< PreviousMagazine of the Korea Concrete Institute 78 특집 4 | SPECIAL ARTICLES 멘트 공정 CO 2 배출량의 약 30 %를 차지한다. 따라서 클링커 소성 공정에서의 에너지 효율 증대는 온실가스 감축을 위한 매우 중요한 수단이며, 특히 예열기 및 냉 각기의 효율 향상이 중요하다. 예열기는 킬른(소성로)에 투입되기 전 혼합원료의 가열 및 효율적인 석회석 탈탄산을 목적으로 구축된 설 비이며, 대부분 다단 사이클론 하부에 보조 버너가 설 치된 NSP(New Suspension Preheater) 형태로 구성되 어 있다. 예열기는 1930년대 독일에서 연료 효율 증대 를 위해 최초로 설치된 이후 보조버너가 없는 SP 킬른 (Gas-Suspension Preheater)이 개발되었으며, 이후 보 조버너가 설치된 NSP 형태로 발전되어, 현재 대부분의 시멘트 킬른은 NSP 형태로 구축되어 있는 상태이다. 최근 해외에서는 예열기 내부에서 고온 공기와 혼 합원료의 열 교환율 증대, 가열원료의 역류현상 방지 등 예열기 소비 에너지 감소를 위한 연구 및 실증이 다수 추진되고 있는 상황이나, 국내의 경우 예열기 설 계 및 설치 관련 기술을 대부분 해외에 의존하고 있는 실정이다. 냉각기는 킬른에서 제조된 클링커를 급랭시켜 클링 커 품질 향상과 생산성 향상에 기여하고, 냉각기 내부 에서 고온의 클링커로부터 회수된 고온가스를 킬른과 예열기 등에 공급하는 설비로, 다양한 형태의 냉각기가 사용 중에 있다. 초기 냉각기는 킬른과 유사한 로터리 냉각기(Rotary cooler)가 사용되었으나, 이후 냉각기 효율 증대를 위해 Satellite cooler 및 Grate cooler 등으로 발전되었다. 최근 유럽에서는 클링커 품질 향상 및 열회수 효율 증대를 위해 열회수율 75 % 이상의 고효율의 냉각기 가 개발되어 보급중에 있다. FLS사의 Cross-bar 냉 각기, IKN사의 Pendulum 냉각기 및 독일 CPAG사의 ETA 냉각기의 경우가 대표적이며, 이와 같은 기술 개 발을 통해 기존 Grate 쿨러의 냉각효율 (< 70 %)은 크 게 개선되었다. 국내의 경우도 Cross bar cooler 등의 고효율 냉각기가 적용되고 있으나, 냉각기 설계 및 설 치 관련 기술의 경우도 원천 기술은 해외 의존하고 있 는 실정이다. 따라서, 예열기와 냉각기의 열효율 향상을 통한 시멘 트 산업의 온실가스 감축을 위해서는 국내 원천기술 개 발과 함께 설비 및 공정의 최적화 기술 개발이 이루어 져야 할 것으로 판단된다. (a) Rotary Kiln(b) SP Kiln(c) NSP Kiln 그림 5. 열효율 개선을 위한 킬른 예열기 발전 단계 (a) Rotary cooler(b) Satellite cooler(c) Cross bar cooler 그림 6. 열효율 개선을 위한 냉각기 발전 단계제 34권 1호 2022. 01 79 5. 맺음말 국내 시멘트 산업은 비약적인 국가 발전에 초석이 된 기간산업으로서 현재도 그 역할을 충실히 수행하고 있 다. 그러나 최근 지구환경 보전을 위한 탄소중립이 전 세계적인 패러다임으로 대두되면서 각 산업 부문은 보 다 높은 강도의 온실가스 저감 노력이 요구되고 있다. 특히 시멘트 산업은 온실가스 다배출 산업으로 분류되 고 있어 국가적인 탄소중립 목표를 달성하는데 매우 중 요한 산업분야라 할 수 있다. 시멘트 산업은 전형적인 장치 산업으로서 온실가스 저감을 위한 기존 공정의 개 선 및 효율화 기술 개발을 위해서는 대규모의 투자가 수반되어야 하며, 또한 실증 설비를 통해 개발 기술의 실효성 검증이 필요하다. 