• 콘크리트학회논문집
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• 제20권4호
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• pp.415-421
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• 2008

콘크리트 중의 철근부식은 콘크리트 제조시 초기부터 콘크리트 중에 존재하는 염소이온과 기상작용 등의 환경요인에 의하여 외부로부터 침투하는 염소이온이 어느 값 (임계염화물량) 이상의 경우에 발생한다. 이 때문에 각 국에서는 콘크리트 중의 염소이온량의 상한치를 규제하고 있으며, 국가별 상황에 적절하게 상이한 방법으로 규제하고 있다. 따라서 본 연구에서는 콘크리트 중 염소이온량의 합리적인 규제방법을 제안하기 위하여, 단위시멘트량이 다른 콘크리트 중의 염소이온에 의한 철근부식 임계 염화물량을 실험적으로 산출하였다. 그 결과, 철근부식 임계염화물량은 단위시멘트량의 변화에 따라 크게 변화하는 것을 알 수 있었다. 또한, 실험으로부터 얻어진 철근부식 임계염화물량은 기존의 모델계산의 결과와 잘 일치함을 알 수 있었다. 현행과 같이 철근부식 임계염화물량을 콘크리트 단위체적 당의 양 (콘크리트 총량표기)으로 단위시멘트량에 관계없이 일률적으로 관리하면, 단위시멘트량 등의 콘크리트 배합조건, 환경조건의 변화 등이 철근부식 임계염화물량에 미치는 영향을 고려할 수 없을 것으로 판단된다. 따라서, 철근부식 임계염화물량을 단위시멘트량 당의 양 (시멘트 종량표기)으로 표기하는 것으로, 단위시멘트량에 관계없이 일정한 값으로 표시할 수 있기 때문에 합리적이라고 판단된다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제14권6호
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• pp.851-863
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• 2002

철근의 부식에 의해 발생하는 부식생성물은 부피팽창으로 인하여 주위의 콘크리트에 압력을 가한다. 이 팽창압은 철근 주의의 콘크리트에 인장응력이 생기게 하며 결국 콘크리트의 피복에 균열을 발생시킨다. 콘크리트 피복의 균열발생은 콘크리트 구조물의 사용수명을 감소시킬 뿐만 아니라 안전성에도 영향을 미친다. 본 연구의 목적은 콘크리트 피복에 균열을 일으키는 임계부식량을 조사하는 것이다. 이를 위하여 포괄적인 실험 및 이론적 연구를 수행하였다. 주요 실험변수로는 콘크리트의 강도와 피복두께이고 부식량의 증가에 따른 콘크리트 피복 표면의 인장변형률을 측정하였다. 철근 팽창에 의한 팽창압의 계산에 공극 및 균열 속으로 흡수되는 부식생성물을 고려하였다. 본 연구를 통하여 균열을 일으키는 임계부식량은 콘크리트 압축강도가 커짐에 따라 증가한다는 사실을 확인하였다. 부식층 내의 팽창압과 변형 사이의 관계를 유도하였으며 부식생성물층의 강성을 결정하였다. 팽창압과 변형 사이의 관계를 설명하기 위하여 압력을 유발하지 않는 변형량의 개념을 도입하였다. 본 연구에서 제안된 이론은 실험결과와 잘 일치하며 콘크리트 구조물의 내구성 설계에 기초가 될 수 있을 것이다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권1A호
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• pp.75-84
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• 2009

