• 한국산학기술학회논문지
• /
• 제22권5호
• /
• pp.81-88
• /
• 2021

최근 지진 빈도 증가로 구조물 건전도 모니터링 (SHM: Structural Health Monitoring, 이하 SHM) 시스템에 대한 관심이 증가하고 있다. Smart concrete는 전기-역학적 거동을 바탕으로 구조물 상태를 분석할 수 있는 기술이다. 하지만 콘크리트 구조물은 지진 시 정적 변형률 또는 하중 속도 보다 10배 이상 빠른 하중 속도가 작용하나 기존 연구 대부분은 정적 하중 속도에서의 감지 능력을 주로 조사하고 있다. 본 연구는 지진과 같이 높은 하중 속도에서 자가 응력감지 능력을 평가하기 위해 만능재료시험기 (UTM: Universal Testing Machine, 이하 UTM)를 사용하여 3가지 하중 재하 속도 (1, 4, 8 mm/min) 하에서 Smart Ultra High Performance Concrete (S-UHPC)의 전기-역학적 거동을 측정하였다. S-UHPC의 최대 압축 하중에서 Stress sensitive Coefficient (SC)는 1 mm/min 하중 속도 기준 -0.140%/MPa로 측정되었으나, 하중 속도가 각각 4, 8 mm/min으로 증가함에 따라 42.8 %, 72.7% 감소하였다. 전도성 재료의 변형 감소, 미세균열 증가로 인하여 S-UHPC의 감지능력이 하중속도 증가에 따라 감소하였지만, 그럼에도 불구하고 높은 하중 속도 하에서도 우수한 감지 성능을 보여 구조물 지진 하중 감지를 위한 SHM 시스템에 활용 가능함을 확인하였다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제21권3호
• /
• pp.245-253
• /
• 2009

콘크리트 내 철근부식상에 있어 염화물이온의 중요성은 임계염화물농도 (CTL)로서 나타내어진다. CTL은 철근을 둘러싼 부동태피막의 파괴를 유지하게끔 하는데 필요한 염화물량으로 정의되며 염화물량이 CTL에 도달할 경우 철근의 부식은 시작된다. CTL의 중요성에도 불구하고 기존의 콘크리트 구조물의 내구수명 예측을 위한 염화물량은 1 $m^3$의 단위체적당 1.2 kg 혹은 시멘트 중량당 0.4%로서 제시되고 있으며 이는 염해부식환경하의 다양한 환경 인자에 따른 한계치 설정에 대한 불확실성을 고려하지 않은 값이라 할 수 있다. 본 논문에서는 부식개시의 지표로서 결합재의 특성에 따른 부식저항성 및 부식진전에 따른 비율에 대하여 실험연구를 수행하였다. 실험시편으로는 직경 10 mm의 원형 철근을 모르타르 내 몰드에 삽입하여 OPC와 40%OPC+60%GGBS, 70%OPC+30%PFA 및 90%OPC+10%의 SF을 치환한 시편에 대하여 W/C=0.4의 조건으로서 실험을 수행하였다. 각 시편에는 다시 10단계 (0.0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1.0, 1.5, 2.0, 2.5 and 3.0% by weight of binder)의 내재염분 농도조건을 부여하여 부식전류를 측정하였다. 시편은 28일 양생을 하였으며 수분손실 및 염분손실을 방지하고자 폴리에틸렌 필름을 이용한 도포양생을 수행하였다. 선형분극저항 측정법에 의한 실험결과로서 각 결합재 치환률에 따른 부식임계치가 결정되었다. 또한 OPC, 60%GGBS, 30%PFA 및 10%SF의 혼입치환률을 적용한 시멘트 모르타르의 CTL 값은 시멘트 중량당 1.6%, 0.45%, 0.8% 및 2.15%의 총염화물 농도로 나타나고 있음을 확인하였다.

