[논문]콘크리트 배면 공동탐사를 위한 복합적 해석 연구

노명근; 오석훈; 서백수

콘크리트 배면 공동탐사를 위한 복합적 해석 연구
A study on a Integrated analysis for survey of the cavity behind the Concrete 원문보기

노명근 (강원대학교 지구시스템공학과) , 오석훈 (강원대학교 지구시스템공학과) , 서백수 (강원대학교 지구시스템공학과)

콘크리트 구조물의 모형을 실제 구조물과 같은 스케일로 제작하여 현재 비 파괴 검사로 널리 사용되는 GPR(ground penetrating radar)탐사와 충격반향기법(impact echo:IE), 충격응답기법(impulse response:IR)을 복합적으로 적용하여 콘크리트 배면 공동에서의 반응양상을 관찰하였다. GPR탐사를 이용하여 공동의 위치를 대략적으로 파악할 수 있었으나, IE 및 IR 기법의 적용을 복합적으로 수행 하여 보다 정확하게 배면 공동의 위치를 파악할 수 있었다.

Integrated analysis of GPR, impact echo and impulse response for detection of the rear cavity of concrete was performed on the test-bed which was made in the same scale and component ratio to the real concrete structure. GPR survey may roughly delineate the location of the cavity, but applying the IE and IR technique to the test-bed, the location was clearly identified.

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

그러나 GPR탐사를 사용하여 콘크리트의 내부 및 하부를 탐사 할 때 강성체인 철근이 존재하여 전자파에 대한 강한반사가 일어나 콘크리트의 내부 및 하부의 탐지가 어렵게 되어 결과적으로 정확한 위치 파악이 어렵다. 본 연구에서는 기존의 GPR을 이용한 단일 탐사가 아닌 다중 비파괴 탐사를 이용하여 공동의 위치를 찾는 복합적 해석을 실시하였다. 현재 비파괴 검사로 사용되는 충격반향기법(impact echo : IE)과 충격응답기법(impulse response : IR)을 이용하여 공동의 위치에서의 양상을 해석을 실시하였다.

제안 방법

PR탐사 영상 단면은 filled wiggle mode로 변환하고 게인 조절(gain control) 및 필터링(filtering) 등 보정을 통해서 자료해석을 실시하였다.
본 연구에서는 과거의 연구결과를 통해 450㎒와 900 ㎒의 주파수를 이용하여 콘크리트 모형의 전체적인 양상을 확인하여 공동을 살펴보고 주파수의 비교를 실시하였고, 충격 반향기법과 충격 응답기법은 각 부분의 가장자리로부터 40㎝ 간격으로 측점을 지정하여 각 5지점에서 측정하였다.
2 모형 제작 및 실험

실제 콘크리트 구조에 공동을 형성하여 철근부분과 콘크리트 부분으로 나누어 측정하도록 제작하였다. 콘크리트 모형의 크기는 2.

대상 데이터

공동는 콘크리트 중심에서 좌우로 1m씩 떨어진 2.4×2×0.3(가로×세로×높이)㎥ 크기로 제작하였다(fig. 1)
콘크리트 모형의 크기는 2.4×6×1(가로×세로×높이)㎥로 콘크리트의 두께는 0.7m로 하였고, 공동의 깊이를 m로 하고 공동의 좌우측에는 모래와 자갈, 점토를 이용하였다.

이론/모형

본 연구에서는 기존의 GPR을 이용한 단일 탐사가 아닌 다중 비파괴 탐사를 이용하여 공동의 위치를 찾는 복합적 해석을 실시하였다. 현재 비파괴 검사로 사용되는 충격반향기법(impact echo : IE)과 충격응답기법(impulse response : IR)을 이용하여 공동의 위치에서의 양상을 해석을 실시하였다.

성능/효과

GPR탐사를 통해 900㎒의 주파수에서 파의 양상을 정확하게 볼 수 있었지만 위치의 정확성이 적어 IE·IR기법을 이용하여 위치를 파악한 결과 IE기법에서는 1500 ㎐∼2000 ㎐사이의 작은 피크의 변화를 확인할 수 있었다. 충격응답기법에서는 공동의 존재하는 경우 상당히 높은 주파수에서 반응하여 공동이 없을 때 보다 큰 운동성을 가지고 있어 동적강성의 변화를 확인 할 수 있었다.

후속연구

충격응답기법에서는 공동의 존재하는 경우 상당히 높은 주파수에서 반응하여 공동이 없을 때 보다 큰 운동성을 가지고 있어 동적강성의 변화를 확인 할 수 있었다. 연구 결과를 통해 GPR탐사와 충격반향기법 및 충격응답기법을 통해 콘크리트의 두께와 철근의 유무를 쉽게 확인 할 수 있었지만 충격반향기법과 충격응답기법은 철근에서의 주파수의 오차로 인해 해석적인 문제가 발생하여 이를 개선하기 위해 모형에 대한 자료 조사 및 형태에 따른 변화를 더욱 연구해야 할 것이다.
2m의 위치에서 900㎒영역에서는 전자파의 양상이 공동과 지반에서 차이가 나타나 희미하게 보였지만, 450㎒에서는 양상지반과 공기 중에서의 큰 차이가 나타나지 않아 공동을 찾기에 어려움이 있었다. 위의 결과를 통해 콘크리트 배면의 공동탐사에서는 450㎒보다 900㎒가 공동의 위치를 볼 수 있는 주파수로 판단되지만 정확한 양상을 확인은 어렵고, 추가적인 탐사자료를 통해 확인하는 것이 좋을 것으로 예상되었다.

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