• 한국방재학회 논문집
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• 제9권1호
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• pp.15-20
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• 2009

해양환경 하에 건설되는 콘크리트구조물은 다양한 염해 환경에 노출되어 있으며, 이중 염소이온의 침투 및 확산으로 인한 콘크리트 중의 철근부식과 화학적 침식 등은 콘크리트구조물의 주요 성능저하 요인으로 지적되고 있다. 따라서 해수 중의 염소이온의 침투 및 확산 메커니즘을 효율적으로 평가하기 위하여 전기화학적 촉진시험으로부터 염소이온의 확산계수를 추정하였다. 또한 콘크리트의 압축강도, 투수공극량 및 염소이온의 침투깊이 등과 염소이온의 확산계수와의 상관관계를 분석하기 위하여 회귀분석을 실시하였다. 본 연구의 시험결과에 의하면, 물-시멘트비 40~60%의 범위에서 보통콘크리트의 염소이온 확산계수는 $2.5{\sim}6.6{\times}10^{-12}m^2/s$ 정도였으며, 염소이온의 확산계수와 콘크리트의 물성과의 상관관계는 선형의 상관관계가 있었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.179-189
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• 2005

철근콘크리트 구조물의 성능저하와 관련되어 외부염소이온의 침투에 따른 철근부식은 가장 빈번하게 발생하는 현상으로 이에 따른 사용수명의 예측을 위해서는 Fick의 확산법칙을 이용한 염소이온 확산해석 방법에 대해 많은 연구가 수행되어왔다. 그러나, 탄산화가 복합적으로 작용하는 경우에 대한 연구는 최근에 이르러 수행되고 있는 실정이며 이에 따라 본 연구에서는 탄산화가 복합적으로 작용하는 경우 외부염소이온 침투에 대한 실험결과와 Fick의 확산방정식에 따른 예측결과를 비교하여 이의 타당성을 검토하였다. 이 경우 Fick의 확산방정식에 따른 깊이별 염소이온농도 예측결과는 탄산화 영역에서의 염소이온 해리에 따른 염소이온 침투촉진 현상을 적절히 반영하지 못하고 있는 것으로 나타났다. 그러나, 침지실험으로부터 구한 표면염소이온 농도 및 염소이온 확산계수를 사용하는 경우 탄산화 영역보다 깊은 영역에서의 염소이온농도는 실험결과와 비교적 일치하였다. 한편, 전기적인 촉진법에 의해 구한 염소이온 확산계수를 Fick의 확산방정식에 사용하는 경우 단순 건습반복 실험에 따른 깊이별 염소이온농도는 적절히 예측할 수 있지만 탄산화가 복합적으로 작용하는 경우에 예측된 염소이온농도는 실험결과와 많은 차이를 나타내었다. 이로부터 탄산화가 복합적으로 작용하는 경우 외부염소이온 침투정도를 조기에 예측하기 위해서는 콘크리트의 염소이온 확산계수를 적절히 측정하기 위한 새로운 방법이 요구되는 것을 알 수 있다.

• 한국해안해양공학회지
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• 제15권2호
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• pp.71-79
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• 2003

본 논문에서는 염소이온 침투해석에 사용되는 염소이온 확산계수. 염소이온 고정화 관계식, 증발가능 수량에 대한 일반 예측식들을 제시하였다. 이러한 식들을 염소이온 확산 모델링에 대입하여 그 식들의 유효성을 검토하였다. 상대습도와 양생온도의 염소이온 확산에 대한 영향은 주로 확산계수를 변화시켜 고려한다. 상대습도가 증가하면 염소이온 확산깊이는 증가하고 재령이 경과할수록 상대습도가 확산깊이에 미치는 영향은 커진다. 반면에, 양생온도가 증가하면 확산깊이가 조금 증가하지만 재령이 경과할수록 양생온도가 확산깊이에 미치는 영향은 감소한다. 한편, 염소이온의 고정화에 영향을 미치는 시멘트의 $C_3$A양이 증가하면 표면에서는 고정염소이온의 증가로 인해 전체 염소이온량이 증가하지만 깊이가 깊어질수록 확산되는 자유염소이온의 감소로 인해 전체 염소이온량이 감소한다. 물-시멘트비가 감소하면 염소이온의 확산깊이는 급격히 감소하고 염소이온의 확산을 막는 가장 효과적인 방법은 물-시멘트비를 감소시키는 것임을 알 수 있다

