[논문]철근부식 팽창 및 비부착 구간에 따른 RC 부재의 휨 성능 평가

정우영; 백상훈; 연종호

문제 정의

본 논문에서는 기존의 고무호스를 이용한 비 부착성의 표현을 응용하여 보의 휨 실험에 있어 철근의 마디를 제거한 부착성능저하의 표현과 국부적 부식의 표현을 고무호스를 이용하여 동시에 표현하고자 하였다. 이는 다른 연구와는 차별화되는 특징이라고 할 수 있는데 기존의 연구에 비교하여 본 연구에서는 국부적 손상에 관하여 중점적으로 살펴보았다.
따라서 해안지방 노후 철근콘크리트 구조물의 경우 철근부식에 따른 철근콘크리트 부착강도 감소는 향후 구조물의 성능평가 및 수명 예측에 더욱 중요한 영향인자로 고려되고 있다. 본 논문에서는 이러한 영향인자 파악을 위하여 성능이 저하된 철근콘크리트 보의 점진적인 부착강도 저하를 실제 철근콘크리트에서 단계적으로 비 부착 Interface특성을 고려한 철근콘크리트 실험체를 제작, Push-over Test를 수행함으로서 부착성능 저하에 따른 노후 철근콘크리트 보의 정적 휨 강성에 관한 실험을 실시하고자 하였다.
본 연구는 철근 부식정도에 따른 구조부재의 휨 성능에 대한 거동을 알아보고자 인장철근 전체적 부식정도에 따라서 구조물 내 발생하는 휨 강성의 변화와 국부적 부식에 따른 비부착 구간발생에 따른 휨 강성의 변화 등 크게 두 가지 RC구조물 내 부착환경 변화에 대하여 실험적 연구를 수행하였다.
본 연구는 철근부식에 따른 휨 성능 평가에 대한 해석적 연구로써 상용 유한요소해석 프로그램인 ABAQUS를 이용하여 구조재 휨 성능평가를 수행하였다. 앞에서 제시한 것처럼 철근 부식률이 2% 미만의 경우 실제 철근-콘크리트의 부착 강성이 오히려 증가하므로 완전부착을 고려한 해석을 수행할 수 있으나 철근팽창에 의한 철근주변 콘크리트 균열발생에 의한 부착특성 변화 시 이에 대한 해석적 연구는 고려하기가 쉽지 않다.
본 연구는 휨 균열에 의한 인장철근 부식발생에 따른 여러 가지 환경하에서의 보의 휨 거동 평가를 주요 목적으로 수행한 연구로써 인장철근의 부식정도와 국부적 비부착 구간변화를 콘크리트의 압축강도 변화에 따른 변수로 선정, 휨 거동을 조사하였다. 본 실험에서 고려된 콘크리트 부재의 압축강도는 각 21 MPa, 31 MPa를 이용하였으며 각 강도에 대하여 각각 3개씩을 수중양생으로 13주 양생을 거쳐 제작하였다.
일반적으로 실제 노후 RC구조물의 경우 콘크리트 내 철근 부식이 염분침투에 의하여 전체적으로 서서히 진행되거나 또는 RC 구조물에 발생된 하부 인장균열이나 피복두께 손상에 의하여 국부적으로 철근부식이 좀 더 빠르게 진행된다. 본 연구에서는 과다균열에 의한 국부적인 부식촉진이 발생된 구간에서 발생할 수 있는 철근-콘크리트 비부착 상황에서 RC 구조재의 휨 성능평가에 관한 실험적 연구를 수행하였다.
본 논문에서는 기존의 고무호스를 이용한 비 부착성의 표현을 응용하여 보의 휨 실험에 있어 철근의 마디를 제거한 부착성능저하의 표현과 국부적 부식의 표현을 고무호스를 이용하여 동시에 표현하고자 하였다. 이는 다른 연구와는 차별화되는 특징이라고 할 수 있는데 기존의 연구에 비교하여 본 연구에서는 국부적 손상에 관하여 중점적으로 살펴보았다.

