• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.72-83
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• 2022

본 논문에서는 전도성 재료인 탄소섬유(carbon fiber, CF)와 강섬유(steel fiber, SF)를 함유한 시멘트 모르타르의 미세구조 및 전기적 특성, 압축강도에 미치는 영향을 연구하였다. 전도성 섬유보강 시멘트 모르타르(fiber-reinforced cement mortar, FRCM)의 비저항은 4-probe 방법을 이용하여 측정하였고, 압축강도는 압축시험을 기반으로 측정하였다. 이들의 성능은 플레인 모르타르(plain mortar, PM)와 비교, 검토하였다. 게다가 전도성 FRCM 파단면의 표면형상과 구성성분은 주사전자현미경(scanning electron microscope, SEM)과 에너지 분산형 X-ray 분광분석기(energy disperse X-ray spectrometer, EDS)를 이용하여 분석하였다. 그 결과 모든 시편에서 양생재령이 경과됨에 따라 비저항이 점차 증가하는 반면, 섬유혼입률이 증가할수록 비저항은 상당히 감소하였다. 강섬유를 1.25%까지 추가하여도 시멘트 모르타르의 비저항에는 크게 영향을 미치지 않았다. 대조적으로, 탄소섬유는 낮은 함량(즉, 0.1~0.3%)에서도 비저항이 다소 감소하였고, 그 이후에는 현저히 저하되었다. 본 실험에 사용된 CF가 함유된 전도성 CFRCM의 침투 임계점은 0.4%이었고, 압축강도 성능을 유지하면서 전도성 효과를 극대화하는 최적의 탄소섬유 혼입량이라고 판단된다. 전도성 FRCM의 표면형상 및 구성성분 분석을 위해 SEM/EDS를 통해 파단면을 관찰하였다. 이러한 결과는 시멘트 모르타르 내에서 보강섬유의 미세구조 메커니즘을 확립하는 데 매우 유용할 것으로 사료된다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권3호
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• pp.47-58
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• 2024

본 연구에서는 마이크로 강섬유와 다중벽 탄소나노튜브(multi-walled carbon nanotube, MWCNT)를 혼입한 전도성 모르타르의 발열성능, 휨강도 및 미세구조를 분석하기 위해 실험적으로 수행하였다. 전도성 모르타르 발열성능 및 휨강도 시험에서 MWCNT의 혼입 농도는 시멘트 중량 대비 0.0wt%, 0.5wt% 및 1.0wt%로 선정하였으며, 마이크로 강섬유는 부피 대비 2.0vol%로 혼입하였다. 발열성능 실험은 다양한 인가전압 (DC 10V, 30V, 60V) 및 상이한 전극간격 (40 mm, 120 mm)을 매개변수로 수행하였으며, 양생 재령 28일에서 휨강도를 측정하여 일반 모르타르와 비교, 분석하였다. 더 나아가, 전계방사 주사전자현미경(field emission scanning electron microscope, FE-SEM)을 이용하여 전도성 모르타르의 표면 형상과 미세구조를 분석하였다. 그 결과 MWCNT의 혼입 농도와 인가전압이 증가할수록 발열성능이 향상되었으며, 전극간격이 좁을수록 발열성능이 더욱 향상되는 것으로 나타났다. 하지만 MWCNT의 혼입 농도를 1.0wt%까지 추가하더라도 발열성능은 크게 향상되지 못하였다. 휨강도 시험결과, PM 시편과 MWCNT를 혼입한 시편을 제외한 모든 시편의 평균 휨강도가 4.5 MPa 이상으로 나타나 마이크로 강섬유 혼입에 따른 높은 휨강도를 보였다. FE-SEM 이미지 분석을 통해 시멘트 매트릭스 내 마이크로 강섬유와 MWCNT 입자 사이에 전도성 네트워크가 형성되는 것을 확인하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제11권1호
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• pp.113-120
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• 2007

새로운 재료의 적용 실험을 통하여, 탄소섬유 분말 혼입 모르타르 복합 구조체의 파괴예측 자가진단 적용 특성에 대해 검토하였다. 본 연구에서는 자가진단 성능을 부여하기 위해 코크스와 탄소섬유분말(미분쇄 탄소섬유)이 혼입된 전도성 모르타르의 개발 및 자가진단 재료로서의 사용이 제안되었다. 각 하중재하단계에서의 균열발생 전후의 전기저항값과 AE특성치의 변화특성 시험을 통해, 이들 각 인자의 상호 연관성을 검토하였다. 그 결과, 코크스와 탄소섬유분말(미분쇄 탄소섬유)을 사용하여 새롭게 제안된 복합재료는 모르타르 시험체의 파괴 자가진단에 사용이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제5권2호
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• pp.152-159
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• 2017

해양환경에서 콘크리트의 내구성과 철근의 부식은 콘크리트 내부로 침투하는 염소이온에 의해 악화된다. 본 연구에서는 염소이온에 의해 야기되는 콘크리트의 염해부식에 대한 저항성을 향상시키기 위해 전도성 광촉매를 사용하였다. 시험체로는 전도성 활성탄소와 광촉매($TiO_2$)분말을 혼합하여 모르타르와 콘크리트를 제작하였다. 전도성 탄소의 함량이 증가할수록 압축강도는 감소하였다. 전도성 광촉매가 첨가된 시험체가 일반 시험체보다 월등히 우수한 내염해부식성을 나타내었으며 이것은 XRF 시험에 의한 분석 결과 모르타르 또는 콘크리트 내부로의 염소이온 확산이 광촉매 작용에 의해 억제되었기 때문인 것으로 판단되었다. 모르타르 및 콘크리트 내부로의 염소이온 확산계수를 구함으로써 광촉매에 의한 염소이온 확산에 대한 억제반응이 분석되었다.

