• 콘크리트학회논문집
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• 제15권1호
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• pp.25-34
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• 2003

최근 들어 물리 화학적 침해로 인한 RC 구조물의 열화에 대한 관심이 높아지고 있는 실정이다. RC 구조물의 성능을 저하시키는 여러 가지 요인 중에서 특히 염소이온 침투로 인한 콘크리트내의 철근 부식이 가장 심각한 문제로 인식되고 있다. 본 연구에서는 콘크리트내의 염소이온 침투에 대한 수학적 모델을 제안하였다. 기존의 모델을 개선하기 위해 콘크리트 내부로 염소이온 침투에 대한 모델을 염수의 침투와 공극수를 통한 염소이온 확산항으로 구성하였다. 또한, 수화도, 상대습도, 온도, 염소이온 구속도에 따른 확산계수의 변동성을 염소이온 침투 모델에 고려하였다. 제안한 모델의 검증을 위하여 염소이온 침투 현상 해석 프로그램인 Life-365와의 해석 결과와 비교하였으며, 다양한 예제의 해석 결과를 비교 분석함으로써 염소이온 침투현상에 미치는 주요 인자의 영향과 제안된 모델의 적용성을 검토하였다. 향후 제안한 염소이온 침투 모델을 적용하여 RC 구조물의 사용수명 혹은 잔존수명을 예측하여 이를 RC 구조물의 내구성 설계와 유지관리에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.347-353
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• 2009

콘크리트 내의 염소이온 침투에 영향을 미치는 정성적인 주요 인자로는 물-결합재비, 시멘트 종류, 재령, 주위 환경의 염소이온 농도 및 건습조건 등이 있다. 이에 따라 이 연구에서는 염소이온 확산실험을 통해 시멘트 종류 및 환경조건이 염소이온 확산특성에 미치는 영향을 조사하였다. 이를 위하여 물-결합재비 32%, 38% 및 43%에 대해서 보통 포틀랜드 시멘트(OPC), 2성분계 시멘트(BBC) 및 3성분계 시멘트(TBC) 각각을 사용한 콘크리트의 확산계수를 측정하였으며, 또한 물-결합재비 43%에 대해서 표준양생 및 해양환경에 폭로된 콘크리트의 확산계수를 측정하였다. 그 결과, 염소이온 침투 저항성은 물-결합재비가 감소함에 따라 증가하고, 2성분계 및 3성분계 시멘트를 사용한 콘크리트의 침투 저항성이 OPC 콘크리트에 비하여 우수한 것으로 나타났다. 따라서, 염해환경에 노출된 철근콘크리트 구조물의 내구수명을 증진시키기 위하여 광물질 혼화재를 혼입한 2성분계 혹은 3성분계 시멘트의 사용이 요구된다. 한편, 현장 폭로 시편의 염소이온 침투 저항성은 일정하지 않은 대기온도 하에서 염소이온의 침투, 파랑 및 건습반복의 영향으로 표준양생 시편의 경우보다 다소 저하되는 것으로 나타났다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제14권4호
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• pp.160-168
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• 2010

최근 고유동 콘크리트(High Fluidity Concrete 이하 HFC)에 대한 연구는 많은 시공사례와 함께 진행되고 있지만, 콘크리트의 내구성능을 평가하는 항목 중 하나인 염소이온 침투에 대한 연구는 미비하며, 기존의 내구성관련 연구는 고강도 이상(40MPa)연구됨에 따라 보통강도 고유동 콘크리트의 염소이온 침투에 관한 연구는 찾아보기 어려운 실정이다. 따라서 본 연구에서는 석회석 미분말을 혼합한 보통강도 HFC를 제조하여 콘크리트의 공극구조 및 염소이온 침투특성을 분석 고찰하였다. 실험결과 석회석 미분말을 혼합한 2성분계 및 3성분계 고유동 콘크리트의 경우 콘크리트의 공극 크기는 0.005~0.05 ${\mu}m$ 사이에서 가장 많이 분포하고 있으며, 석회석 미분말의 혼합률이 증가할수록 평균 공극 직경은 커지는 것으로 나타났다. 또한 석회석 미분말의 혼합률이 증가할수록 염소이온 침투깊이 및 확산계수는 증가하는 경향이 나타나며, 확산계수는 압축강도 및 평균공극직경 사이의 상관관계에서 결정계수 0.90 이상의 양호한 상관성이 있었다.