가설 설정

부식된 철근의 모델링 설계는 선행연구(신성우, 2005)에서 제안한 부식철근의 항복점, 탄성계수 산출식을 이용하여 철근 부식에 대한 재료의 성질을 산출하여 적용하였으며 본 논문에서는 철근 부식이 균일하게 발생할 것으로 가정하여 표 5와 같은 산출식으로 계산하였다.

제안 방법

국부적 비부착 구간에 대한 철근 모델링은 5% 국부 비부착 구간 실험체를 대상으로 표현하였으며 철근의 중앙부의 국부적인 부식으로 인하여 철근의 유효단면적이 저하될 것으로 가정하여 전체 철근길이의 5%만큼 그림 24와 같이 보중앙의 철근 단면적을 줄이는 방법을 사용하였다.
따라서 부식정도에 따른 구조재 휨 성능평가 실험에서는 철근 부식률 2%를 기준으로 각각 시편제작을 고려하였는데 부식기간 및 절차 등 여러 가지 실험적 연구수행에 따른 제약으로 인하여 실제 2%이상 철근 부식률 진행 시험체의 경우, 과거 단국대학교에서 수행된 선행연구(조승호, 2003) 결과를 본 연구에서 도출된 연구결과의 비교, 분석에 활용하였다. 따라서 본 논문에서는 2%미만의 철근 부식률에 대하여 시험체를 제작, 실험을 수행하였다.
국부적 손상에 의한 비 부착구간 표현의 경우 많은 실험적 변수가 존재할 수 있으나 본 연구에서는 초기단계의 연구임을 고려 보 부재가 일반적으로 휨 거동 시 가장 큰 응력집중에 의하여 초기균열 및 균열 폭 확대가 예상되는 중앙 하단부를 철근부식에 의한 철근-콘크리트 비 부착 우선 구간으로 선정하였다. 따라서 본 실험의 주요 변수로는 인장철근의비 부착구간 확대를 철근 길이 비율에 따라 중앙점에서부터 고무호스를 사용하여 일정한 길이비율로 철근의 표면을 덮고 타설하여 철근길이에 비례한 부식정도별 실험을 그림 8과 같이 실시하였다. 본 실험에서 제작된 실험체는 표 2와 같다.
국부적 손상에 따른 부식촉진으로 인한 철근-콘크리트 비 부착 구간발생을 고려한 휨 실험의 경우, 실제 일반적으로 널리 알려진 전위차 촉진 부식 법으로는 국부적 부식 표현이 어려우며 철근을 선 국부부식 후 매입하는 방법의 경우 실제 시공환경과 다소 상이하여 본 실험에서 고려하기가 어렵다. 따라서 본 연구의 주요목적이 실제 비 부착 구간발생에 따른 구조재의 성능평가이므로 본 연구에서는 철근-콘크리트 역학적 메커니즘을 고려할 때 다소 표현방법이 이상적이나 과거 선행연구에서 활용한 예가 있는 고무호스를 사용, 국부적 비 부착구간을 표현하였다. 이는 실제적인 거동과는 많은 차이가 있으나 본 연구에서 파생되는 연구목적과 실험적 제약조건을 고려할 때 가장 간편하고 효율적인 방법으로 판단되므로 실험체 제작을 수행하였다.
따라서 부식정도에 따른 구조재 휨 성능평가 실험에서는 철근 부식률 2%를 기준으로 각각 시편제작을 고려하였는데 부식기간 및 절차 등 여러 가지 실험적 연구수행에 따른 제약으로 인하여 실제 2%이상 철근 부식률 진행 시험체의 경우, 과거 단국대학교에서 수행된 선행연구(조승호, 2003) 결과를 본 연구에서 도출된 연구결과의 비교, 분석에 활용하였다. 따라서 본 논문에서는 2%미만의 철근 부식률에 대하여 시험체를 제작, 실험을 수행하였다.
철근의 부식방법은 그림 3, 4와 같이 전위차 촉진부식법을 이용하여 직류 전원 공급장치의 양(+)극에 철근을 연결하고, 음(−)극에 철망을 연결하여 직류회로를 구성하여 Faraday's Law를 이용하여 예상부식도 값을 유도하였으며 전해질로써는 3%의 염화나트륨 수용액을 사용하였다. 또한 부식량 측정에 대한 확인은 실험 후 중량법을 이용하여 초기 중량과 부식후 녹을 제거한 후의 중량을 이용하여 부식량을 측정하였다.
