[논문]전기비저항 측정에서 실험체 크기의 영향에 대한 실험적 연구

임영철

doi:10.11112/jksmi.2018.22.6.164

전기비저항 측정에서 실험체 크기의 영향에 대한 실험적 연구
Experimental Study on the Effect of Specimen Size on Electrical Resistivity Measurement 원문보기

한국구조물진단유지관리공학회 논문집 = Journal of the Korea Institute for Structural Maintenance and Inspection, v.22 no.6, 2018년, pp.164 - 169

임영철 (대구가톨릭대학교 건축학부)

초록
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본 연구에서는 전기비저항에 대한 실험실 레벨의 측정에서 실험체 크기가 겉보기 비저항에 미치는 영향에 대해 검토하였다. 실험은 실험체의 측변과 높이가 다른 실험체를 제작하여 겉보기 비저항을 측정하였다. 실험결과, 실험체의 측변과 높이이 작을수록 겉보기 비저항이 크게 나타났다. 또한 전기비저항 측정에 미치는 실험체 크기의 영향은 선형적으로 나타나지 않음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this study, the effect of the size of the specimen on the apparent resistivity was investigated at the laboratory level for electrical resistivity. The specimens were measured for apparent resistivity by fabricating specimens with different sides and heights. Experimental results show that the apparent resistivity increases as the side and height of the specimen become smaller. Also, it was confirmed that the influence of the size of the specimen on the electrical resistivity measurement was not linear.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이러한 철근의 영향을 정량적으로 평가하기 위해 비저항추정모델(REM: Resistivity Estimation Model)이 제안되었다. 하지만 이 REM을 이용한 비저항 평가기법이 실제 부재에 적용하기 위해서는 실험체 대상의 실험이 필요하며, 이를 위해 제작된 실험체의 크기는 전기비저항 측정에 영향을 미칠 수 있어(Gowers and Millard, 1999) 이에 대한 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실험체 크기에 따른 겉보기 비저항의 영향을 실험을 통하여 고찰하였다.

제안 방법

하지만 이 REM을 이용한 비저항 평가기법이 실제 부재에 적용하기 위해서는 실험체 대상의 실험이 필요하며, 이를 위해 제작된 실험체의 크기는 전기비저항 측정에 영향을 미칠 수 있어(Gowers and Millard, 1999) 이에 대한 검토가 필요하다. 따라서 본 연구에서는 실험체 크기에 따른 겉보기 비저항의 영향을 실험을 통하여 고찰하였다.

대상 데이터

5와 Table 1과 같이 실험체는 한 변(x)를 고정하고 측변(y)와 높이(h)를 변화시켜 콘크리트로 제작되었다. 콘크리트는 포틀랜트 시멘트 1종에 물-결합재비(W/B)를 55.3%, 잔골재율(S/a)을 50.5%, 혼화재를 플라이애쉬 2종 15%와 고로슬래그 3종 20%, 굵은 골재 최대치수 25mm를 사용하였으며 28일 콘크리트 압축강도는 21.33MPa이었다.

이론/모형

전기비저항법은 지구물리학에서 지질탐사(The Society of Exploration Geophysicists, 1967)를 위해 개발되어, 콘크리트 비저항 추정에는 2개의 통전전극과 2개의 응답전극을 사용하는 4전극법인 Wenner 전극배치(Wenner, 1915)가 일반적으로 적용된다. Wenner법에 의한 전기비저항 측정은 Fig.

성능/효과

1) 전기비저항 측정시 실험체 크기에 따른 영향을 검토한 결과, 실험체 측변이 작을수록, 높이가 낮을수록 겉보기 비저항값이 크게 나타났다. 이를 통해 실험체의 크기가 통전전류의 흐름에 큰 영향을 끼치고 있음을 확인할 수 있었다.
2) 전극간격(a) 4cm, 5cm, 6cm에 대한 실험결과, 실험체 측변은 20cm이상, 높이는 10cm에서 안정적인 겉보기 비저항값을 확인할 수 있었으며, 이는 공시체 크기가 클수록비저항값의 왜곡이 적어진 것으로 판단된다.
1) 전기비저항 측정시 실험체 크기에 따른 영향을 검토한 결과, 실험체 측변이 작을수록, 높이가 낮을수록 겉보기 비저항값이 크게 나타났다. 이를 통해 실험체의 크기가 통전전류의 흐름에 큰 영향을 끼치고 있음을 확인할 수 있었다.

후속연구

3) 실험실 단위의 전기비저항 측정시, 실험체 크기는 측정전극간격과의 관계를 사전 검토하여 결정한다면 안정된 겉보기비저항 측정결과를 얻을 수 있을 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	철근부식의 비파괴진단법에는 무엇이 있는가?	철근부식의 비파괴진단법에는 자연전위법, 분극저항법, A.C.임피던스법의 전기화학적 진단기법이 사용되고 있으나(ASTM C876-09, 2009; Feliu et al., 1988), 측정을 위해 콘크리트 피복의 일부를 제거해야하는 등 전처리가 필요하여 이들을 완전한 비파괴진단기법이라고 말할 수는 없을 것이다.
	전기비저항법으로 철근을 측정할 시 고려해야 할 사항은 무엇인가?	철근의 영향을 고려한 콘크리트의 비저항 추정에는 철근의 기하학적 요소인 직경, 피복두께 등에 대한 해석이 가능하여야 하며, 측정전극의 간격에 따른 영향도 고려되어야 한다.
	콘크리트 구조물에 나타나는 내구성 저하 요인들에는 무엇이 있는가?	콘크리트의 내구성 문제가 끊임없이 제기되어 왔음에도 불구하고 이를 소극적으로 대처한 결과, 인명피해, 재산손실, 주요 연결로 차단으로 인한 불편 등 막대한 피해를 직면하게 되었다. 콘크리트 구조물에는 균열, 박리, 박락, 염해, 중성화 등의 다양한 내구성 저하 요인들이 나타날 수 있다. 특히 상기 요인은 종국적으로 콘크리트내 철근부식으로 연결되므로 이에 대한 충분한 점검 및 진단이 이루어져야 한다.

참고문헌 (7)

ASTM C876-09, (2009), Standard Test Method for Corrosion Potentials of Uncoated Reinforcing Steel in Concrete, ASTM International West Conshohocken, PA.
Feliu, S., Conzalez, J. A., Andrade, C., and Feliu, V., (1988), On-Site Determination of the Polarization Research in a Reinforced Concrete Beam, Corrosion Engineering, 44(10), 761-765.

상세보기
The Society of Exploration Geophysicists, (1967), Exploration of Geophysicsts' Mining Geophysic,. Oklahoma, George Banta Co., 63.
Wenner, F., (1915), Bulletin of the Bureau of Standard, 12, 469-478.
Gowers, K. R., and Millard, S. G., (1999), Measurement of Concrete Resistivity for Assessment of Corrosion Severity of Steel Using Wenner Technique, ACI Materials Journal, 96(M66), 536-541.
Lim, Y. C., Noguchi, T., and Lee, H. S., (2009), Mathematical Modeling for Corrosion Environment Estimation Based on Concrete Resistivity Measurement, The Iron and Steel Institute of Japan International, 49(1), 92-99.

상세보기
Lim, Y. C., Noguchi, T., and Cho, C. G., (2018), Mathematical Modeling for Quantitative Estimation of Geometric Effects of Nearby Rebar in the Electrical Resistivity Measurement, Cement and Concrete Composites, 90, 82-88.

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