전도성 재료를 혼입한 시멘트 모르타르의 발열성능 및 전기적 특성에 관한연구

Abstract

얼마 전 국민들에게 큰 충격과 슬픔을 안겨준 경주리조트 붕괴사고는 지붕에 쌓여있던 눈의 하중이 주요 요인 중의 하나로 지목되었다. 이처럼 최근 잦은 이상기후로 인한 폭설로 축사 등의 구조물의 붕괴되고 도로의 결빙으로 인한 교통사고의 증가, 활주로 결빙으로 인한 비행기 이착륙의 어려움 등의 문제가 발생하고 있다. 이로인해 발열성능을 가진 새로운 콘크리트에 대한 사회적 관심이 증대되고 있다. 전도성 발열 콘크리트 연구에 주재료로 사용되고 있는 흑연은 가격대비 좋은 전기전도성능을 보이지만 작업성이 좋지 않고, 콘크리트 강도가 저하되며, 특히 발열 재현성에 있어 치명적인 단점을 보여 꾸준한 연구가 이루어지지 않고 있다. 본 연구 목적은 궁극적으로 발열 콘크리트 제품 상용화를 위해 발열 재현성의 문제를 해결하기 위한 기초적 자료를 제공하는 것이다. 이를 위해 흑연의 종류와 전도성 촉진재료, 발열금속의 유무에 따라서 전도성 발열 콘크리트의 발열특성과 재현성을 규명하고, 각 재료별 최적 전압을 측정하여 이들의 적용가능성을 파악하고 이를 통해 발열 온도 예측을 하고자 하였다.

1) 흑연류(FG, EG, CG)중에서 인상흑연(FG)를 혼입하는 것이 온도 발열과 재현성이 가장 좋았으며 최적 전압은 30V 이다.

2) 전도성 촉진재를 사용할 경우 니켈> 카본사> 산화아연 순으로 발열온도와 재현성이 좋으며, 니켈은 30V, 카본사는 10V에서 최적으로 사용가능 하였다.

3) 경제성 측면에서 인상흑연+구리 바를 사용할 경우 인상흑연+니켈 보다 단위면적당 약 15배 저렴한 것을 알 수 있었다.

4) 전압(V)과 전류(I)를 측정한 뒤 예측식 을 이용하면 목표 온도 도달시간을 예측가능하다.

5) AC 30V에서 인상흑연 + 구리 바 사용할 시 최적 전도성 발열 콘크리트를 만들 수 있을 것이다. 향후 연구에서는 이러한 재료를 이용하여 전도성 발열 콘크리트의 내구성이나 강도 측면을 연구가 필요할 것으로 판단된다.