본 연구는 휨 균열에 의한 인장철근 부식발생에 따른 여러 가지 환경하에서의 보의 휨 거동 평가를 주요 목적으로 수행한 연구로써 인장철근의 부식정도와 국부적 비부착 구간변화를 콘크리트의 압축강도 변화에 따른 변수로 선정, 휨 거동을 조사하였다. 본 실험에서 고려된 콘크리트 부재의 압축강도는 각 21 MPa, 31 MPa를 이용하였으며 각 강도에 대하여 각각 3개씩을 수중양생으로 13주 양생을 거쳐 제작하였다. 제작된 실험체의 크기는 폭 20 cm, 높이 30 cm, 길이 200 cm로 철근은 인장철근에 D16을 사용하였으며 전단파괴를 방지하기 위하여 D10 철근을 이용하여 전단철근을 제작시편 내에 배근하였다.
앞에서 제시한 것처럼 철근 부식률이 2% 미만의 경우 실제 철근-콘크리트의 부착 강성이 오히려 증가하므로 완전부착을 고려한 해석을 수행할 수 있으나 철근팽창에 의한 철근주변 콘크리트 균열발생에 의한 부착특성 변화 시 이에 대한 해석적 연구는 고려하기가 쉽지 않다. 본 연구에서는 철근-콘크리트 부착특성 변화에 따른 해석적 모델을 구성하기위하여 그림 16과 같이 철근과 콘크리트 사이의 부착특성을 부착, 부분부착, 완전 비부착 등 각각의 부착경계조건을 고려하여 gap, contact, adhesive library 등을 사용하여 표현하였다.
부식정도에 따른 보 구조물의 휨 성능평가를 위하여 0%, 1.5% 철근 부식률을 가진 RC 보를 콘크리트 압축강도 21, 31 MPa에 대하여 각각 3개씩 총 12개의 실험체를 제작하였으며 실험체에 대한 제원은 표 1과 같다.
실험체 제작이 끝난 후 철근콘크리트 구조 내 철근부식 정도 및 국부 비 부착구간 변화에 따른 성능평가를 위하여 4점 휨 정적거동 실험을 실시하고 실험에서 얻어지는 하중-변위 그래프를 통하여 구조재 강성변화를 조사하였다.
본 실험체에서 사용된 D16 주철근의 경우, 이전에 수행되어진 선행연구논문(박진호, 2005)을 참조하여 고려되어졌다. 이는 부식정도 성능평가실험 계획 시 기존 인발 부착성능평가에서 나타난 부식률 2%를 기준으로 철근-콘크리트 부착특성이 구조적 강성에 서로 다른 변화를 나타낼 수 있으므로 이에 대한 실제 구조형태에서의 거동을 비교하기위하여 D16철근을 주인장철근으로 고려, 실험체를 설계하였다.
따라서 본 연구의 주요목적이 실제 비 부착 구간발생에 따른 구조재의 성능평가이므로 본 연구에서는 철근-콘크리트 역학적 메커니즘을 고려할 때 다소 표현방법이 이상적이나 과거 선행연구에서 활용한 예가 있는 고무호스를 사용, 국부적 비 부착구간을 표현하였다. 이는 실제적인 거동과는 많은 차이가 있으나 본 연구에서 파생되는 연구목적과 실험적 제약조건을 고려할 때 가장 간편하고 효율적인 방법으로 판단되므로 실험체 제작을 수행하였다.
인장철근 부식정도에 대한 구조부재의 휨 성능평가의 경우 거동 분석을 위한 시험 시편은 철근 부식정도, 즉 부식률 2%를 기준으로 전·후 걸쳐 구조재 성능평가를 고려하였다.
타설된 철근콘크리트 보의 부식에 따른 휨 실험은 최대 100 ton의 하중이 재하 가능한 구조시험기를 통하여 실시되었으며 변위 측정을 위해 보의 중앙부에 LVDT를 설치하여 처짐값을 측정하였다. 실험 시 하중재하는 변위 제어법을 이용하여 5 mm/min의 속도로 천천히 가력하였다.
외부하중이 작용할 경우 균열선단부에서는 응력집중으로 인하여 처음 틈 주위에서 미세균열이 발생하며 차츰 진행되어 파괴진행대가 형성된다. 특히 부식정도에 따라 균열의 정도가 큰 차이를 보이는데 본 논문에서인장철근의 부식정도 및 비부착 구간에 따른 균열 패턴을 알아보고자 가상균열이론을 바탕으로 ATENA해석을 수행하였으며 해석의 신뢰성을 높이기 위하여 1.5%의 전체적인 부식과 5%의 국부적 비부착 구간에 대한 휨 성능 평가 실험에서의 균열 패턴 결과와 비교, 분석을 하였다.