본 연구에서는 혼합 콘크리트의 염소이온 고정화 능력, 수화물의 부식 억제 능력(Buffering capacity) 및 모르타르 내 철근 부식 측정을 통하여 콘크리트 내 철근 부식의 임계 염소이온 농도를 도출하였다. 실험 시 결합재로서 보통 포틀랜드 시멘트(OPC), 30% 플라이애시(PFA), 60% 고로슬래그 미분말(GGBS), 10% 실리카퓸(SF)를 치환한 혼합 시멘트를 사용하였다. 염소이온 고정화는 수분추출방법을 이용하여 측정하였으며, 시멘트의 부식 억제 능력은 결합재에 따른 산에 대한 저항성 측정을 통해 평가하였다. 염소이온이 함유된 모르타르 내 철근 부식은 재령 28일에 선형 분극 방법을 이용하여 측정하였다. 실험 결과, 염소이온 고정화 능력은 결합재 내의 $C_{3}A$ 함유량과 물리적 흡착에 의해 크게 영향을 받음을 알 수 있었다. 염소이온 고정화 정도는60% GGBS > 30% PFA > OPC > 10% SF 의 순으로 나타났다. pH 감소에 따른 시멘트의 부식 억제 능력은 같은 pH 값에서 결합재의 종류에 따라 다양하게 나타났다. 부식전류가 $0.1-0.2{\mu}A/cm^{2}$에 이를 때 부식이 발생한다는 가정하에, 부식에 대한 임계 염소이온 농도에 대하여 OPC는 1.03, 30% PFA는 0.65, 60% GGBS는 0.45, 10% SF는 0.98%로 각각 계산되었다. 그에 비해 임계 염소이온 농도의 새로운 표현방법으로 제시한 [$Cl^{-}$]:[$H^{+}$] 몰 농도비의 단위로 계산하였을 때, 임계 염소이온 농도는 결합재에 관계없이 0.008-0.009로 도출되었다.

• 한국건축시공학회지
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• 제19권6호
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• pp.511-520
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• 2019

혼화재 혼입에 따른 콘크리트의 철근부식 임계염화물량의 변화를 실험적으로 평가하였다. 콘크리트 배합조건은 OPC 100%, OPC 70% + GGBFS 30%, OPC 40% + GGBFS 60%, OPC 40% + GGBFS 40% + FA 20% 로 구분하여 4가지 배합의 철근 콘크리트 시험체를 제작하였다. 시험체에 NaCl 수용액을 공급하며, 매립된 철근의 자연전위를 모니터링 하였다. 부식이 발생한 것으로 판단된 시험체는 NaCl 수용액 공급면으로부터 5mm간격으로 절단하여 염소이온량 프로파일을 실시하였다. 콘크리트에 매립된 철근의 부식 개시시기는 시멘트를 혼화재로 치환하여 사용하는 경우 지연되는 것을 확인하였다. 하지만 콘크리트에 매립된 철근의 부식임계염화물량은 혼화재 혼입율 증가에 따라 감소하여, OPC 1.46kg/㎥, S30 0.98kg/㎥, TBC 0.74kg/㎥, S60 0.71kg/㎥ 순으로 높게 나타났다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.585-588
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• 2008

염해환경 하에 있는 철근 콘크리트 구조물의 내구수명을 평가하기 위해서는 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량, 콘크리트의 염소이온 확산계수 및 표면 염소이온량과 같은 재료의 정량적인 물성 파악이 필수적이고, 이들이 콘크리트의 내구수명 평가시 주요변수로 이용되고 있다. 그러나, 이들은 콘크리트 배합비, 시멘트 종류 및 환경 조건 등과 같은 여러 요인에 의해 영향을 받는 것으로 알려져 있다. 따라서, 본 연구에서는 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량을 보다 실제적으로 평가하기 위하여 물-시멘트비 31%, 42%, 50% 및 70%에 대해서 각주형 콘크리트를 제작한 다음, 이들에 대해서 동해안에 위치한 영덕에서 약 3년 동안 폭로 실험을 수행하였다. 실험이 진행되는 동안, 철근의 부식 개시 시기를 추정하기 위하여 시험체에 대해서 자연전위 측정에 의한 부식 모니터링을 수행하였고, 철근부식이 감지되었을 때 시험체를 파괴한 후 콘크리트 중 염화물량을 평가함으로써 보다 합리적이고 신뢰적인 임계 염화물량을 제시하였다. 결국, 콘크리트 중 철근의 부식 임계 염화물량은 W/C비에 의존하며, 콘크리트 피복두께와는 거의 무관한 것으로 나타났다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권4호
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• pp.375-381
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• 2017

