콘크리트 캔버스를 이용한 군시설물 콘크리트의 방호성능 향상에 관한 실험적 연구

Abstract

우리군과 북괴군이 2km 내외 GOP 및 GP에서 경계 태세를 유지하고 있으며 1㎡ 내외의 작은 콘크리트 블록 초소 안에서 몸을 보호 받고 있다. 하지만 이러한 콘크리트 블록 초소는 적의 총탄 등에 의한 충격 및 파편 등에 의해 군 방호 구조물로tj의 역할을 하기 에는 어려운 실정이다. 전·배면 파괴에 의한 파편 피해와 관통에 의한 피해 나타난다. 이로 인해 콘크리트나 콘크리트 블록으로 이루어진 초소 내 있는 초병들은 관통이 되지 않았을시에는 배면파괴에 의한 파편에 생존성에 위협을 항시 받고 있다. 우리군은 이러한 문제점을 해결하기 위해 일반적으로 방호 설계기준을 강화하여 단순하게 시설물을 구성하는 콘크리트의 두께를 증대시키거나 내외부에 충격 완충용 모래주머니 등을 적용하고 있다. 부재의 두께를 증가시키는 방법은 실내공간 활용성을 저하로 이어지기 때문에 적절한 방법이라고 볼 수 없다. 이러한 문제로 기존에 콘크리트 구조물의 방호성능 향상에 대한 연구 중 강섬유 두께가 증가할수록 콘크리트 표면에서 육안과 CAD로 활용하여 크랙을 그려보고 관찰된 크랙의 수가 감소하는 것으로 나타났다. 강섬유 1% 혼입 콘크리트의 경우 보통콘크리트와 유사한 경향을 보이고 있으며 콘크리트 캔버스를 적용하지 않은 시험체에서는 관통이 일어났다. 강섬유 1% 혼입 콘크리트에서도 콘크리트 캔버스 두께가 증가할수록 육안으로 보이는 균열 수가 감소하였으며 같은 콘크리트 재료 물성 보강에 따른 연구가 진행되고 있다. 하지만 이는 소규모의 방호시설 등의 신축 시 적용이 어렵고 또한 기존 방호시설물에 대한 대책으로는 어려울 것으로 판단된다. 이에 본 연구는 콘크리트 부재 두께를 유지하면서 방호성능 향상을 목적으로 콘크리트 캔버스를 적용하여 1차 충격 흡수, 전·배면 파괴 감소, 균열손상 저감, 에너지 소산능력 증가 등을 향상시켜 군사 시설물들의 방호성능 확보를 하는 것이 목적이다. 본 연구는 콘크리트 캔버스를 적용한 콘크리트의 방호 성능평가를 위해 보통강도콘크리트, 섬유보강콘크리트 (1.0, 2.0 vol.%) 및 초고강도 콘크리트를 사용하였으며 각 콘크리트에 두께 0, 5, 10, 15mm의 콘크리트 캔버스를 부착하였다. 콘크리트 종류와 콘크리트 캔버스 두께의 따른 내충격 성능 평가를 위하여 시험체 크기 300 × 300 × 50mm (가로×세로×두께) 제작하였으며, k-2 소총 구경 5.56mm로 25M 거리에서 실 사격 하였다. 연구 결과 섬유를 혼입 하지 않은 보통 콘크리트의 경우 콘크리트 캔버스를 적용하지 않은 시험체에서는 관통이 일어났다. 강섬유 2% 혼입 콘크리트의 경우 강섬유 1% 혼입 콘크리트와 유사한 경향을 보이고 있으며 콘크리트 캔버스를 적용하지 않은 시험체 에서는 관통이 일어났다, 강섬유 1%혼입 콘크리트 보다 표면파괴와 균열 수가 감소하였다. 고강도 콘크리트의 경우 모든 시험체에서 관통되지 않았으며 보통 콘크리트 및 강섬유 혼입 콘크리트에 비해 표면파괴가 현저히 감소하였다. 또한 고강도 콘크리트에 콘크리트 캔버스 두께 15mm를 적용하였을시 배면 파괴가 유일하게 일어나지 않았다. 이는 콘크리트 캔버스가 콘크리트 표면에 적용 되었을시 에너지 분산 효과 즉 탄의 회전수를 미리 콘크리트 캔버스에 마찰과 저항하여 콘크리트의 충격이 그만큼 감소가 되고 콘크리트의 인장변형을 감소시키는 것으로 사료된다. 이후 연구에서는 캔버스의 섬유매트리스 구조 및 내부 재료 변화 등으로 방호성능을 향상을 위한 연구가 필요 할 것이다.