• 한국분말야금학회:학술대회논문집
• /
• 한국분말야금학회 2000년도 춘계학술강연 및 발표대회 강연 및 발표논문 초록집
• /
• pp.9-10
• /
• 2000

An important business-field of world-wide steel-industry is the coating of thin metal-sheets with zinc, zinc-aluminum and aluminum based materials. These products mostly go into automotive industry. in particular for the car-body. into building and construction industry as well as household appliances. Due to mass-production, the processing is done in large continuously operating plants where the mostly cold-rolled metal-strip as the substrate is handled in coils up to 40 tons unwind before and rolled up again after passing the processing plant which includes cleaning, annealing, hot-dip galvanizing / aluminizing and chemical treatment. In the liquid Zn, Zn-AI, AI-Zn and AI-Si bathes a combined action of corrosion and wear under high temperature and high stress onto the transfer components (rolls) accounts for major economic losses. Most critical here are the bearing systems of these rolls operating in the liquid system. Rolls in liquid system can not be avoided as they are needed to transfer the steel-strip into and out of the crucible. Since several years, ceramic roller bearings are tested here [1.2], however, in particular due to uncontrollable Slag-impurities within the hot bath [3], slide bearings are still expected to be of a higher potential [4]. The today's state of the art is the application of slide bearings based on Stellite\ulcorneragainst Stellite which is in general a 50-60 wt% Co-matrix with incorporated Cr- and W-carbides and other composites. Indeed Stellite is used as the bearing-material as of it's chemical properties (does not go into solution), the physical properties in particular with poor lubricating properties are not satisfying at all. To increase the Sliding behavior in the bearing system, about 0.15-0.2 wt% of lead has been added into the hot-bath in the past. Due to environmental regulations. this had to be reduced dramatically_ This together with the heavily increasing production rates expressed by increased velocity of the substrate-steel-band up to 200 m/min and increased tractate power up to 10 tons in modern plants. leads to life times of the bearings of a few up to several days only. To improve this situation. the Mechanical Alloying (MA) TeChnique [5.6.7.8] is used to prOduce advanced Stellite-based bearing materials. A lubricating phase is introduced into Stellite-powder-material by MA, the composite-powder-particles are coated by High Energy Milling (HEM) in order to produce bearing-bushes of approximately 12 kg by Sintering, Liquid Phase Sintering (LPS) and Hot Isostatic Pressing (HIP). The chemical and physical behavior of samples as well as the bearing systems in the hot galvanizing / aluminizing plant are discussed. DependenCies like lubricant material and composite, LPS-binder and composite, particle shape and PM-route with respect to achievable density. (temperature--) shock-reSistibility and corrosive-wear behavior will be described. The materials are characterized by particle size analysis (laser diffraction), scanning electron microscopy and X-ray diffraction. corrosive-wear behavior is determined using a special cylinder-in-bush apparatus (CIBA) as well as field-test in real production condition. Part I of this work describes the initial testing phase where different sample materials are produced, characterized, consolidated and tested in the CIBA under a common AI-Zn-system. The results are discussed and the material-system for the large components to be produced for the field test in real production condition is decided. Outlook: Part II of this work will describe the field test in a hot-dip-galvanizing/aluminizing plant of the mechanically alloyed bearing bushes under aluminum-rich liquid metal. Alter testing, the bushes will be characterized and obtained results with respect to wear. expected lifetime, surface roughness and infiltration will be discussed. Part III of this project will describe a second initial testing phase where the won results of part 1+11 will be transferred to the AI-Si system. Part IV of this project will describe the field test in a hot-dip-aluminizing plant of the mechanically alloyed bearing bushes under aluminum liquid metal. After testing. the bushes will be characterized and obtained results with respect to wear. expected lifetime, surface roughness and infiltration will be discussed.

• 한국건설순환자원학회논문집
• /
• 제12권1호
• /
• pp.8-16
• /
• 2024

포틀랜드 시멘트, 철강 산업 등에서 원료로 사용되는 석회석(CaCO₃, calcium carbonate)은 고온에서 탈탄산 분해 반응에 의해 CO₂를 배출한다. 석회석 사용에 의한 CO₂ 배출을 저감하기 위해 CO₂ 배출의 원인이 되는 carbonate 광물을 함유하지 않거나 함유량이 적으면서도 CaO를 함유한 산업부산물로 석회석을 대체하려는 기술이 제안되었다. 이들 산업부산물에 함유된 CO₂를 정량 측정하는 방법으로 Loss of Ignition(LOI), Thermo-Gravimetric Analysis(TG), Infrared Spectroscopy(IR) 등이 사용되나, 산업부산물의 특성에 따라 CO₂ 배출량을 과대 또는 과소 평가할 우려가 있다. 본 연구에서는 CaCO₃ 시료와 고온에서 산화반응에 의해 중량이 증가하는 시료 각각에 carbonate 형태로 함유된 CO₂의 함량을 측정하는 방법으로 LOI, TG, IR 및 DTG(Differential Thermo-Gravimetric Analysis) 방법의 신뢰도와 시험방법별 측정결과를 비교 검토하였다. CaCO₃ 시료에 대해서는 검토한 모든 시험결과는 충분한 수준의 신뢰도를 나타내었다. 반면, 고온에서 중량이 증가하는 시료의 CO₂ 함량에 대해서는 LOI와 TG는 시료의 CO₂ 함량을 제대로 평가하지 못했으며, IR은 예측값에 비해 CO₂ 함량을 과대평가하는 경향을 나타내었으나, DTG에 의한 평가 결과는 예측값에 근사하였다. 이로부터 수 % 미만 수준의 미량의 CO₂를 함유하고, carbonate 광물의 분해 배출 온도에서 CO₂ 배출에 의한 중량 감소 외에도 중량이 변화하는 시료의 경우 DTG를 이용하여 CO₂ 함량을 구하는 것이 LOI나 TG, IR을 이용한 평가보다 합리적이라고 판단된다.