대상 데이터

국부적 손상에 의한 비 부착구간 표현의 경우 많은 실험적 변수가 존재할 수 있으나 본 연구에서는 초기단계의 연구임을 고려 보 부재가 일반적으로 휨 거동 시 가장 큰 응력집중에 의하여 초기균열 및 균열 폭 확대가 예상되는 중앙 하단부를 철근부식에 의한 철근-콘크리트 비 부착 우선 구간으로 선정하였다. 따라서 본 실험의 주요 변수로는 인장철근의비 부착구간 확대를 철근 길이 비율에 따라 중앙점에서부터 고무호스를 사용하여 일정한 길이비율로 철근의 표면을 덮고 타설하여 철근길이에 비례한 부식정도별 실험을 그림 8과 같이 실시하였다.
본 실험체에서 사용된 D16 주철근의 경우, 이전에 수행되어진 선행연구논문(박진호, 2005)을 참조하여 고려되어졌다. 이는 부식정도 성능평가실험 계획 시 기존 인발 부착성능평가에서 나타난 부식률 2%를 기준으로 철근-콘크리트 부착특성이 구조적 강성에 서로 다른 변화를 나타낼 수 있으므로 이에 대한 실제 구조형태에서의 거동을 비교하기위하여 D16철근을 주인장철근으로 고려, 실험체를 설계하였다.
부식정도에 따른 RC구조재의 휨 성능 해석적 평가를 위한 모델링은 본 논문의 휨 실험에 사용된 재원을 이용하여 설계하였으며 해석결과의 비교는 철근 부식률 1.5% 실험체를 대상으로 비교, 평가하였다. 해석결과, 실험적 연구와의 초기 강성 및 최대하중이 어느 정도 유사함을 나타냄으로써 RC구조재의 부식정도에 따른 휨 성능 평가에 대한 실험 및 해석적 연구의 신뢰성을 확보할 수 있었다.
본 실험에서 고려된 콘크리트 부재의 압축강도는 각 21 MPa, 31 MPa를 이용하였으며 각 강도에 대하여 각각 3개씩을 수중양생으로 13주 양생을 거쳐 제작하였다. 제작된 실험체의 크기는 폭 20 cm, 높이 30 cm, 길이 200 cm로 철근은 인장철근에 D16을 사용하였으며 전단파괴를 방지하기 위하여 D10 철근을 이용하여 전단철근을 제작시편 내에 배근하였다. 그림 2는 실험에 사용된 보 실험체의 철근배근 상황도이다.

이론/모형

철근의 부식방법은 그림 3, 4와 같이 전위차 촉진부식법을 이용하여 직류 전원 공급장치의 양(+)극에 철근을 연결하고, 음(−)극에 철망을 연결하여 직류회로를 구성하여 Faraday's Law를 이용하여 예상부식도 값을 유도하였으며 전해질로써는 3%의 염화나트륨 수용액을 사용하였다.