따라서 시멘트 산업의 온실가 스 저감을 위해서는 기존 연구개발 방식에서 벗어나 실 증 단계까지를 포함한 국가 R&D 지원이 필요하며, 이 를 위해 현재 시멘트 업계, 관련 정부기관 및 민간 단체 에서는 온실가스 저감을 위한 R&D 추진 전략을 구체 화 하고 있다. 향후 시멘트 산업의 탄소감축을 위한 연 구개발이 본격적으로 이루어지고 이를 통한 성과가 산 업에 확대 적용된다면 국가 탄소중립 목표 달성에 크게 기여할 수 있을 것으로 판단된다. 조성형 선임연구원은 한양대 학교에서 “스크린 프린트 기법으로 제작된 Cl-이온 침투 모니터링 부식 센서 개발에 관한 연구”에 대한 연구 로 석사학위를 취득하였으며, 2012 년 쌍용C&E(구 쌍용양회)에 입사 하여, 현재 기술연구소 시멘트콘크 리트연구팀 선임연구원으로 재직 중이다. 주로 콘크리트의 품질 및 시 멘트 성능평가 대한 연구를 수행하 고 있다. kurisuma@ssycne.co.kr 김경수 선임연구원은 울산과학 기술원에서 “Edge-functionalized graphene-like platelets as co- curing agents and nanoscale additives to epoxy resin”에 대한 연구로 석사학위를 취득하였으며, 2011년 쌍용C&E(구 쌍용양회)에 입사하여, 현재 기술연구소 시멘트 콘크리트연구팀 선임연구원으로 재 직 중이다. 주로 시멘트 제조기술 및 품질특성에 대한 연구를 수행하고 있다. kskim@ssycne.co.kr 박철 책임연구원은 건국대학 교에서 “산업부산물 사용 시 양생환 경에 따른 콘크리트의 공극구조 형 성 및 염소이온 이동 특성”에 대한 연구로 박사학위를 취득하였으며, 2005년 쌍용C&E(구 쌍용양회)에 입사하여, 현재 기술연구소 시멘트 콘크리트연구팀 책임연구원으로 재 직 중이다. 주로 콘크리트의 내구성 및 시멘트 품질 특성에 대한 연구를 수행하고 있다. chpark@ssycne.co.kr 임채용 수석연구원은 고려대 학교에서 재료공학을 전공 후 1997 년 쌍용C&E(구 쌍용양회)에 입사 하여 주로 시멘트 품질기술, 신제품 개발, 콘크리트 기술 개발 관련 연구 를 담당해왔으며, 현재 기술연구소 시멘트콘크리트연구팀 팀장으로 재 직하고 있다. limdrn@ssycne.co.kr 1. LEDS_REPORT_대한민국 2050 탄소중립 전략, 2020. 2. 에너지전환포럼, 대한민국 2050 탄소중립 달성을 위 한 부문별 전략 및 정책개발 연구, 2020. 3. 한국세라믹기술원, 세라믹정책포커스, 2021(6). 4. Cembureau, Cementing the European Green Deal(유럽시멘트협회 탄소중립 로드맵 2050) 5. 한국시멘트협회, CEMENT, Vol(226), 2021. 6. Morten Boberg Larsen, Alternative Fuels in Cement Production, 2007. 참고문헌 담당 편집위원 : 남정수(충남대학교) j.nam@cnu.ac.kr 김병일(서울과학기술대학교) bikim@seoultech.ac.kr 김홍섭(한국건설기술연구원) hongseopkim@kict.re.kr 정동혁(부산대학교) djung@pusan.ac.kr김재환 Jaehwan Kim 한국건설기술연구원 구조연구본부 수석연구원 기술기사 | TECHNOLOGY ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 80 전기 임피던스 활용 콘크리트의 특성 평가 및 기준 Evaluation & Criteria for Characteristics of Concrete using Electrical Impedance 1. 