재가 설치되어 있음을 확인하였다.

성능/효과

(2) 공동 내부에서 속도가 콘크리트에서보다 3배빠른 다중 반사 신호가 나타난다.
연구 결과, 공동의 넓이를 확인하는 수평 분해능은 주파수와 무관하게 26.8 cm 이상이면 가능하였고, 공동 상하부면을 확인할 수 있는 수직 분해능은과 같이 확인되었다.
첫째, 탐사 심도를 증대시키기 위해 저주파수의 안테나를 사용하면 분해능이 감소한다.
실시하였다. 탐사 결과 아스팔트 포장층의 두께는 7 cm이며 탐사 측선 4~ 12 m에서는 7~10 cm인 것으로 조사되었다. 이는 측선 4~ 12 m 사이 하부 콘크리트의 두께가 최대 3 cm 얇다는 것을 의미한다.
본 터널은 NATM 터널로서 2차 라이닝 배면에 방수 시트가 시공되어 있다. 탐사 결과, 진폭이 매우 강한 다중 반사 신호를 발생시키는 이 상대가 2개 소에서 기록되었으며 이 이상 신호들은 상부 면에서 발생한 반사 신호와 하부면에서 발생한 반사 신호가 중첩되어 기록되었고 상기에 언급한 공동으로부터 발생하는 여러 전형적인 신호 패턴을 보여주고 있어 공동으로 분석되었다. 측선 7.
대상 교량의경우 콘크리트면에 거북등 모양의 균열이 다량 발생되어 있으며, 철근 탐사용 RC-Radar로 탐사하였으나철근 피복 두께가 두꺼워 탐사 결과의 신뢰도가 낮아탐사 변수 조정이 가능한 펄스 EKKO 장비를 사용하여 탐사하였다. 탐사 결과, 철근 간격은 20 cm이었으며, 철근 피복 두께는 13cm인 것으로 조사되었다.
탐사의 신뢰도를 증대시키기 위해 핸드 드릴(020 mm)을 이용하여 확인 천공을 실시한 결과 대부분 ±5% 오차 범위 내로 수렴하여 벽돌 라이닝에서도 정확한 탐사가 가능함을 확인하였다.

후속연구

많이 활용되고 있다. 적용 탐사 결과, 건축물이나 교량과 같은 구조물의 철근 배근이나 피복 두께 조사를 위해서는 특성화한 장비의 활용이 유용할 것이나, 피복 두께가 두꺼워 확인이 곤란하거나 콘크리트 상태 등의 조건으로 특성화한 장비로 탐사가 곤란할 경우 펄스 EKKO 시스템과 같은 범용 장비를 사용할 필요가 있다. GPR 탐사는 당초 지반 조사용으로 개발되었다가 점차 콘크리트 구조물 비파괴 검사용으로 적용이 확대되었으며.

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