성능/효과

(2) 1.5% 철근부식된 보의 휨 실험에 발생된 균열 및 강성 변화의 형태로 보아 콘크리트 내 철근부식에 따른 팽창은 시편에 의한 철근인발실험 결과와 같이 구조실험에서도 초기부착력 증가로 인한 휨 강성 증가를 확인하였다.
(3) 국부적 손상에 의한 구간 비부착 발생에 따른 휨 성능 실험에서는 고무호스를 이용, 마디의 길이를 제거해줌에 따라 철근의 휨 강성 및 항복 내력 모두가 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 10%이상의 비부착 구간 발생 시 그 결과는 매우 크게 나타났는데 이는 보다 정확한 부식환경(예를 들면 철근 유효단면적 변화 등)을 고려한 추가연구를 통하여 그 신뢰성을 더욱 개선할 필요성은 있으나 국부적 염해에 의한 부착특성의 변화 또는 부분적 손상이 구조물의 내구성에 어떠한 효과를 나타내는지 본 연구를 통하여 명확하게 알 수있었다.
(4) 10% 철근-콘크리트 비부착 실험체의 경우 휨 실험 결과 비부착된 중앙 부분에서 극심한 균열이 발견되었는데 이는 2%, 5%와는 달리 10%이상의 과도한 부착력 저하는 비록 국부적으로 발생하더라도 전체구조물의 심각한 내력저하를 일으킬 수 있는 주요요인으로 판명되었다.
(5) ATENA를 이용한 균열해석에서는 철근부식 1.5% 실험체와의 결과비교에서는 균열패턴의 결과가 큰 차이를 보이지 않았지만 유효단면적 감소를 고려한 국부적 비 부착 구간에 대한 균열해석의 경우 실제 실험결과와 상당한 차이를 나타내었다. 이는 국부적 비부착 구간을 고려한 해석적 알고리즘과 상세부착모델 구성의 문제이며 이에 대한 추가적 연구가 향후 진행되어야 할 것이다.
5%의 국부적 비부착 구간에 대한 균열해석 결과를 실험체의 균열패턴과 비교하여 볼 때 균열 폭, 깊이, 위치 등이 전반적으로 상이하게 나타났다. 이는 철근 유효단면적 변화를 통한 해석적 국부 비부착 구간표현은 상대적으로 실제 국부 비부착 환경을 표현하기에 아직 부족하며 이에 대한 보다 개선된 연구가 필요하다고 생각된다.
향후 보다 많은 실험변수와 시험체 제작을 통하여 동일한 휨 성능평가실험을 수행하여 실제적으로 시편실험에서 얻어진 부착특성 기준값 2%에 대한 검증과 실제 구조물 내에서의 부착특성-구조물 강성간의 관계에 대한 기준을 검토, 조사할 필요성이 있다. 결론적으로 다소 많은 검증이 필요하지만 2% 내의 철근부식은 실제 RC 구조재 내에서 발생할 때 최대하중과 휨 강성이 초기조건에 비하여 조금 증가하며 이들 증가에 대한 한계치는 보다 많은 연구가 필요하나 기존 선행연구결과(조승호, 2003)를 고려할 때 5%의 부식정도에서는 구조물 내 휨 강성이 감소하는 것으로 조사되었다.
염해에 의한 구조물의 피해는 그림 1과 같이 유산염을 포함한 염분이 콘크리트 공극으로 침투해서 콘크리트 성분의 팽창성 결정을 만듦과 동시에 철근이 녹슬어 팽창함으로써 콘크리트 구조물을 손상시키는 것이 원인으로 콘크리트와 철근의 부착 강도 저하로 인한 균열, 백태, 박리 등의 문제점을 야기 시킨다. 그 결과 구조물의 수명을 저하 시키고 구조물의 안전에 영향을 끼쳐 환경문제, 교통문제, 인간의 안전생활에 큰 영향을 미친다. 특히 우리나라는 삼면이 바다로 많은 사회 간접 시설물이 해안에 위치하고 있어 염해에 의한 구조물의 피해가 상당 수 보고되고 있다.
다양한 콘크리트 압축강도(21 MPa, 31 Mpa) 시험체에 대하여 하중재하시험을 실시한 결과 하중-변위 곡선에서의 기울기가 부식이 진행됨에 따라 경사가 급하고 최대하중 또한 높은 값을 보임을 확인할 수 있었다.