• 대한환경공학회지
• /
• 제36권8호
• /
• pp.554-560
• /
• 2014

해양오염퇴적물 정화를 위한 몬모릴로나이트의 피복소재 적용성 평가를 위하여 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착특성을 알아보고자 동적흡착, 평형흡착, pH, 흡착제 주입량, 이온경쟁, 타 흡착제 복합사용 그리고 해수에서의 흡착특성을 살펴보았다. 동적흡착실험 결과 50 mg/L의 농도에서는 1시간대에 흡착평형을 나타내었고, 300 mg/L의 농도에서는 3시간대 흡착평형을 나타내었다. Freundlich 모델과 Langmuir 모델을 적용한 결과 다층흡착을 가정한 Freundlich 모델이 $PO{_4}{^{3-}}$의 평형 흡착에 더 잘 부합하였고, $PO{_4}{^{3-}}$의 흡착은 pH가 낮을 때 높은 흡착경향을 나타내었다. 이는 높은 pH에서는 OH-가 경쟁관계를 형성함으로 판단된다. 이온 경쟁관계 실험 결과 질산, 황산, 중탄산 모두 몬모릴로나이트의 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착에 영향이 미비한 것으로 나타났다. 몬모릴로나이트는 적니와 제강슬래그를 혼합하여 사용하는 것보다 단일 사용하였을 때 $PO{_4}{^{3-}}$ 제거에 더 효과적이었다. 해수에서의 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착특성을 살펴본 결과 담수에서의 흡착량 보다 높은 결과를 나타내었고 이는 해수 내 존재하는 칼슘이온 등의 결과로 판단된다. $PO{_4}{^{3-}}$ 용출 수조실험결과 몬모릴로나이트 피복 수조는 실험 14일까지 $PO{_4}{^{3-}}$이 측정되지 않았다. 몬모릴로나이트는 수용액중 $PO{_4}{^{3-}}$ 흡착 제거에 효과적인 피복소재로 판단된다.

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

• 한국토양비료학회지
• /
• 제45권6호
• /
• pp.973-982
• /
• 2012

토양에 적용된 안정화공법은 대조구에 비해 높은 수준의 안정화 효율성을 나타냈으며, 안정화 후 유효태 중금속함량의 경우 적용된 추출기법에 따라 많은 차이가 있는 것으로 평가되었다. 그렇지만, 토양의 안정화는 평가기법별로 농도의 차이는 있지만 식물 유효태를 감소시킬 수 있다는 결론을 얻었다. 농작물로의 전이량은 0.1 M HCl, 5 mM DTPA와 분획화 시험법이 높은 상관관계를 나타내었다. 하지만 토양의 특성이 고려되지 않고 단지 중금속의 농도만을 고려한 시험이었기에 향후 다양한 토양의 이화학적 인자값을 평가하여 심도 깊은 연구가 진행되어야 할 것으로 사료된다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제4권3호
• /
• pp.180-185
• /
• 2017

