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문제 정의
- 이 두 방법 간에 상관관계에 대한 연구는 콘크리트구조물에 대해 시작되어 목재에 대해 일부 수행되었지만(Machado 등 2009; Teder 등 2011) 특히 설치된 시설물에 대해 경시변화에 따른 초음파속도의 변화에 대한 연구는 매우 드문 실정이다. 따라서 본 연구에서는 최근 5년간 데크재가 많이 설치된 대구광역시 동구를 대상으로 설치된 데크재에 대하여 초음파를 사용한 비파괴 시험법을 적용하여 재료결함의 탐지 가능성과 경시변화에 따른 변화를 추적하여 데크재의 유지관리 방안에 필요한 기초자료를 제시하고자 하였다.
- 3과 같이 측정하였다. 육안에 의해 결함이 파악된 곳에서는 측정간격과는 상관없이 비파괴시험을 실시하여 그 경향을 파악하고자 하였다.
제안 방법
- 대구시 동구의 지정된 5개의 위치에서 초음파 비파괴시험을 간접적인 방법을 택하여 초음파 전달속도를 측정하였다. 각 지역에 설치된 데크재에 대하여 매 10 m 간격으로, 길이가 짧은 곳은 매 1m 간격으로 측정하였으며, 추후 유지 관리에 필요한 데이터를 얻기 위해 측정 지점을 표시한 다음 시험을 진행하였다. 측정 시 최초길이 L은 230 mm, 2 L은 460 mm로 하여 Fig.
- 대구시 동구의 지정된 5개의 위치에서 초음파 비파괴시험을 간접적인 방법을 택하여 초음파 전달속도를 측정하였다. 각 지역에 설치된 데크재에 대하여 매 10 m 간격으로, 길이가 짧은 곳은 매 1m 간격으로 측정하였으며, 추후 유지 관리에 필요한 데이터를 얻기 위해 측정 지점을 표시한 다음 시험을 진행하였다.
- 준비한 시험편에 대해 Swiss Proceq사의 초음파시험기(Pundit Lab Plus)를 사용하여 직접법의 경우 Fig. 2의 a와 같이 양 단면에 트랜스듀서를 설치하고 초음파속도를 측정하였으며 간접적인 방법의 경우 Fig. 2의 b처럼 먼저 거리 L (230 mm)의 위치에 트랜스듀서를 설치하고 초음파 속도를 측정한 다음 이어 왼쪽 트랜스듀서는 고장한 채 오른쪽 트랜스듀서를 옮겨 두 배의 거리에 해당하는 지점 2 L (460 mm)에 트랜스듀서를 설치하고 초음파 속도를 측정하여 평균속도를 구하였다. 사용된 트랜스듀서의 주파수는 54 kHz이며 측정된 두 방법 간의 차이는 t-테스트를 통하여 그 차이 유무를 검증하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 선정된 조사지는 최근 5년간 대구광역시 동구에서 시행한 데크재 설치 지역을 대상지로 선정하였다. Fig. 1과 같이 총 5곳을 선정하였으며 예상과는 달리 방부목으로 시공된 곳은 한 곳도 없어서 본 연구에서는 제외하였다.
- 데크재에 대한 초음파 비파괴시험을 위해 현재 많이 사용되고 있는 세 종류의 열대산 데크재를 전문업체로부터 구입하여 시험재료로 하였으며 그 상세 내역은 Table 2와 같다.
- 본 연구에서 선정된 조사지는 최근 5년간 대구광역시 동구에서 시행한 데크재 설치 지역을 대상지로 선정하였다. Fig.
- 직접법과 간접법 간의 비교시험을 위하여 준비된 데크재에 대하여 길이를 900 mm로 재단하여 최종 시험재로 하였다. 준비된 시험편의 함수율은 접촉식 전기 수분계를 사용하여 함수율을 측정하였으며 측정된 시험편들의 평균 함수율은 15.
데이터처리
- 2의 b처럼 먼저 거리 L (230 mm)의 위치에 트랜스듀서를 설치하고 초음파 속도를 측정한 다음 이어 왼쪽 트랜스듀서는 고장한 채 오른쪽 트랜스듀서를 옮겨 두 배의 거리에 해당하는 지점 2 L (460 mm)에 트랜스듀서를 설치하고 초음파 속도를 측정하여 평균속도를 구하였다. 사용된 트랜스듀서의 주파수는 54 kHz이며 측정된 두 방법 간의 차이는 t-테스트를 통하여 그 차이 유무를 검증하였다.
성능/효과
- 1. 초음파속도 측정법에서 직접법은 간접법보다 높은 초음파 속도를 나타내었으며, 간접법에 대한 직접법의 비율은 Merbau 재에서는 1.05, Ipe 와 Bankirai 재에서는 1.02로 각각 나타났으며 두 방법간의 차이는 통계학적으로 차이가 없는 것으로 나타났다.
- 2. 설치된 데크재에 대한 현장에서의 초음파 전달속도를 측정결과 가장 최근에 시공한 지역의 데크재에서 같은 재료를 사용하여 2010년에 시공한 한 지역의 데크재보다 높은 초음파속도를 나타내었다. WPC 데크재의 초음파 전달속도는 열대산 데크재의 속도보다 보다 40% 정도 낮게 나타났다.
- 3. 시간경과 따른 초음파 전달속도의 경향을 회귀 분석으로 분석한 결과 상관계수가 0.89 정도로 높게 나타났으며 이 관계로부터 시간경과에 따른 초음파 전달속도의 예측이 어느 정도 가능하다고 판단된다.