• 한국건축시공학회:학술대회논문집
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• 한국건축시공학회 2014년도 추계 학술논문 발표대회
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• pp.131-132
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• 2014

In this study, an experiment was carried out using graphite, conductive nickel powder, copper bar, carbon fiber for evaluate the exothermic properties and heating reproducibility of the cement mortar containing conductive material. As a result, the conductive materials that interfere with heating reproducibility are present, and the optimal conductive materials exist in each input voltage.

• 한국건축시공학회지
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• 제16권3호
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• pp.247-255
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• 2016

콘크리트에 전기전도성을 부여하여 확보한 발열 성능을 통해 주택의 난방이나 터널, 도로 또는 교량 상판에 눈녹이는 것이 가능하다. 본 연구는 전기전도 발열 콘크리트 개발을 위한 선행 연구로써 탄소계 전도성 재료인 흑연을 치환한 모르타르의 역학적 특성과 함께 전기저항 및 발열 특성에 대한 실험을 실시한 후 다음과 결과를 얻었다. 토상 흑연 치환율이 증가할수록 압축강도는 감소하는 것으로 나타났으나 전기 저항은 크게 낮아지는 것으로 나타났다. 발열특성을 보이기 위해서는 흑연의 혼입이 모르타르 전체 체적의 15%이상 이루어져야 하는 것으로 나타났다. 흑연의 혼입이 일정수준이상 이루어져 낮은 전기저항 및 발열특성을 확보한 경우에는 작용하는 전압과 발열량은 높은 상관관계를 가지며 전압의 제곱과 발열온도는 비례관계에 있는 것으로 나타났다.

• 레미콘
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• 2호통권91호
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• pp.18-30
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• 2007

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제10권2호
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• pp.176-183
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• 2022

저전력 사용이 가능한 발열콘크리트를 제작하기 위하여 시멘트 모르타르에 고순도 폐CNT를 혼입하였으며, 모르타르의 전도율을 향상시키기 위하여 압축강도를 제어하는 수준에서 탄소섬유와 폐음극재를 활용하고자 하였다. 사용된 폐CNT는 다중벽 CNT의 함유량이 많은 것으로 분석되었고, 모르타르 배합시 분산성을 높이기 위하여 액상형으로 치환하여 사용하였다. 모르타르 발열시 태양광 등에 의한 소형 자가발전 설비를 활용하고 전자파를 최소화하기 위하여 DC 24 V이하의 전력 사용시의 모르타르의 온도 변화를 평가하였다. 액상형 폐CNT를 적용하고, DC 24 V의 전압을 도입한 경우 200 × 100 × 50 mm 블럭 시험편에서 60 ℃까지 상승하였으며, 액상형 폐CNT와 탄소섬유, 폐음극재를 모두 사용한 경우에는 DC 12 V에서도 55 ℃이상까지 온도가 상승하여 현장 적용성이 충분한 것으로 판단되었다. 특히 발열에너지 변화량에 있어서도 다른 변수들과 비교하여 효과적인 것으로 나타났다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제20권3호
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• pp.369-374
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• 2008

두 가지 형식의 전도성 재료를 선정하고, 이들 재료를 모르타르, 무근콘크리트 및 철근콘크리트 시험체에 각각 배합 혼입한 후, 이들 구조체에 대해 파괴예측 자기진단 재료로서의 적용 특성을 검토하였다. 본 연구에서는 자기진단 (스마트) 성능을 부여하기 위해 코크스와 미분쇄 (微粉碎) 탄소섬유분말을 전도성 재료로 선정하였다. 각 휨 하중 재하단계에서 이들 시험체에 대한 균열발생 전후의 전기저항값과의 변화 특성 시험을 통해, 이들 각 측정 인자 (전기저항, 균열, 휨 하중)의 상호 연관성을 검토하였다. 그 결과, 코크스와 미분쇄 탄소섬유분말의 전도성 재료는 복합모르타르, 무근콘크리트, 철근콘크리트 시험체의 휨 파괴 예측 자기진단에 사용이 가능함을 알 수 있었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제28권2호
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• pp.27-34
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• 2024

본 연구는 시멘트 복합체 기반 변형감지 센서 제조를 위한 전도성 충진재로 Fe 활성화된 목질계 바이오차를 사용하는 타당성을 조사하기 위해 진행되었다. Fe에 의해 활성화된 바이오차를 3% 혼입한 시멘트 복합체의 압축강도 및 전기적 특성을 평가하기 위해 50×50×50mm³ 크기의 입방체 시험체 3개와 40×40×80mm³ 크기의 각기둥의 시멘트 복합체 기반 센서 3개를 각각 준비하였다. 시멘트 복합체 기반 센서에는 전기저항 측정의 4탐침 방식이 사용되었다. Fe 활성화된 바이오차를 혼입한 시멘트 복합체 기반 센서의 경우 다양한 함수율 및 반복압축하에서 임피던스와 같은 전기저항과 전도성을 조사하였다. 그 결과 시멘트 복합체 기반 센서의 직류 회로에서의 전기저항률이 시간이 지남에 따라 증가하였고, 저항률의 최대 부분 변화가 900초 동안 함수율이 증가함에 따라 감소하였다. 함수율 7.5% 구간에서 전도성 충진재로 Fe에 의해 활성화된 바이오차를 3% 혼입한 시멘트 복합체의 전도성이 가장 안정적이지만, 시멘트 복합체 기반 변형감지 센서의 압축변형과 비저항의 변화비(FCR)에서 반복압축응력이 증가함에 따라 변형감지능력에 있어서 다소 떨어지는 경향을 나타냈다.