광산 활동에 의해 오염된 농경지의 복원은 개량제 처리와 복토를 기반의 미량원소 안정화 기법으로 진행되고 있다. 최근 복원된 부지 중 경사 농경지에서 토양 유실 문제가 대두되고 있다. 본 연구에서는 4종의 개량제 (벤토나이트, 석회, 유기물, 제강슬래그)를 다양한 비율로 단일 또는 복합처리 한 후 입단 형성의 효율을 평가했다. 복토재는 점토함량이 다른 3가지 토양 (A 토양=9.4%, B토양=14.7%, C 토양=21.2%)을 대상으로 했다. 단일처리 결과, A 토양은 유기물 5%, B와 C 토양은 석회 5%가 각 토양의 대조구에 비해 입단 형성이 가장 효과적이었다. 9가지 복합처리구 중에서 A 토양은 유기물 3% + 석회 1%, B와 C 토양은 유기물 1% + 석회 3% 처리구의 입단 형성이 가장 높았다 (A 토양=30.4%, B 토양=25.0%, C 토양=36.5%). 현장처리를 위해 각 복토재 (A 토양=0.045, B 토양=0.051, C 토양=0.054)와 국내 농경지의 평균 (0.032) 토양침식인자 차이만큼을 개량제에 의한 목표 입단 형성량으로 설정하였다(29.1% 입단형성). 비용편익을 고려한 최적 개량제 선정한 결과 A와 B 토양은 석회 3%, C 토양은 석회 5%가 가장 적합 했으며, 이를 통한 경사진 복원된 경사 농경지에서 토양 유실을 효과적이고 경제적으로 저감할 것으로 예측된다. 본 연구에서 석회 처리에 의한 토양 알칼리도 상승은 고려하지 않았다.

• 콘크리트학회논문집
• /
• 제29권3호
• /
• pp.307-314
• /
• 2017

콘크리트는 경제적이고 내구성을 가진 건설재료지만, 염해에 노출될 경우 내부 철근부식으로 인한 성능저하를 나타낸다. 콘크리트로 침투하는 염화물 이온은 수화물의 생성, 공극률 감소 등으로 인해 감소하게 되며, 주로 시간에 따라 감소하는 염화물 확산계수를 통하여 염화물 거동이 구현되고 있다. 본 연구에서는 고로슬래그 미분말(GGBFS: Ground Granulated Blast Furnace Slag)과 보통포틀랜트 시멘트(OPC: Ordinary Portland Cement)를 사용한 고성능 콘크리트를 대상으로 염화물 확산계수, 통과전하, 강도를 재령효과를 고려하여 평가하였다. 이를 위해 물-결합재비를 3가지 수준(0.37, 0.42, 0.47), 치환률을 3가지 수준으로 (0%, 30%, 50%)를 고려한 콘크리트를 제조하였으며, 28일 및 180일 재령에 따라 시험을 수행하였다. OPC를 사용한 콘크리트에서는 물-결합재비가 낮은 배합에서 염화물 확산이 감소하였으며, GGBFS를 50% 혼입한 배합에서는 물-결합재비가 높은 경우 염화물 확산성이 크게 감소하였다. 28일 재령에서 GGBFS 치환률이 50%인 경우 강도의 증가보다 빠르게 염화물 확산계수와 통과전하의 감소가 평가되었으며, 이는 초기재령에서도 효과적으로 염화물 침투에 저항할 수 있음을 나타낸다.

• Ecology and Resilient Infrastructure
• /
• 제7권1호
• /
• pp.63-71
• /
• 2020

토양에서 중금속 안정화를 위하여 여러 종류의 개량제들이 연구되어왔다. 그러나 알칼리 토양에서 개량제들의 영향과 그에 따른 작물 가식부로의 중금속 전이에 대한 연구는 미비한 실정이다. 따라서 본 연구는 알칼리 토양에서 농작물의 가식부를 대상으로 중금속 안정화 효율 및 중금속 전이를 평가하기 위해 수행되었다. 중금속으로 오염된 광산 인근 농경지 토양에 3종류의 안정화제 (석회석, 제강슬레그, 산성광산배수슬러지)를 각각 3%씩 현장에 처리하였다. 6개월의 aging 이후 배추 (엽채류), 청경채(엽채류), 마늘 (근채류) 그리고 고추 (과채류)를 정식하고 표준영농교본에 준하여 재배하였다. 화학적 평가를 위해 토양 내 중금속의 총함량과 Melhich-3 용액을 이용한 생물유효도를 검정하였다. 생물학적 평가를 위하여 작물들의 생산량과 중금속 흡수량을 분석하였다. 그 결과, 산성광산배수슬러지 개량제의 유효도 저감 효과가 가장 우수하였으며 그에 따라 식물로의 중금속 전이 또한 감소하였다. 통계분석 결과 식물의 중금속 흡수를 설명하는 데에 있어 토양 내 중금속 총함량 보다는 생물유효도가 더 적합한 것으로 나타났다. 지속가능한 토양 환경의 관리, 안전한 농작물 생산, 그리고 중금속 흡수에 따른 인체 위해성 저감을 위하여 생물유효도에 기반한 연구가 지속적으로 수행되어야 할 것이다.