초록 ▼

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
스마트 UHPC를 이용한 구조물 보수보강 공법 및 스마트 시설 안전관리 기술 개발

◼ 전체 내용
본 과제는 자기감지 능력을 가지는 초고강도 콘크리트(ultra-high-performance concrete, UHPC)를 이용한 구조물 보수보강 공법을 개발하고, 적용된 스마트 UHPC를 전기 임피던스 토모그래피(electrical impedance tomography, EIT)와 융합하여 구조물의 상태변화를 시각적으로 모니터링할 수 있는 스마트 안전관리 기초기술을 개발

□ 연구 목표 및 내용
◼ 최종 목표
스마트 UHPC를 이용한 구조물 보수보강 공법 및 스마트 시설 안전관리 기술 개발

◼ 전체 내용
본 과제는 자기감지 능력을 가지는 초고강도 콘크리트(ultra-high-performance concrete, UHPC)를 이용한 구조물 보수보강 공법을 개발하고, 적용된 스마트 UHPC를 전기 임피던스 토모그래피(electrical impedance tomography, EIT)와 융합하여 구조물의 상태변화를 시각적으로 모니터링할 수 있는 스마트 안전관리 기초기술을 개발하는 것을 목표로 함

◼ 1단계
❏ 연구 목표
스마트 UHPC 기반의 보수보강용 재료 및 보수보강 공법 기술 개발
❏ 연구 내용
○ [1차년도] 스마트 UHPC 기반의 보수보강용 재료 배합 개발
• 자기감지 능력을 가지는 스마트 UHPC를 보수보강 재료로 활용하기 위해서는 보수보강에 적합한 유동성과 점성이 확보되어야 함
• 따라서, 스마트 UHPC 기반의 배합에 다양한 functional filler를 사용하여 자기감지 능력을 향상시킬 뿐만 아니라 보수보강에 용이한 유동성과 점성이 확보된 재료 배합을 개발하고자 함
○ [2차년도] 대상 부재에 따른 스마트 UHPC 기반 보수보강 공법 개발
• 보수보강 대상 부재에 따라 적합한 보수보강 방식이 달라질 수 있으므로, 실제 콘크리트 구조물에 스마트 UHPC를 보수보강 재료로 사용하기 위해서는 대상 부재에 따른 보수보강 공법을 개발해야 함
• 따라서, 보수보강 대상 부재에 따른 스마트 UHPC 기반 보수보강 공법 개발을 위해 다양한 보수보강 기법 (패널 또는 스킨부착, 표면코팅, 주입 등)에 따른 스마트 UHPC의 다양한 하중 (인장, 압축 등)에서의 전기-역학적 거동을 조사하고자 함
○ [3차년도] 스마트 UHPC를 이용한 보수보강 후 역학적 그리고 전기역학적 성능 평가
• 보수보강의 목적은 구조물의 변형 또는 손상과 저하된 내구성을 회복시키는데 있음
• 따라서, 스마트 UHPC를 이용하여 구조물을 보수보강 한 후의 구조물의 역학적 성능을 평가할 뿐만 아니라, 보수보강 이후의 전기역학적 성능 평가를 통하여 보수보강 이후의 자기감지 성능을 조사하고자 함

◼ 2단계
❏ 연구 목표
스마트 UHPC 기반의 보수보강 재료를 활용한 스마트 시설 안전관리 기술 개발
❏ 연구 내용
○ [4차년도] 자기감지 성능의 극대화를 위한 전극 도출 및 멀티채널 기술 개발
• 스마트 콘크리트의 자기감지 성능은 전극의 재료 또는 연결 방식에 영향을 받는다고 알려져 있음 [Noh et al. (2019)]
• 스마트 UHPC의 자기감지 성능 자체를 이끌어내어 스마트 안전관리 기술에 적용하기 위해서는 자기감지 성능을 극대화할 수 있는 전극을 도출되어야 하며, 넓은 감지 범위에서의 효율성을 위하여 스마트 UHPC용 멀티채널 기술이 함께 개발되어야 함
○ [5차년도] EIT 기술을 활용한 스마트 안전관리 기술 개발
• 스마트 안전관리 기술의 궁극적인 목적은 구조물의 손상을 정확하게 파악하여 재빠르게 구조물을 보수보강하여 구조물의 안전성을 확보하는데 있음
• 따라서, 스마트 UHPC에 전기 임피던스 토모그래피 (electrical impedance tomography, EIT) 기술을 융합하여 실험실 단위의 콘크리트 시험체의 상태 변화를 이미지화시켜 보수보강 계획을 빠르고 정확하게 세울 수 있는 스마트 안전관리 기술을 개발하고자 함