5%의 부식정도에서 부착강도가 증가한다는 결론을 얻을 수 있다. 따라서 정확한 기준 값을 제시할 수 없으나 철근부식 시편에 대한 인발실험 결과에서 얻어진 결과는 실제 구조물에서도 동일한 결과를 얻을 가능성이 높다고 판단된다. 향후 보다 많은 실험변수와 시험체 제작을 통하여 동일한 휨 성능평가실험을 수행하여 실제적으로 시편실험에서 얻어진 부착특성 기준값 2%에 대한 검증과 실제 구조물 내에서의 부착특성-구조물 강성간의 관계에 대한 기준을 검토, 조사할 필요성이 있다.
본 논문에서는 이러한 이론을 바탕으로 실험을 실시하였으며 그 결과 거의 모든 실험체에서 비슷한 양상의 파괴를 보이며 거동하는 것을 그림 9를 통하여 확인 할 수 있다. 그리고 휨 실험에서 보통의 경우 하중이 가해지는 두 지점 사이에서 균열이 발생하는 것 이 주요 관찰대상이 되는데 본 실험에서는 균열의 위치가 가력 위치의 두 점 사이에서 벗어남이 그다지 크지 않다고 판단되므로 휨 실험에서의 실험결과에 대한 값은 타당하리라 사료되어진다.
5%의 균열해석 결과 콘크리트의 압축강도및 철근의 부식에 의한 콘크리트와 철근의 부착강도 저하에 따른 균열 패턴이 그림 23과 같이 나타났다. 본 논문의 휨 성능 평가 실험의 균열패턴과 비교하여 볼 때 균열 폭에 대한 결과는 일치하지 않지만 균열의 위치 및 방향은 거의 일치하는 것으로 판단된다.
이는 기존의 부식철근 인발실험결과와 비교할 때 실제 구조재 내에서의 휨 실험에서도 부식률 1.5%의 부식정도에서 부착강도가 증가한다는 결론을 얻을 수 있다. 따라서 정확한 기준 값을 제시할 수 없으나 철근부식 시편에 대한 인발실험 결과에서 얻어진 결과는 실제 구조물에서도 동일한 결과를 얻을 가능성이 높다고 판단된다.
그러나 2, 5%로 진행된 국부 비 부착 구간 실험체의 경우 각각에서는 다소 차이를 구별하기 어려움을 확인할 수 있었다. 이를 통하여 본 연구에서는 철근-콘크리트 완전부착상태에서 비부착 구간이 서서히 증가하는 경우 보 부재의 휨 성능 감소를 확인할 수 있었으며 성능감소의 패턴은 실험결과 규칙적인 패턴은 보이지 않았다. 그림 15는 구간 비부착에 따른 대상 실험체의 강성 비교 그래프를 나타내는 것으로 철근-콘크리트 비부착에 의한 구조재의 성능저하 패턴을 보다 명확히 관찰할 수 있다.
철근 길이의 10%에 해당하는 철근-콘크리트 비부착 구간 발생은 보의 과도한 파괴를 일으킬 수 있는 것으로 조사되어지는데 그림 10에서 보듯이 중앙 하단부 균열과 인근 발생균열들을 비교할 때 중앙 하단부, 즉 비부착 구간내에서 매우 심하게 발생하는 것을 확인하였다. 이는 고무호스가 삽입된 부분으로써 그 원인은 과도한 국부적 철근마디의 제거로 인한 콘크리트의 파괴로 사료되어진다.
(3) 국부적 손상에 의한 구간 비부착 발생에 따른 휨 성능 실험에서는 고무호스를 이용, 마디의 길이를 제거해줌에 따라 철근의 휨 강성 및 항복 내력 모두가 감소하는 것을 확인 할 수 있었다. 특히 10%이상의 비부착 구간 발생 시 그 결과는 매우 크게 나타났는데 이는 보다 정확한 부식환경(예를 들면 철근 유효단면적 변화 등)을 고려한 추가연구를 통하여 그 신뢰성을 더욱 개선할 필요성은 있으나 국부적 염해에 의한 부착특성의 변화 또는 부분적 손상이 구조물의 내구성에 어떠한 효과를 나타내는지 본 연구를 통하여 명확하게 알 수있었다.
5% 실험체를 대상으로 비교, 평가하였다. 해석결과, 실험적 연구와의 초기 강성 및 최대하중이 어느 정도 유사함을 나타냄으로써 RC구조재의 부식정도에 따른 휨 성능 평가에 대한 실험 및 해석적 연구의 신뢰성을 확보할 수 있었다.

