• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제25권1호
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• pp.67-74
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• 2021

본 논문에서는 노후화된 PSC I형 교량을 대상으로 철근부식에 대한 구조적 안전성을 평가하였다. 대상 PSC I형 교량은 실제 구조물을 참고하여 철근을 배근하고 해석 시 콘크리트의 파괴와 철근의 항복을 고려하였다. 한국시설안전공단 정밀안전진단의 교량 평가 기준을 참고하여 철근노출면적률과 철근부식률로 구분하여 총 32가지의 철근부식 시나리오를 구성하였다. 철근노출은 교량의 바닥판 하부 인장철근이 콘크리트 피복 탈락에 의해 노출된 것으로 가정하였다. 각 시나리오별 해석 결과, PSC I형 교량의 안전율과 내하율은 철근노출면적률과 철근부식률이 증가함에 따라 감소하였다. 철근부식률이 50% 이상일 경우는 모든 철근노출면적률에 대해서 안전성등급을 세밀하게 분석할 필요가 있었으며, 철근부식률 57%이상인 경우는 철근노출면적률에 관계없이 모두 E등급으로 산정되었다. 철근노출면적률 2%에 대해서 상관도 분석을 실시한 결과,철근부식률이 약 55.8% 까지는 A등급, 56.9% 까지는 C등급, 58.5% 까지는 D등급, 58.5% 이상인 경우 E등급으로 평가되었다. 본 연구를 통해 노후화된 교량에 대한 철근부식의 정량적인 구조적 안전성 평가가 필요할 것으로 판단된다.

• 한국건설순환자원학회논문집
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• 제9권2호
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• pp.143-151
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• 2021

이 논문에서는 철근 부식을 촉진시킨 휨 부재의 4점 재하 재하실험을 통하여 철근 지름 및 부식률의 변화에 따른 처짐과 곡률 및 균열모멘트의 변화를 측정하는 실험을 수행하였다. 부식률은 중량비로 0%, 2%, 5% 및 10%로 변화하였으며, 철근의 지름은 각각 10mm, 13mm 및 19mm로 하였다. 실험 결과에 따르면 처짐에 대한 철근 지름의 영향은 크지 않았으며, 철근의 부식률이 2%를 초과하는 경우 부식되지 않은 철근을 가진 부재에 비하여 처짐이 증가하고 균열모멘트가 감소하는 경향을 확인하였다. 이는 부식된 철근에 대한 직접인발 시험과 동일한 경향을 보이는 것이며, 철근의 부식률이 크지 않은 경우 휨거동에 대한 부식의 영향이 크지 않음을 의미한다. 또한, 철근이 부식된 철근콘크리트 부재의 처짐량을 산정하기 위하여 부식률에 따른 균열모멘트의 변화를 반영하는 처짐 보정계수를 도출하고 실험결과를 통하여 그 적용성을 확인하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제27권2호
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• pp.142-147
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• 2007

콘크리트에 매입된 철근의 정량적인 부식률을 측정하기 위해 적외선 열화상법을 이용하였다. 적외선 촬영 실험에서는 부식률(0, 1, 3, 5, 7, 10%)과 대기온도(16, 21, 25, $28^{\circ}C$), 피복두께(10 mm, 20 mm, 30 mm)에 변수를 주어 콘크리트 표면온도를 측정하였으며, 콘크리트 표면온도의 초기 온도상승률에 대해서 측정결과를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 적외선 촬영으로 얻어진 열화상 정보는 서로 다른 부식률과 피복두께에서는 현저한 차이를 보였으나 대기온도에 대해서는 그 영향이 미비하게 나타났다. 철근의 부식률에 따른 열 발생량이 콘크리트 표면온도에 부식률에 비례하여 열을 발생시킴으로써 철근의 부식률을 정량적으로 평가할 수 있는 분석기법을 연구하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권1호
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• pp.78-83
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• 2010

철근부식에 의해 발생된 녹은 철근 주위의 콘크리트에 팽창압력을 발생시켜 콘크리트의 균열유발, 피복콘크리트의 박리나 탈락, 철근의 단면적 감소들을 야기 시킨다. 또한 철근콘크리트 구조물 내에 매입된 철근의 부식은 철근과 콘크리트의 일체 거동을 저하시킴으로써 구조물이 외력에 견딜 수 있는 구조성능의 감소를 초래한다. 본 논문에서는 3차원 스캐너를 이용하여 철근이 부식됨에 따른 철근의 표면적을 측정하여 부식률과 표면 거칠기와의 관계를 파악하였다. 철근부식률 1~2%의 경우에서는 철근 표면적이 증가하는 것으로 나타났다. 이는 동일 범위내에서 철근의 부착강도가 증가한 기존의 실험결과와 매우 유사한 결과를 나타낸다. 철근부식률 2% 이상에서는 오히려 표면적이 감소하였으며, 이는 단면적 손실로 인한 기존 부착강도 실험과 부합되는 결과를 나타냈다.

