본 연구에서는 막구조 건축물의 유지관리를 위한 막재의 표면 및 코팅층의 열화진단을 수행하였다. 막재는 내화학성능 및 내부식 성능을 포함하는 내구성능이 가장 중요시 되는 재료이다. 일반적으로 대공간 건축물의 지붕재료로 사용되는 막재의 유지관리 진단항목은 막재의 표면 열화진단, 막재의 코팅층 열화진단, 막재의 코팅층 및 섬유포 사이의 열화진단, 막재 전면에 걸친 열화진단, 로프의 열화진단, 보강벨트의 열화진단, 커버고무 등의 열화진단 등으로 대별된다. 본 연구는 대공간 건축물의 지붕재료로 많이 사용되는 PVDF계 막재를 대상으로 표면 및 코팅층의 열화도 진단 결과를 보고한다.
본 연구에서는 막구조 건축물의 유지관리를 위한 막재의 표면 및 코팅층의 열화진단을 수행하였다. 막재는 내화학성능 및 내부식 성능을 포함하는 내구성능이 가장 중요시 되는 재료이다. 일반적으로 대공간 건축물의 지붕재료로 사용되는 막재의 유지관리 진단항목은 막재의 표면 열화진단, 막재의 코팅층 열화진단, 막재의 코팅층 및 섬유포 사이의 열화진단, 막재 전면에 걸친 열화진단, 로프의 열화진단, 보강벨트의 열화진단, 커버고무 등의 열화진단 등으로 대별된다. 본 연구는 대공간 건축물의 지붕재료로 많이 사용되는 PVDF계 막재를 대상으로 표면 및 코팅층의 열화도 진단 결과를 보고한다.
This paper contains of descriptions of deterioration diagnosis of the surface and a coating layer for maintenance managements of large spatial structures with membrane structure. Membrane is a roofing material of the structures that its performance of durability including its performance of chemical...
This paper contains of descriptions of deterioration diagnosis of the surface and a coating layer for maintenance managements of large spatial structures with membrane structure. Membrane is a roofing material of the structures that its performance of durability including its performance of chemical resistance and corrosive resistance is considered to be highly important. In general, the items of diagnosis for maintenance managements such as membrane extensively include the diagnosis of deterioration of the membrane surface, of a coating layer of membrane, the diagnosis of deterioration between a coating layer and fiber, of overall surface of membrane, of the class of ropes, of reinforced belts, and of the cover of rubber. The object of this study that needs maintenance managements of the membrane with PVC and FIFE which are commonly used and shows the diagnosis results of deterioration of the surface and a coating layer.
This paper contains of descriptions of deterioration diagnosis of the surface and a coating layer for maintenance managements of large spatial structures with membrane structure. Membrane is a roofing material of the structures that its performance of durability including its performance of chemical resistance and corrosive resistance is considered to be highly important. In general, the items of diagnosis for maintenance managements such as membrane extensively include the diagnosis of deterioration of the membrane surface, of a coating layer of membrane, the diagnosis of deterioration between a coating layer and fiber, of overall surface of membrane, of the class of ropes, of reinforced belts, and of the cover of rubber. The object of this study that needs maintenance managements of the membrane with PVC and FIFE which are commonly used and shows the diagnosis results of deterioration of the surface and a coating layer.
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문제 정의
따라서, 막구조건축물의 경년에 따른 막재의 열화는 막구조 건축물의 건축적 미와 관련하여 가장 중요한 요소이다. 본 논문에서는 PVDF계 막재료를 대상으로 3년 경년에 따른 막재의 표면과 코팅층의 열화도에 대해연구를 수행하였다.
본 논문은 막재료의 3년 경년 재료를 대상으로 한표면 및 코팅층의 오염에 관한 내용이다. 국내 막재료의 노출폭로 실험 등을 통하여 경년 후 오염이 발생한 막재료에 대해 강도실험, 색도시험 등을 추가로 추후 실시할 예정이다.