머리말 콘크리트는 현대사회에 중요한 건설재료 중 하나이며, 주위를 둘러보면 대부분의 시설물(도로, 다리, 건축물, 댐 등)들이 콘크리트를 사용하고 있다는 것을 쉽게 알 수 있다. 그리고 현재 이러한 시설물들의 노후화가 가속되고 있 다. 국내 시설물 통계연보에 따르면 2019년도 말 기준으로 30년 이상 경과한 시설물은 전체의 16.6%에 해당하며, 그 수는 기하급수적으로 증가할 것으로 예상하고 있다1). 그렇기 때문에 기존 시설물 점검/진단 방법은 분명한 한계 가 있고 이를 대체하기 위한 다양한 점검/진단 기술들이 한국건설기술연구원을 비롯한 국내외 여러 연구기관에서 개발되고 있다. 한편, 전기 임피던스 방법은 1980년대 후반부터 시멘트 재료의 특성 분석에 적용되기 시작하여2), 콘크리트의 미세 구조 분석 및 성능 평가 분야에 폭넓게 연구가 진행되고 있다. 전기 임피던스는 콘크리트 특성을 나타내는 다양한 영 향 인자들에 의해 영향을 받기 때문에 현장 적용성에는 많은 제약을 가지고 있다. 하지만 이러한 영향 인자들이 적절 하게 고려된다면, 콘크리트 시설물의 점검/진단 기술로서 활용성을 넓힐 수 있을 것으로 판단된다. 본고에서는 전기 임피던스를 활용한 콘크리트의 성능을 평가 방법 및 활용성에 대해 간략히 소개하고자 한다. 2. 콘크리트와 임피던스 2.1 임피던스 소개 임피던스는 교류회로에서의 전류가 흐르기 어려운 정도를 나타내는 것으로 복소수의 형태로 된다. 아래와 같은 식 의 형태로 크기와 위상을 갖는 벡터량이다. (1)제 34권 1호 2022. 01 81 여기서,: 임피던스 (Ω) : 임피던스의 실수부 (Resistance) (Ω) : 임피던스의 허수부 (Reactance) (Ω) : : 교류 주파수 (Hz) 측정된 임피던스 값은 일반적으로 주파수 응답에 따 른 실수부와 허수부를 각각의 축으로 해서 <그림 1>과 같이 나타내는데, 이를 Nyquist 선도라 한다. 콘크리트 의 경우에는 반호와 직선에 가까운 돌출부(a spur)가 나타나는데, 왼쪽 반호는 고주파수 구간으로 콘크리트 의 재료적 특성을 나타내며, 돌출부의 경우에는 전극 과 콘크리트 사이의 접촉면에서 발생하는 분극 현상에 의해서 나타난다. 2.2 콘크리트 재료적 특성이 반영된 임피던스 콘크리트는 시멘트계 재료, 물, 골재를 조합하여 액 상의 형태에서 고체 상태로 변화되는 수화반응이라 는 화학적 반응에 의해 경화가 진행된다. 경화 과정에 서 다양한 공극들이 형성하게 되고 그중에서도 콘크리 트 내에서 연결된 공극(Open pores)은 철근 콘크리트 구조물의 열화 인자들(염화물, 수분, 이산화탄소 등) 의 주요 이동 경로가 된다. 콘크리트의 수화 과정과 콘 크리트의 열화 과정들을 고려한다면, 이러한 과정들이 <그림 2>와 같이 전류를 인가할 경우 전류 흐름의 정 도와 유사하다는 것을 알 수 있다. 직류 전류와 다르게 교류 전류로 측정할 경우 시간의 흐름에 따라 전류 방 향을 바꿀 수 있기 때문에 재료적 손상 및 분극 현상을 최소화 할 수 있다. 2.3 콘크리트의 임피던스 측정 2.3.1 측정방법 콘크리트의 임피던스 측정은 전극의 수로 구분하면 2개, 3개, 4개 전극을 사용한다. 전극을 콘크리트에 매 립하는 형식과 콘크리트 표면에 접촉시키는 방법이 있 는데, 이때, 콘크리트 표면에 접촉할 경우에는 전극과 콘크리트 사이 계면에 발생될 수 있는 분극 현상이 발 생에 의한 측정 오류가 발생할 수 있다. 2.3.2 임피던스와 고유 비저항 측정된 임피던스를 콘크리트 재료적 고유 특성으로 나타내기 위해서는 고유 비저항(Resistivity) 또는 전기 전도도(Conductivity)로 변환이 필요하다. 