최근, 친환경 콘크리트에 대한 관심의 증가로, 플라이애시, 고로슬래그 미분말 및 실리카 퓸 등의 산업부산물을 혼입한 콘크리트의 사용이 증가되고 있다. 특히 이 같은 산업부산물은 콘크리트 내의 철근부식 저항성을 증가시키고 염화물이온 침투를 감소시키는 것으로 잘 알려져 있다. 이 실험연구의 목적은 시멘트량의 약 50%를 플라이애시로 치환한 하이볼륨 플라이애시 콘크리트(HVFAC)의 철근부식 저항성 및 임계 염화물량을 평가하는 것이다. 이를 위하여 철근 상부를 노출시킨 원주형 공시체의 철근부식 개시 시기를 추정하기 위하여 자연전위 측정에 의한 철근부식 모니터링을 수행하였다. 결론적으로, HVFAC의 철근부식 개시 시기는 플레인 콘크리트보다 1.2~1.3배 증가하여 철근부식 저항성이 우수한 것으로 나타났고, 플레인 콘크리트 및 HVFAC의 임계 염화물량은 각각 $0.80{\sim}1.20kg/m^3$, $0.89{\sim}1.60kg/m^3$으로 나타나, HVFAC가 플레인 콘크리트보다 1.1~1.3배 증가하는 것으로 나타났다.

• 부식과 방식
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• 제12권1호
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• pp.12-23
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• 2013

원자력 발전소 주요 부품에 사용되는 Alloy 600의 PWSCC 개시와 전파기구를 살펴보고 그 억제 기술을 소개하였다. ○ 균열은 경화된 표면 산화층이 깨질 경우, 입계부식, 공식(pitting), 열처리 또는 물속에 노출되었을 때 일어나는 선택부식(selective corrosion), MnS등 게재물의 용출등에 의해 시작된다. ○ 균열의 전파는 '느린 성장'과 '빠른 성장'으로 구별해 볼 수 있는데 빠른 균열성장은 균열 선단에서의 응력확대 계수(K_I)가 균열이 전파하는 임계값(K_Iscc)을 넘는 경우에 일어난다. ○ Slip Dissolution/Film Rupture Model, Enhanced surface mobility model, Hydrogen assisted creep rupture, Internal oxidation 등의 모델이 제시되어 있으며 Internal oxidation 모델이 여러 실험자료로 잘 뒷 받침되고 있다. ○ PWSCC 억제 방안으로는 부식환경과의 격리 및 보수용접이 대표적이며 부품의 교체를 통한 안전 확보의 방안도 있다. 수소량 조절을 통한 억제 방안도 제시되어 있다. ○ Alloy 600 PWSCC열화 관리 전략프로그램은 결함 발생 가능성이 높은 부위 선정, 우선 순위에 따른 계획적인 검사, 결함이 발견될 경우 완화조치를 취하거나 필요시 교체/보수를 실시하고 그 운영프로그램을 지속적으로 갱신관리하는 방안으로 유지되어야 한다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권3호
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• pp.367-375
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• 2007