- Table 4에서 측정된 값 중에서 가장 낮은 속도를 나타내는 경우 이 부분은 육안적으로도 결함이 심한 부위로 판명되었으며 A 지구에서 초음파 평균전달 속도가 4213 m/s인데 비해 결함이 눈에 띠게 큰 데크재에서는 196 m/s에 불과해 초음파 전달속도측정시 측정값이 한 자릿수 이상 차이가 나거나 C 지구에서 처럼 할렬이 있는 경우는 없는 부위보다 초음파 전달속도가 40%에 불과해 이들 부분은 결함부위로 나타났기 때문에 이들 자료를 활용하면 눈에 보이지 않는 결함부위를 탐색하는데 간접법에 의한 초음파 측정법이 유효할 것으로 생각된다. 이에 대한 것은 Fig.
- 설치된 데크재에 대한 현장에서의 초음파 전달속도를 측정결과 가장 최근에 시공한 지역의 데크재에서 같은 재료를 사용하여 2010년에 시공한 한 지역의 데크재보다 높은 초음파속도를 나타내었다. WPC 데크재의 초음파 전달속도는 열대산 데크재의 속도보다 보다 40% 정도 낮게 나타났다.
- 02로 각각 나타났다. t-test에 의한 통계 분석결과 직접법과 간접법 사이에는 5% 유의수준에서 차이가 없는 걸로 나타나 데크재처럼 직접법에 의해 측정이 힘든 경우 간접법에 의한 측정법도 재료의 성능을 평가하는데 유효할 것으로 판단된다. 간접법에 의한 측정은 일반적으로 콘크리트 구조에 적용되며 PUNDIT LAB+ 메뉴얼에 따르면 간접법은 직접법보다 초음파속도가 낮게 나타나며 이에 대한보정계수로 1.
- 두 수종에 대한 데이터로부터 시간경과 따른 초음파전달속도의 감소경향을 회귀분석으로 분석한 결과 상관계수가 0.89 정도로 높게 나타났으며 이 관계로부터 시간경과에 따른 초음파전달속도의 예측이 어느 정도 가능하다고 판단된다. 특히 조사된 결과로부터 열대산 데크재에서 초음파 전달속도가 1500 m/s 이하로 나타나는 경우 Fig.
- 직접법과 간접법 간의 비교시험을 위하여 준비된 데크재에 대하여 길이를 900 mm로 재단하여 최종 시험재로 하였다. 준비된 시험편의 함수율은 접촉식 전기 수분계를 사용하여 함수율을 측정하였으며 측정된 시험편들의 평균 함수율은 15.4%였다.
- 측정된 값으로부터 살펴보면 직접법은 간접법보다 높은 초음파 속도를 나타내었으며, 간접법에 대한 직접법의 비율은 Merbau재에서는 1.05, Ipe와 Bankirai 재에서는 1.02로 각각 나타났다. t-test에 의한 통계 분석결과 직접법과 간접법 사이에는 5% 유의수준에서 차이가 없는 걸로 나타나 데크재처럼 직접법에 의해 측정이 힘든 경우 간접법에 의한 측정법도 재료의 성능을 평가하는데 유효할 것으로 판단된다.
- 설치된 데크재에 대한 현장에서의 초음파 비파괴시험에 따른 속도의 측정결과는 다음 Table 4와 같다. 표에서 보듯이 가장 최근(2014)에 시공한 A지역의 Ipe 데크재에서 같은 재료를 사용하여 2010년에 시공한 한 E지역의 데크재보다 높은 초음파속도를 나타내었으며 그 비율은 E 지역의 데크재의 성능은 A지역 대비 47% 정도를 측정되어 4년간 상당량의 감소추세를 나타내었다. 같은 시기에 조성된 C, D 지구에서 WPC 데크재의 초음파 전달속도는 같은 것으로 조사되었으며, 가까운 시기에 열대산 데크재가 시공된 B 지구(2013년)와 비교해 볼 때 열대산 데크재가 WPC 데크재가 보다 2.
후속연구
- kr/news/article 2014) 이에 따라 설치된 데크재에 대한 유지관리 작업에서 가장 기초적인 부분은 데크재의 성능평가이다. 육안에 의한 검사는 많은 오류를 범할 수 있는 가능성이 높기 때문에 객관적인 성능검증방법이 필요하며 이 검증을 통해 데크재의 교체유무 및 적절한 유지관리 방안이 도입되어야 할 것이다.
- 89 정도로 높게 나타났으며 이 관계로부터 시간경과에 따른 초음파전달속도의 예측이 어느 정도 가능하다고 판단된다. 특히 조사된 결과로부터 열대산 데크재에서 초음파 전달속도가 1500 m/s 이하로 나타나는 경우 Fig. 5에서와 같이 표면에서 큰 할렬이 관찰되어 교체여부를 심사숙고해야 할 것으로 조사되었다. Rodriguez 등(2001)은 부후되지 않은 목재의 초음파 속도는 1,900 m/s 이상이며, 1500-1900 m/s 사이의 속도에서는 부후가 시작되는 단계, 1,500 m/s 이하에서는 부후된 목재의 초음파속도라고 분류하였으며 고밀도재의 경우 전건재는 3,000 m/s 이상의 속도를 나타낸다고 한 바, Ipe 재의 경우 설치된 지 5년이 경과한 후에는 2,000 m/s의 속도를 나타내어 이들과 비교해보면 본 연구에서의 결과는 어느 정도 부 후여부 정도를 유추해 볼 수 있는 사례로 판단된다.
- 향후 표면속도와 더불어 설치된 데크 재에 대해 초음파 전달속도와 내부 결함 및 강도와 강성과의 관계를 추가적으로 조사하여 데이터베이스화 하면 데크재의 관리적인 측면에서 교체시기와 교체유무를 판단할 수 있는 객관적인 근거자료의 제시가 가능하므로 데크재의 유지⋅운영 면에서 매우 효율적인 수단이 될 것으로 생각된다.
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