• 한국수자원학회:학술대회논문집
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• 한국수자원학회 2019년도 학술발표회
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• pp.109-109
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• 2019

본 연구에서는 강우-유출 과정 모의를 위한 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. 확산파 방정식을 풀기위한 수치기법으로는 유한체적법을 이용하였으며, van Leer TVD limiter를 적용한 MUSCL 기법을 이용하여 각 셀의 인터페이스의 물리적 성질을 재구성하여 구하였다. 또한, 침투를 고려하기 위하여 Horton 침투 모형을 이용하였다. 개발된 모형을 이용하여 1D single overland plane과 2D V-shaped overland에서 강우-유출 과정을 모의실험을 하였으며, 각각 해석해와 dynamic wave model을 이용하여 계산된 수치 결과와 비교하여 본 모형의 정확성을 검증하였다. 또한, 1D와 2D의 기복이 심한 지형에 적용하여 강우-유출과정이 본 모형을 통하여 물리적으로 타당한 해석이 가능함을 검증하였다. 마지막으로 복잡한 실제 지형에 적용하였으며, 측정값과의 비교를 통하여 실제 유역에서의 확산파 모형의 적정성을 검증하였다. 또한, 본 연구에서는 NVIDIA사의 GPU인 Geforce GTX 1050과 GPU의 병렬 연산 처리 능력을 활용할 수 있는 NVIDIA사의 CUDA-Fortran을 이용하여 GPU 기반 확산파 모형을 개발하였다. PC windows에서 CPU(Intel i7, 4.70 GHz) 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 계산속도 성능을 비교한 결과, 격자 간격이 증가할수록 CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 증가하였으며, 격자 간격이 $3200{\times}3200$일 때, CPU 기반 모형 대비 GPU 기반 모형의 연산 효율이 최대 약 150배 증가하였다.

• 한국구조물진단유지관리공학회 논문집
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• 제15권2호
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• pp.79-87
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• 2011

본 연구에서는 초기 균열을 도입한 철근콘크리트 부재에 대한 침지 염화물 침투 실험을 수행하였다. 염화물 확산 특성과 임계 균열폭을 비교하였으며, 콘크리트 자기복원 특성을 검토하였다. 실험결과에 따르면, 표면 균열폭이 증가할수록 염화물 침투저항성이 크게 감소하였으며, 광물질 혼화재를 사용할 경우, 비균열 부재의 염화물 침투저항성은 크게 개선되었지만, 고로슬래그 및 플라이애쉬 혼화재를 사용할 경우에 균열이 발생하게 되면 도리어 염화물 침투저항성은 보통 콘크리트에 비해 크게 저하하였다. 임계 균열폭은 침지 염화물 침투 실험 결과 평균 $29{\mu}m$으로 측정되었다. 자기복원 현상에 의해 $4{\sim}15{\mu}m$ 범위의 균열이 복원되었다. 그러나 콘크리트 자기복원 현상에 의해 시각적으로 복원된 부분의 염화물 침투 저항성은 완전히 회복되지 않았다.

• 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.