철근의 부식을 유발하는 임계 염소이온량에 대한 연구는 콘크리트 구조물의 건전성을 판단하고 내구성 설계 기법에 필요한 핵심적인 재료 물성치 임에도 그값이 아직도 모호한 실정이다. 임계 염소이온량에 대한 대부분의 문헌들은 임의의 시간에 실험적 방법에 의하여 전 염소이온량을 구하는데 집중하였다 또한, 다수의 문헌들은 대다수의 콘크리트에서 탄산화가 진행되고 있음에도 비탄산화된 콘크리트를 대상으로 실험하여 임계 염소이온량을 결정하고 있다. 그러나, 임계 염소이온량은 시멘트량, 시멘트계 재료의 종류, 염소이온의 고정화, 수산기이온 등과 같은 다양한 인자에 의하여 지배된다. 그러므로 다양한 배합조건에서 이러한 인자들을 고려할 수 있는 단일화된 해석적 기법의 개발이 필요하다. 본 연구의 목적은 이러한 다양한 요인을 고려하여 임계 염소이온량의 해석적 기법을 개발하는 것이다. 배합 조건, 노출 환경, 공극수의 화학적 발현 특성, 탄산화 등과 같은 다양한 인자들이 고려되었다. Gouda의 실험적 결과인 공극수내의 $[Cl^-]/[OH^-]$의 비율을 토대로 임계 염소이온량을 구할 수 있는 해석 기법이 정립되었다. 이는 시멘트계 재료의 수화 시뮬레이션 프로그램인 HYMOSTRUC을 이용하여 질량 단위로 구해졌으며 발표된 실험적 결과 및 관련코드와 비교되었다. 본 연구의 접근 방법은 해사 혹은 해수와 같은 염소이온의 도입원 조건에 따라서 임계 염소이온량을 결정할 수 있는 합리적 해를 제공해줄 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국원자력학회:학술대회논문집
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• 한국원자력학회 1995년도 춘계학술발표회논문집(2)
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• pp.597-602
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• 1995

원자력 발전소 증기발생기 전열관 재료인 합금 600의 대체재료로써 설계된 합금 690의 내식성의 향상을 위해서 염소 이온이 다량 포함된 환경에서의 부식 저항성을 크게 향상시킨다고 보고된 Mo을 첨가하여 부식 및 기계적 특성에 미치는 영향을 알아보았다. 미세조직상 Mo를 첨가함에 따라 기지에 미세한 석출물이 석출되어 입자의 미세화를 얻을 수 있었으며 연신율의 감소없이 항복 강도, 인장 강도 및 경도의 향상을 얻을 수 있었다. 공식 저항성은 Mo의 첨가량이 증가함에 따라 부식 속도가 감소하였다. 양극 분극 시험에서도 5$0^{\circ}C$, 3.5wt% NaCl 용액과 0.5N HCl 용액 모두에서 Mo의 함량이 증가할수록 부동태화 전류 밀도 및 임계 부동태화 전류 밀도가 감소하여 전반적으로 현저한 내식성의 향상을 관찰할 수 있었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.505-508
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• 2008

콘크리트는 다공성 재료로써 타설 직후부터 사용년한 동한 각종 환경에 노출되어 물리적 혹은 화학적인 영향을 받게 된다. 특히, 외부에 존재하는 황산염, 염화물 이온, 이산화탄소 등과 같은 유해성분들은 장기간에 걸쳐 용액 혹은 기체 상태로 콘크리트 내부로 침투되어 콘크리트 구성물들과 물리적 혹은 화학적 상호작용을 일으켜 콘크리트내에 매설된 철근의 부식을 야기 시켜 콘크리트의 내구년한과 내력을 감소시키게 된다. 따라서 철근위치까지 유해한 열화인자가 임계부식량을 초과하는 경우 방청성분을 철근위치까지 확실하게 침투시키는 것이 매우 중요하나, 현재와 같이 콘크리트 표면에 방청제를 도포하여 침투 시키는 기술개발만으로는 철근위치에서의 방청성 확보가 곤란한 실정이다. 본 연구진은 철근위치까지 방청제를 침투시키기 위한 연구개발을 추진하고 있으며, 이를 공학적으로 규명하기 위하여 압력 하에서 콘크리트내로의 수분이동과 같이 방청제에 따른 방청제 침투깊이를 명확히 규명할 필요가 있다. 이를 규명하기 위하여 모르타르를 사용하여 수압에 따른 침투깊이 및 침투량을 측정하여 침투량과 침투 깊이와의 관계 및 가압 시간에 따른 침투 깊이와 침투량을 실험을 통하여 측정하여 침투계수 및 확산계수를 산정하고 가압시간과 수압에 따른 모르타르내에 침투깊이를 예측하였다.