후속연구

그림 15는 구간 비부착에 따른 대상 실험체의 강성 비교 그래프를 나타내는 것으로 철근-콘크리트 비부착에 의한 구조재의 성능저하 패턴을 보다 명확히 관찰할 수 있다. 그러나 본 연구의 국부적 비부착 구간 표현은 철근의 유효단면적 감소를 표현하는 것이 아니라 단지 철근-콘크리트 부착성능의 변화만을 고려한 다소 이상적인 표현으로써 실제 구조물 내에서의 거동을 정확히 표현하기에는 다소 무리가 있다. 따라서 보다 정확한 국부적 부식에 따른 휨 성능 저감평가를 위해서는 철근유효단면적 변화를 고려한 국부적 비부착 구간 표현에 보다 개선적인 연구 진행이 향후 이루어져야 될 것으로 생각된다.
일반적인 구조물과는 달리 발전소와 같은 구조물은 다량의 냉각수를 필요로 하기 때문에 해안에 위치 할 수밖에 없는 상황이다. 그러나 이러한 구조물은 염해 등의 환경적 요인에 의한 부식작용이 구조물의 내구성에 큰 영향을 미쳐 일반 구조물과 비교하여 구조적 거동에 있어 취약할 것으로 예측된다. 염해에 의한 구조물의 피해는 그림 1과 같이 유산염을 포함한 염분이 콘크리트 공극으로 침투해서 콘크리트 성분의 팽창성 결정을 만듦과 동시에 철근이 녹슬어 팽창함으로써 콘크리트 구조물을 손상시키는 것이 원인으로 콘크리트와 철근의 부착 강도 저하로 인한 균열, 백태, 박리 등의 문제점을 야기 시킨다.
그러나 본 연구의 국부적 비부착 구간 표현은 철근의 유효단면적 감소를 표현하는 것이 아니라 단지 철근-콘크리트 부착성능의 변화만을 고려한 다소 이상적인 표현으로써 실제 구조물 내에서의 거동을 정확히 표현하기에는 다소 무리가 있다. 따라서 보다 정확한 국부적 부식에 따른 휨 성능 저감평가를 위해서는 철근유효단면적 변화를 고려한 국부적 비부착 구간 표현에 보다 개선적인 연구 진행이 향후 이루어져야 될 것으로 생각된다.
5% 실험체와의 결과비교에서는 균열패턴의 결과가 큰 차이를 보이지 않았지만 유효단면적 감소를 고려한 국부적 비 부착 구간에 대한 균열해석의 경우 실제 실험결과와 상당한 차이를 나타내었다. 이는 국부적 비부착 구간을 고려한 해석적 알고리즘과 상세부착모델 구성의 문제이며 이에 대한 추가적 연구가 향후 진행되어야 할 것이다.
5%의 국부적 비부착 구간에 대한 균열해석 결과를 실험체의 균열패턴과 비교하여 볼 때 균열 폭, 깊이, 위치 등이 전반적으로 상이하게 나타났다. 이는 철근 유효단면적 변화를 통한 해석적 국부 비부착 구간표현은 상대적으로 실제 국부 비부착 환경을 표현하기에 아직 부족하며 이에 대한 보다 개선된 연구가 필요하다고 생각된다.