그러나, PVDF계 막재는외부환경 요인으로 인한 변색 등으로 인해 내구성이 떨어지는 것이 단점이다. 본 연구에서는 PVDF계막재의 오염도를 분석하기 위해 동종 막재크기 20n0cm, 경년 3년의 시편 A, B, C의 3세트를 대상으로 FE SEM(Field Emission Scanning Electron Microscophy) 장비를 사용하여 막재의 표면 및 코팅층의 오염도를 분석하였다. 또한 분석결과를 사용하지 않은 동종의 막재와 비교하였다.
본 연구에서는 막재의 표면을 대상으로 표면의오염정도, 오염원인, 전자현미경 및 에너지분광검출기를 사용한 오염의 정밀분석 결과에 대해 분석한다.
제안 방법
본 연구에서는 PVDF계막재의 오염도를 분석하기 위해 동종 막재크기 20n0cm, 경년 3년의 시편 A, B, C의 3세트를 대상으로 FE SEM(Field Emission Scanning Electron Microscophy) 장비를 사용하여 막재의 표면 및 코팅층의 오염도를 분석하였다. 또한 분석결과를 사용하지 않은 동종의 막재와 비교하였다. 시험에 사용한 FE SEM의 배 율은 사진의 하단에 표시 되어 있다.
사진 1, 2, 3은 상기의 A, B, C 3 세트의 막재에대한 오염도를 FE SEM을 사용하여 촬영한 것이다. 사진 1(500배율 및 사진 2(2000배율는 외기에 노출되지 않은 즉, 사용하지 않은 동종의 막재이며, 사진 3 및 4는 동 배율의 3년 경년의 막재이다.
대상 데이터
막재의 표면열화진단 및 코팅층 열화진단에 사용한 시편은 3년간 사용한 PVDF계 막재이다. PVDF계 막재는 PVC막재에 자외선 저항능력 및 자정능력을 높이기 위해 토핑 (Poly Vinyle Denefluoride)을 실시한 재료이다.
성능/효과
FE SEM 장비를 이용한 막재 오염도 분석 결과는오염 전에도 부분적으로 코팅층이 분리되어 있는것을 알 수 있으며 이는 일차적으로 외부환경, 즉직사광선에 직접적으로 노출되는 코팅부분은 광열화 현상에 영향을 받는다는 확인할 수 있다.
알 수 있다. 또한, EDS 분석결과를 통하여오염 전의 막재의 성분은 막재의 코팅재료인 Polyvinylchoride의 원소인 C1 성분이 두드러졌으나, 오염 후의 막재 성분은 C1 이외에도 Al, Si, K, Ca, Fe 성분이 혼재하고 있으며 이것은 황사의 대기성분으로 인함을 알 수 있다.
본 EDS 원소분석 결과 검출된 오염물질은 황사성분과 유사하며, 황사는 강한 점착력이 있어 잘 씻기지 않고 퇴적되어 막재의 표면을 변색과 퇴색을 촉진하는 요인으로 판단된다.
서울지역의 미세먼지는 유기성 탄소화합물 22%, 질산염 22%, 황산염 15%, 토양입자 15%, 원소탄소 8%로 판명하였다. 미세먼지의 성분은 납, 구리, 크롬, 아연, 카드뮴 등과 같은 중금속 물질이 들어있기도 하며, 황산염, 질산염 등과 같은 산성 유해물질이함유되어 있기도 하다.
오염되지 않은 막재의 표면 성분은 코팅재료인 Polyvinylchoride의 원소인 C1 성분이 탁월하며 약 13% 이하의 비율로 Titanium Oxcide인 산화티탄 (TiO)성분이 검출되었다. 이것은 막의 코팅재료로서 산화티탄의 광촉매 기능을 활용하여 자외선과반응하여 막표면의 오염을 화학적으로 분해하기 위해 사용된다.
후속연구
및 코팅층의 오염에 관한 내용이다. 국내 막재료의 노출폭로 실험 등을 통하여 경년 후 오염이 발생한 막재료에 대해 강도실험, 색도시험 등을 추가로 추후 실시할 예정이다. 막재의 노후 및 오염과관련한 데이터가 축적되면 정기적인 점검은 대공간구조물의 유지관리에 하나의 평가기준이 되리라 판단한다.
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