• 비파괴검사학회지
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• 제31권1호
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• pp.24-31
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• 2011

콘크리트 벽체 구조물에 매입된 철근의 정량적인 부식률을 측정하기 위하여 자연전위 측정법과 적외선 열화상법을 이용하였다. 벽체 실험체는 부식률(0, 1, 3, 5, 7%)과 피복 두께(30 mm, 40 mm), 그리고 철근 배근 간격에 변수를 주어 콘크리트 표면에서 저항 및 전류를 측정하고 온도를 측정하였으며, 콘크리트 표면 상태에서 얻은 결과를 분석하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 전류밀도 분포는 부식률이 증가할수록 그값이 증가하였으며 피복 두께가 클수록 분포도가 넓게 나타났다. 적외선 촬영으로 얻어진 열화상 정보는 서로 다른 부식률과 피복 두께에서는 현저한 차이를 보였으며 주변 온도 및 철근 배근 간격에 대해서는 그 영향이 미비하게 나타났다. 제시된 부식 모델을 통해서 콘크리트 표면의 전류나 온도를 측정하여 내부에 매입되어 있는 철근의 부식률을 정량적으로 측정할 수 있는 것으로 나타났다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제16권10호
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• pp.6551-6557
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• 2015

철근부식에 의해 발생된 녹은 철근 주변의 콘크리트에 팽창 압력을 유발하여 콘크리트의 균열, 피복콘크리트의 박리나 탈락, 철근의 단면적 감소 등 구조물의 내구성에 부정적인 영향을 끼친다. 본 논문에서는 코일철근을 대상으로 3차원 스캐너를 이용하여 철근이 부식됨에 따른 표면적을 측정하여 철근의 부식률과 표면 거칠기와의 관계를 프랙탈 이론을 이용하여 규명하였다. 코일 철근은 현장 적재일이 길수록 부식률이 증가하였으며, 부식률이 증가할수록 표면 거칠기는 거칠게 평가되었다. 프랙탈 차원의 증가량은 적재일 3일, 7일, 14일, 21일 경우 각각 0.0235, 0.0280, 0.0319, 그리고 0.0455로 나타났다. 이때의 부식률은 각각 0.3367%, 0.6127%, 0.7898%, 그리고 1.1965%로 나타나 프랙탈 차원을 이용한 부식된 코일철근의 표면 물리량 평가는 실제 부식률과 유사한 결과를 나타냈다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제27권3호
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• pp.47-57
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• 2023

본 연구에서는 스터럽 간격, 철근 직경 및 부식률이 이형철근의 부착강도에 미치는 영향을 파악하고자 인발실험이 수행되었다. 스터럽 간격, 철근 직경 및 부식률이 상이한 12개의 인발 실험체를 RILEM RC 6 기준에 따라 제작하였다. 스터럽이 보강된 실험체에 대하여, 부식률이 3% 미만인 경우에는 부착강도가 증가하였으나, 부식률이 3%를 초과한 경우에는 부착강도가 감소하였다. 반면, 스터럽이 보강되지 않은 실험체에 대해서는, 부식률이 증가함에 따라 부착강도가 감소하였다. 스터럽 간격 및 부식률 대비, 철근 직경이 부착강도에 미치는 영향은 적은 것으로 나타났다. 이에 따라 스터럽 비율 및 부식률을 변수로 사용하는 인발실험체의 부착강도 회귀모형이 제시되었으며, 제안모델은 선행 모델들에 비해 낮은 오차를 나타내었다.