따라서 정확한 기준 값을 제시할 수 없으나 철근부식 시편에 대한 인발실험 결과에서 얻어진 결과는 실제 구조물에서도 동일한 결과를 얻을 가능성이 높다고 판단된다. 향후 보다 많은 실험변수와 시험체 제작을 통하여 동일한 휨 성능평가실험을 수행하여 실제적으로 시편실험에서 얻어진 부착특성 기준값 2%에 대한 검증과 실제 구조물 내에서의 부착특성-구조물 강성간의 관계에 대한 기준을 검토, 조사할 필요성이 있다. 결론적으로 다소 많은 검증이 필요하지만 2% 내의 철근부식은 실제 RC 구조재 내에서 발생할 때 최대하중과 휨 강성이 초기조건에 비하여 조금 증가하며 이들 증가에 대한 한계치는 보다 많은 연구가 필요하나 기존 선행연구결과(조승호, 2003)를 고려할 때 5%의 부식정도에서는 구조물 내 휨 강성이 감소하는 것으로 조사되었다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	구조물에 발생하는 염해로 인한 피해로는 무엇이 있는가?	그러나 이러한 구조물은 염해 등의 환경적 요인에 의한 부식작용이 구조물의 내구성에 큰 영향을 미쳐 일반 구조물과 비교하여 구조적 거동에 있어 취약할 것으로 예측된다. 염해에 의한 구조물의 피해는 그림 1과 같이 유산염을 포함한 염분이 콘크리트 공극으로 침투해서 콘크리트 성분의 팽창성 결정을 만듦과 동시에 철근이 녹슬어 팽창함으로써 콘크리트 구조물을 손상시키는 것이 원인으로 콘크리트와 철근의 부착 강도 저하로 인한 균열, 백태, 박리 등의 문제점을 야기 시킨다. 그 결과 구조물의 수명을 저하 시키고 구조물의 안전에 영향을 끼쳐 환경문제, 교통문제, 인간의 안전생활에 큰 영향을 미친다.
	냉각수를 필요로 하는 발전소와 같은 구조물이 해안에 위치하기 때문에, 어떤 것이 예상되는가?	일반적인 구조물과는 달리 발전소와 같은 구조물은 다량의 냉각수를 필요로 하기 때문에 해안에 위치 할 수밖에 없는 상황이다. 그러나 이러한 구조물은 염해 등의 환경적 요인에 의한 부식작용이 구조물의 내구성에 큰 영향을 미쳐 일반 구조물과 비교하여 구조적 거동에 있어 취약할 것으로 예측된다. 염해에 의한 구조물의 피해는 그림 1과 같이 유산염을 포함한 염분이 콘크리트 공극으로 침투해서 콘크리트 성분의 팽창성 결정을 만듦과 동시에 철근이 녹슬어 팽창함으로써 콘크리트 구조물을 손상시키는 것이 원인으로 콘크리트와 철근의 부착 강도 저하로 인한 균열, 백태, 박리 등의 문제점을 야기 시킨다.
	염해에 의한 구조물의 피해의 원인은 무엇인가?	그러나 이러한 구조물은 염해 등의 환경적 요인에 의한 부식작용이 구조물의 내구성에 큰 영향을 미쳐 일반 구조물과 비교하여 구조적 거동에 있어 취약할 것으로 예측된다. 염해에 의한 구조물의 피해는 그림 1과 같이 유산염을 포함한 염분이 콘크리트 공극으로 침투해서 콘크리트 성분의 팽창성 결정을 만듦과 동시에 철근이 녹슬어 팽창함으로써 콘크리트 구조물을 손상시키는 것이 원인으로 콘크리트와 철근의 부착 강도 저하로 인한 균열, 백태, 박리 등의 문제점을 야기 시킨다. 그 결과 구조물의 수명을 저하 시키고 구조물의 안전에 영향을 끼쳐 환경문제, 교통문제, 인간의 안전생활에 큰 영향을 미친다.

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