□ 연구성과
○ 1단계
1) 정성적 연구성과
• 자기감지 능력이 우수한 UHPC 기반 보수보강용 자기감지 콘크리트 배합를 개발함 (고흡수성 수지 및 제강슬래그 활용)
• 스마트 UHPC를 보강재료로 활용할 경우, 보강 후 구조물에 재하되는 하중이 압축 혹은 인장인지 구분할 수 있음
• 스마트 UHPC를 균열 부위에 보수할 경우, 균열 폭에 상관없이 보수 후에도 자기감지 능력이 향상됨을 확인했을 뿐만 아니라, 균열 폭이 증가할수록 보수 후 자기감지 능력이 우수함을 검증하였음
2) 정량적 연구성과
○ 2단계
1) 정성적 연구성과
• 보수보강용 스마트 UHPC를 위한 적합한 전극 및 멀티채널 기술 개발을 계획함
• 스마트 UHPC 기반 보수보강 재료 및 공법과 EIT 기술의 융합을 통한 스마트 시설 안전관리 기술 개발을 계획함
2) 정량적 연구성과

□ 연구성과의 활용 계획 및 기대 효과
○ 연구개발성과의 활용방안
• 스마트 UHPC 기반 보수보강 재료 및 공법과 EIT 기술을 함께 융합하여 스마트 시설물 안전관리 시스템을 개발함으로써 구조물의 구조성능을 빠르고 정확하게 평가할 수 있는 선제적 유지관리 기술을 실용화시키는 기초 연구가 될 수 있음
• 전기적 요소의 측정 기술 고도화를 통해 개발된 기술을 센서로써 상용화할 수 있음
○ 연구개발성과의 기대효과
• 노후화된 사회기반 시설물의 현장 진단 기술을 고도화시킬 수 있으며, 안전진단 관련 산업 발전의 가속화를 통해 건설산업 전반에 긍정적인 파급 효과를 창출할 수 있음
• 객관적이고 정확한 사회기반 시설물은 안전성을 판단하고, 보수보강 이후에도 안전관리가 가능한 스마트 재료를 개발함으로써 기존에 주관적인 판단으로 초과 발생하던 사회적 지출을 절감할 수 있음
• 제안 연구는 보수보강 재료로도 사용할 수 있는 스마트 UHPC 기반 배합과 보수보강 공법은 구조물 안전관리 및 유지보수 분야에서 관련 기술에 대한 대외 의존도를 감소시킬 수 있음

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요약문 ... 2
• 목차 ... 5
• 1. 연구과제의 개요 ... 6
• 1) 연구의 목적 ... 6
• 2) 연구의 필요성 ... 6
• 3) 연구의 범위 ... 6
• 2. 연구과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 1) 1차년도 (연구목표 : 스마트 UHPC 기반의 보수보강용 재료 배합 개발) ... 6
• 2) 2차년도 (연구목표 : 대상 부재에 따른 스마트 UHPC 기반 보수보강 공법 개발) ... 8
• 3) 3차년도 (연구목표 : 스마트 UHPC를 이용한 보수보강 후 전기역학적 성능 평가) ... 11
• 3. 연구과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 13
• 1) 연구수행 결과 ... 13
• 2) 목표 달성 수준 ... 13
• 3) 중요 연구변경 사항 ... 13
• 4. 연구성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 13
• 5. 연구성과의 관리 및 활용 계획 ... 14
• 6. 다음 단계 연구계획 ... 14
• 1) 연구 목표 및 내용 ... 14
• 2) 연구 추진전략 ... 15
• 3) 연구 추진일정 및 기대성과 ... 15
• 4) 다음 단계 연구비 사용계획 ... 16
• 5) 연구 성과의 활용방안 및 기대효과 ... 16
• 끝페이지 ... 33