• 콘크리트학회논문집
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• 제19권6호
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• pp.785-793
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• 2007

본 연구는 정전류 펄스법을 이용하여 콘크리트 내 보강철근의 부식률을 정량적으로 평가한 실험 결과를 나타낸 것이다. 콘크리트와 보강철근의 부식 경계면에서 미소전류의 인가에 의해 변화되는 부식전위 $({\Delta}E)$를 분석함으로써 보강철근의 분극저항 $R_{ct}$는 저항/커패시턴스 (resistance/capacitance)모델에 기초하여 개별 성분으로 분리되었다. 분리된 각 성분에는 부식 과정과 관련된 저항뿐 아니라 콘크리트 내 이온의 확산저항 등과 같은 부식에 관계없는 저항 성분들도 포함되어 있었다. 참조 전극과 보강철근의 측면 이격 거리에 따른 일련의 실험 결과는 부식 과정에 관계없는 저항 성분들로부터 부식에 관련된 저항 성분을 명확히 구별할 수 있음을 잘 보여주고 있다. 만일 보강철근의 부식률이 부식에 관계없는 저항 성분들까지 포함된 분극저항에 의해 평가된다면, 보강철근의 부식률은 실제의 부식 상태보다 최대 2.3배까지 과소평가될 수 있는 것으로 조사되었다. 측정 시간이 부식률 평가에 미치는 영향은 부식 철근의 경우 크지 않았지만, 측정 시간이 길어짐에 따라 부식에 관계없는 저항성분이 포함될 수 있음을 보였고, 비교적 늦은 시상수 (time constant)를 갖는 부동태 철근의 경우 측정 시간에 큰 영향을 받는 것으로 조사되었다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제26권2호
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• pp.1-8
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• 2022

철근 콘크리트 구조물 수명 저하의 주요한 원인은 콘크리트 내부 철근의 부식이다. 이때 사전 부식된 구조물 내부 철근은 다른 철근에 비해 더 쉽게 부식되며, 특히 구조물이 습기 또는 염화 환경에 노출된 경우 부식의 진행속도가 매우 빠른 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 시멘트 복합재 내부의 사전 부식 철근에 대한 서로 다른 양생 용액이 부식에 미치는 영향을 탐구하였다. 철근의 사전 부식을 촉진하기 위해 HCl(3%)용액과 CaCl2(10%)용액을 활용하였으며, 대조군(RE)을 포함한 3종의 사전 부식 철근 모르타르 실린더를 타설하였다. 철근 모르타르 실린더는 CaCl2(3%) 용액과 수돗물에서 각각 120일 동안 양생하며 실험을 진행하였다. 사전 부식 철근의 모르타르 내부 부식 거동에 대한 양생 용액의 영향을 평가하기 위해 전기화학적 분극저항(Electrochemical Polarization)과 반전지 전위 측정법(Half-cell potential)을 활용하였으며, 전자주사현미경(SEM)과 X선 회절 분석(X-ray Diffraction Analysis)을 통해 부식된 철근의 표면 상태와 성분을 분석하였다. 실험 결과 두 종류의 양생 용액에서 사전 부식된 철근의 부식률은 사전 부식되지 않은 시료의 부식률보다 높은 것으로 나타났으며, CaCl2 용액 양생 120일의 RE, CaCl2, HCl 사전 부식 시편의 최종 부식 속도가 수돗물에 양생한 경우보다 각각 8.14, 4.48, 13.81배로 높았다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 추계 학술발표회 제20권2호
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• pp.393-396
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• 2008

콘크리트 중의 철근은 시간경과에 따라 콘크리트의 중성화 및 염해 등에 의해 부식이 진전된다. 이러한 철근부식은 콘크리트의 품질편차, 균열발생 등의 영향으로 동일한 부재에서도 부위에 따라 그 정도에 차이가 발생하며, 균일하게 부식이 진전되지 않는다. 따라서, 콘크리트중의 철근이 부식된 부재에 대하여 역학적 특성을 평가함에 있어서 공식이나 국부부식 등을 고려하지 않고 평균부식률에 의해 평가를 하는 것은 철근이 부식된 실제 철근콘크리트 구조체의 내력저하를 평가하는 데에 있어서 한계가 있을 수밖에 없다.한편, 철근이 부식된 철근콘크리트 구조체의 내력저하를 유한요소법 등에 의해 해석적으로 평가하기 위해서는 부식철근의 역학적 성능에 대한 모델화가 필수적이며, 이를 위해서는 콘크리트중에서의 철근의 부식을 상정한 부식패턴에 대해 정량화하고 이를 역학적 성능과의 관계로서 수식화하는 것이 필요하다. 이에 본 연구에서는 콘크리트내부의 철근부식에 따른 부식형태의 정량화 및 부식철근의 역학적 성능평가를 목적으로 하며, 이를 위해 다양한 패턴의 부식형상을 상정한 철근부식실험을 수행하고 표면형상분석장치에 의해 부식형태를 정량화하였으며, 역학적특성에 대한 평가를 통해 부식정도와 역학적 성능의 관계를 정식화하였다.