콘크리트 구조물의 비파괴 검사와 복합기술을 이용한 강도 및 결함추정기술

Abstract

건설 분야에서는 1994년 10월의 성수대고 붕괴 사고, 1995년 6월 삼풍백화점 붕괴 사고 전까지는 진단 및 비파괴 검사에 대하여는 법제도나 비파괴 검사기술에 대한 연구 개발이 부진한 실정이었다. 성수대교 붕괴이후 시설물의 안전관리에 관한 특별법이 1995년 1월 5일에 제정되었고, 동법시행령이 1995년 4월 20일에 제정되었으며 동법에 관한 시행규칙이 1995년 6월 3일에 제정 되었다. 그 후 건설교통부 산하 한국시설안전공단에서 안전점검 및 정밀안전진단에 관한 세부지침이 발간되어 실무에 적용되어 왔다. 관련법의 정비와 더불어 비파괴 검사 및 계측에 관한 연구 및 실무적용이 학계와 산업체에서 활발하게 진행되어 오고 있다. 최근에 와서 기존 콘크리트 구조물의 노후화와 각종 기능저하현상이 증대됨에 따라 콘크리트에 대한 신뢰도, 안정성, 유지관리, 내구성 향상과 품질관리에 대한 문제점들이 나타나고 있으며, 이에 대한 종합적인 품질평가의 중요성이 제기 되고 있다. 그러나 콘크리트는 물리적 성질이 매우 다른 이질성 재료이면서 비균질성 복합재료로 구성되며, 배합, 타설 및 양생조건에 따른 특성의 차이와 구조물 축조후 현장여건의 변화등 변수인자가 많다. 따라서 콘크리트 구조물의 강도추정이나 내부결함탐사와 같은 콘크리트 구조물 진단시스템의 개발 및 적용이 절실한 요망되고 있다. 현재 세계의 건설 분야에서 사용되고 있는 비파괴 검사의 종류는 슈미트 해머, 코어 테스트, 윈저 프로브(Winsor probe), 인발법, 공진 주파수 법, 초음파 속도법, 충격반향기법, 표면파 기법, 펄스반향기법, 임펄스 응답기법, 토모그래피(Tomography), 크로스 홀 기법(Cross hole method), 전자파 기법(GPR), 방사선, 적외선, 음향방출법, 초음파법, 자장/전기법, 에디커런트(Eddy current method), 콘크리트 피복두께 측정, 철근위치 추정(Ferro Scan), 철근부식 및 중성화 추정, MT, UT 및 기타 방법들이 쓰이고 있다. 항시감시 계측 분야에서도 연구와 산업체 적용이 활발히 진행되고 있다. 광섬유센서와 형상메모리 합금 센서 등 스마트 센서에 관한 연구와 산업체 적용도 활발히 진행되고 있다. 많은 비파괴 검사방법들이 있지만 건설분야에서는 비파괴검사 및 진단방법으로 쉬미트 해머, 철근위치 추정장비(Ferro Scan), 초음파 속도법 등 비교적 사용이 간편한 검사기법외에는 활성화 되어 있지 않은 것으로 보인다. 그러나 응력파(Stress wave)를 사용한 비파괴검사법인 충격반향기법(Impact echo method), 표면파기법(Spectral analysis of surface wave method), 펄스반향기법(pulse echo method), 충격응답기법(Impulse response method)등이 연구단계를 걸쳐 건설의 여러 분야에서 사용되고 있고 북미나 유럽에서는 법제화가 되어 있다. 그러나 우리나라에서는 건설분야에서 실무적용 및 법제화나 사용 지침이 마련되어 있지 않다. 또한 효과적인 비파괴검사의한 강도및 결함 추정을 위하여 반발경도 및 초음파속도법과 공시체 압축강도와의 다중상관계 분석에 의한 복합기술을 사용하기도 한다. 본고에서는 초기재령 및 기존 콘크리트 건축구조물에 대하여 응력파를 사용한 비파괴검사 방법들과 인공신경망을 이용하여 강도및 결함추정을 할 수 있는 기술 대하여 알아 보고자한다.