• 대한토목학회논문집
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• 제26권4A호
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• pp.753-759
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• 2006

염해환경 하에 있는 콘크리트 구조물의 내구수명을 예측하기 위하여 콘크리트의 표면 염소이온 농도, 염소이온 확산계수 및 임계 염화물량 등이 주요 인자로 사용된다. 이들 중 염소이온 확산계수는 콘크리트 품질 및 주변 환경조건 등에 많은 영향을 받으며, 이에 따라 콘크리트 구조물의 내구수명이 크게 달라지기 때문에 내구수명을 예측하는 데 가장 중요한 인자로 평가되고 있다. 콘크리트 내의 염소이온 침투 확산에 영향을 미치는 정성적인 주요 인자로는 물-시멘트비, 재령, 양생조건, 주위 환경의 염소이온 농도 및 건습조건 등을 들 수 있는데, 본 연구에서는 염소이온 확산실험을 통해 물-시멘트비와 양생조건이 콘크리트의 염소이온 확산특성에 미치는 영향을 조사하였다. 전위차를 이용한 촉진시험법에 의하여 확산셀을 통과한 전위차를 측정한 후, Andrade의 모델에 의하여 전압강하량을 고려하여 3종류의 물-시멘트비를 갖는 콘크리트의 염소이온 확산계수를 구하였다. 또한, 양생조건별로 물-시멘트비 및 재령 효과를 고려한 회귀분석을 통하여 염소이온 확산계수 추정식을 제안하였다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제15권2호
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• pp.173-182
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• 2003

최근 영종도신공항, 서해대교, 원자력발전소 등 열악한 환경에 노출되는 구조물들의 건설이 증가되면서 구조물의 내구성 확보에 관한 관심이 커지고 있는 실정이다. 특히 철근부식과 관련하여 콘크리트 구조물의 성능저하에 가장 큰 영향을 미치는 염해에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 그러나 그 동안 주로 염소이온 단일열화에 대한 연구는 많았으나 염소이온과 황산염 등이 복합으로 작용하는 경우 등 복합열화에 대한 연구는 찾아보기 어려운 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 이러한 단일염소이온 만이 아니라 염소이온과 황산염 이온이 복합된 환경하에서 콘크리트 구조물의 성능저하 현상을 규명하고 이들의 상호영향을 연구하는데 목적을 두고 두 가지 경우에 대한 실험을 수행하였다. 단일 염소이온이 존재하는 경우보다 황산염 이온이 동시에 작용하는 경우 염소이온 침투량이 증가하였으며, 모든 조건에서 표면염소이온의 농도는 시간에 따라 증가하고 반면에 확산계수는 시간에 따라 감소하는 경향을 나타냈다. 또한 플라이애시를 사용한 경우 모든 배합과 노출환경에서 확산계수가 줄어드는 것으로 나타났다. 본 연구에서는 실험결과에 따라 표면염소이온의 농도와 확산계수의 시간의존성을 예측하는 식을 제시하였으며, 이들의 영향을 고려한 염소이온 침투 예측식을 제시하였다. 본 연구의 결과는 해수 등과 같이 염소이온 및 황산염 이온이 복합 작용하는 경우 장기적인 염소이온 침투량을 예측하는 데 참고자료가 될 것으로 사료되며, 정확한 예측을 위해서는 이를 통한 진전된 복합환경하의 연구가 필요하다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.883-891
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• 2002

염해 환경에 노출된 철근 콘크리트 구조물의 내구수명 산정은 일반적으로 철근의 위치까지 염소이온이 확산하여 임계농도에 도달하는데 걸리는 시간으로 추정해 오고 있다. 염소이온의 확산해석 방법은 많은 연구들이 콘크리트만을 고려한 염소이온 확산해석을 수행하여 염소이온의 분포를 예측하곤 철근 깊이에서의 염소이온 농도가 임계농도에 도달하는 시간을 내구수명 예측에 사용하는 방법을 제시하고 있다. 콘크리트에서의 염소이온의 확산 해석에서 콘크리트 내의 철근을 고려하지 않은 염소이온 확산해석은 실제 철근의 염소이온 확산 계수가 거의 '0'인 점을 고려하면 실제 염소이온의 확산 거동을 제대로 반영하지 못한 것이다. 따라서, 본 연구는 철근의 영향을 고려한 염소이온 확산 해석을 통하여 철근이 염소이온 확산 거동에 미치는 영향을 규명하고 합리적인 철근 부식 시작 시간을 예측하고자 하였다. 이를 위하여 본 연구에서는, 또한 시멘트 성분과 배합 특성에 영향을 받는 염소이온의 구속효과를 고려하여 확산해석을 수행하였으며, 염소이온 확산 해석의 주요 변수는 실제 구조물에서 염소이온의 확산해석에 영향을 미칠 것으로 예상되는 철근의 직경, 철근 덮개 크기, 시멘트 종류 그리고 배합 등의 다양한 변수를 고려하였으며 철근을 고려하지 않은 경우와 비교 분석하였다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2009년도 춘계 학술대회 제21권1호
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• pp.295-296
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• 2009