• 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

• 콘크리트학회논문집
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• 제24권4호
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• pp.481-490
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• 2012

염화물 이온은 콘크리트 내부로 유입되어 철근부식을 야기하므로 염화물 침투 평가는 매우 중요하다. 전기영동실험을 통한 촉진확산계수가 현실적으로 많이 쓰이고 있지만, 이는 자유염화물 이온에 대한 전기장 내의 이온속도를 나타낼 뿐이므로 염화물량에 대한 명확한 해를 제공하지 못한다. 겉보기 확산계수는 단순한 Fick의 이론을 배경으로 엔지니어에게 전염화물의 확산을 명확하게 제공할 수가 있다. 이 연구는 인공신경망이론을 이용하여 최적의 확산계수를 도출하고 시간의존성 확산계수를 이용하여 염화물 침투를 평가할 수 있는 기법을 제시하는 것이다. 이를 위해 기존의 연구에서 30개의 배합 및 염소이온 겉보기 염화물 확산계수를 인용하였으며, 배합인자(물결합재비, 단위시멘트량, 슬래그, 플라이애쉬, 실리카퓸, 단위 잔골재 및 굵은 골재)를 뉴런으로 선택하여 확산계수에 대한 학습을 훈련하였다. 또한 시간의존성 확산계수를 고려하여 단순한 Fick 법칙으로 염화물 침투를 평가할 수 있는 기법을 제시하였다. 장기침지실험 및 실태조사 결과를 이용하여 제안된 기법의 결과와 비교를 수행하였으며, 그 적용성을 평가하였다. 이 기법은 다양한 배합 및 관련 확산계수의 입수 및 학습을 통하여 더욱 합리적인 기법으로 발전할 수 있다.

• 대한토목학회논문집
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• 제29권4A호
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• pp.365-371
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• 2009

콘크리트 중의 염화물이온 확산특성의 평가는 농도 차에 의한 방법이 보통이지만, 이 방법은 보통 수개월에서 수년으로 많은 시간이 소요된다. 따라서 최근의 연구는 주로 전위차를 이용하여 염화물이온의 이동을 전기적으로 촉진시켜 전기화학적 이론으로 해석하는 촉진 염화물 확산계수 평가 방법들이 주로 연구되고 있다. 따라서 본 연구에서는 다양한 촉진시험 방법 중 하나인 Tang 등의 방법을 이용하여 구한 염화물이온 확산계수와 인공해수 침지시험을 통하여 구한 농도차 염화물이온 확산계수와의 비교 평가를 실시하였다. 포틀랜드시멘트 콘크리트 및 고로슬래그미분말을 시멘트 질량의 40 및 60% 혼합한 고로슬래그미분말 혼합 콘크리트에 대하여 각각 물-결합재비 40, 45, 50 및 60%로 하여 촉진 염화물이온 침투깊이 및 염화물이온의 확산계수를 평가하였다. 염화물이온의 확산계수 및 침투깊이는 시멘트의 수화가 진행될수록, 물-결합재비가 작을수록 크게 감소하였다. 또한 시험 방법별 염화물이온 확산계수의 회귀분석 결과에 의하면, 촉진 및 침지시험으로부터 구한 염화물이온의 확산계수 사이에는 선형함수 형태의 상관관계가 있었으며 결정계수 0.96으로 좋은 상관성을 나타내었다.

• 한국콘크리트학회:학술대회논문집
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• 한국콘크리트학회 2008년도 춘계 학술발표회 제20권1호
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• pp.513-516
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• 2008

본 연구는 부식생성물의 공극충전에 의한, 부식 반응량 및 이산화탄소의 확산속도 변화를 고려한 철분혼입 콘크리트의 염화물이온침투 예측모델에 관한 연구이다. 본 모델은 염화물이온 침투영역에서 염화물이온과 철이온의 반응 및 염화물이온의 확산에 기초한다. 또한 본 모델은 콘크리트 조직이 부식 생성물로 인해 치밀해져, 콘크리트의 염화물이온 침투저항성이 억제되는 것에 대해서도 해석이 가능하다. 모델에 의한 예측치와 철분을 혼입한 콘크리트에 있어서의 실측값은 잘 일치하였고, 재령이 경과함에 따라 철분무혼입 콘크리트에 비해 염화물이온 침투속도가 상당히 늦어지는 것으로 나타났다. 결론적으로 본 모델은 대기중에 노출된 콘크리트의 물시멘트비 및 철분 혼입 유무와 혼입율에 따른 염화물이온 침투 예측이 가능하였다.