염소이온 침투에 대한 내구성 설계에서 확산계수를 실측하여 사용하는 경우가 많다. NT BUILD 443으로 측정한 기준확산계수는 침지기간 동안 일정한 확산계수를 가정하고 있는데, 이는 실제 기준재령에서의 확산계수를 과소평가하는 것임을 밝혔다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제17권6호
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• pp.122-129
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• 2013

콘크리트의 전기저항은 염소이온 확산계수와 비교하여 빠르고 간단히 측정할 수 있기 때문에, 염소이온 확산계수를 제어하기 위한 간접적인 지표로서 활용될 수 있다. 전기저항은 해양구조물의 유지관리 전략을 수립하는데 매우 중요하다. 본 연구의 목적은 전기저항측정의 프로토콜을 설계하는 것이다. 본 연구는 염소이온과의 관계성을 토대로 콘크리트의 성능을 파악하는 중요한 비파괴 접근방법을 제시하였다. 수분, 공극량, 공극간 굴곡특성 등과 같은 미세구조 특성이 전기저항에 미치는 영향을 배합조건별 수화단계별로 고찰하였다. 전기저항과 염소이온 확산계수의 관계로부터 정규적인 전기저항의 측정을 토대로 염소이온 확산계수를 간접적으로 통제하는데 본 성과가 이용될 수 있다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권5호
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• pp.708-717
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• 2002

해안 등 열악한 환경에 노출되는 구조물들의 건설이 증가되면서 구조물의 내구성 문제가 심각해지고 있다. 특히, 염해만이 아니라 염해와 황산염 그리고 중성화 등 복합작용에 의한 열화문제는 아직도 연구된 바가 거의 없는 실정이다. 따라서, 본 연구에서는 염해와 황산염 및 중성화가 복합된 환경하에서 콘크리트 구조물의 성능저하 현상을 살피고 이들의 상호작용과 영향을 실험적으로 구명하는데 그 목적을 두고 있다. 이를 위해서 단일 및 복합열화 실험을 포괄적으로 수행하였다. 본 연구결과, 염소이온 단일열화시 보다 황산염 또는 황산염과 중성화가 복합되었을 경우의 열화현상이 더 두드러졌으며, 모든 열화조건에서 표면염소이온의 농도는 시간에 따라 증가하고 반면에 확산계수는 시간에 따라 감소하는 경향을 나타냈다. 표면염소이온 농도는 복합열화에서 더 증가하며 특히 염소이온 확산계수는 염해와 황산염 2중 복합열화시 더 커지고 여기에 중성화가 복합될 경우 더욱 커지는 것으로 나타났다. 따라서, 해안 구조물과 같이 염해와 황산염 및 중성화가 복합될 경우 염소이온의 침투가 더욱 커져 이들의 합리적인 고려가 필요한 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.435-444
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• 2012

기준재령 염소이온 확산계수를 측정하기 위하여 고성능 콘크리트 배합을 선정하고 공시체를 제작하였다. 배합은 해양환경에 건설되는 교량에 적합하도록 선정되었으며 배합설계 변수는 결합재 종류, 물-결합재비, 광물질 혼화재 치환율, 잔골재 종류, 고강도 및 고유동성을 얻기 위한 화학 혼화제 종류, 목표 슬럼프 또는 슬럼프 플로우이다. 시험 결과로부터 기준재령 염소이온 확산계수는 결합재 종류와 그 치환율에 따라 크게 다름을 확인하고, 결합재 종류와 치환율을 고려한 기준재령 확산계수 모델을 개발하였다. 개발된 모델의 확산계수를 기존 모델의 확산계수 및 추가 확산 계수 측정시험 결과 비교하여 개발된 모델의 타당성을 확인하였다.