이를 위해 아래의 식과 같이 기하학적 계수(Geometrical factor, )를 적용하게 되는데, (2) 그림 2. 콘크리트 대표적인 공극 유형 및 전류 인가를 위한 전극 배치 그림 1. 콘크리트에서 임피던스 응답 예시기술기사 | TECHNOLOGY ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 82 여기서, : 기하학적 계수 (= ) (m) 기하학적 계수는 <그림 2>와 같이 전류 인가 면적 과 길이가 명확할 경우 쉽게 계산이 되지만 그렇지 않 은 경우에는 해석적 방법이나 실험을 통해서 얻을 수 있다. 2.3.2 주파수 영역 임피던스는 교류전류에 의해 측정되는 값으로 주파 수에 따라 고유 비저항 또는 전기 전도도가 변화하게 되는데, 콘크리트 재료적 특성을 평가하는 데 있어서 직류전류(DC, Direct Current)에 의해 측정된 값을 추 출할 필요가 있다. 우선 주파수에 따른 고유 비저항의 변화는 <그림 3>과 나타나며 일정 주파수 범위에서 고유 비저항이 일정하게 유지되는 구간이 나타난다. 이 구간에서의 고유 비저항 값이 콘크리트 재료적 특성이라고 할 수 있다. 2.4 콘크리트에서 임피던스 영향인자 임피던스는 콘크리트 성능에 영향을 미치는 인자들 이외에도 다양한 영향인자에 의해 측정된 값이 영향을 받게 되는데, 그 중에서 대표적인 영향인자들(온도, 공 극수, 수화반응)에 대해서 나타내었다. 2.4.1 온도 전류의 흐름에 따라 결정되는 임피던스는 온도의 영 향에도 민감하게 반응한다. 특히 외부에 노출된 콘크 리트의 경우에는 외부 온도에 영향을 받기 때문에 콘 크리트의 임피던스를 측정하게 될 경우 이에 대한 보 정이 필요하다. 일반적인 경우, 온도의 보정은 w/b비 에 관계없이 0.035 ℃-1 값을 사용하여 아래의 식과 같 이 나타낼 수 있다 4). (3) 여기서, 또는 : 보정 전 또는 후 온도에서 고유비저항 또는 : 보정 전 또는 후 콘크리트 온도 : 온도 보정 계수 (= 0.035 ℃-1) 이와 다르게 온도 보정이 정밀하게 요구되는 경우에 는 활성화 에너지(Activation Energy)의 개념을 활용하 여 온도 보정을 할 수도 있다. 이 경우에는 온도의 변 화에 따른 콘크리트의 임피던스를 측정해야 하는 어려 움이 분명하게 존재한다. <그림 4>에서 살펴보면 온도 보정이 된 경우의 측정된 임피던스로부터 계산된 콘크 리트의 고유 비저항 값의 변동성이 보정 전에 비해 상 당히 작아지는 것을 알 수 있다. 2.4.2 시멘트 재료에 따른 공극수 콘크리트의 임피던스를 측정하는 데 있어서 중요한 그림 3. 주파수 및 콘크리트 재령에 따른 콘크리트 고유비저항 변화 예시 3) 그림 4. 측정된 콘크리트 고유 비저항 값의 온도 보정 예시 5) 제 34권 1호 2022. 01 83 것은 콘크리트에 전류를 흐르게 하는 것이다. 콘크리 트 공극에 존재하는 공극수가 바로 전류를 흐르게 하 는 중요한 역할을 하는데, 콘크리트의 공극수에는 다 양한 이온이 존재한다. 그리고 다양한 콘크리트 결합 재 종류에 따라 공극수에 존재하게 되는 이온 및 이온 농도가 다양하게 되고 그에 따른 전기 전도도 또는 고 유 비저항에 영향을 미치게 된다. 그렇기 다양한 콘크 리트의 고유 비저항을 비교하기 위해서는 이를 고려해 야 한다. 콘크리트 내 공극수의 전기 전도도를 측정하 기 위해서는 공극수를 콘크리트로부터 추출해야 하는 데 현재까지는 기술적 한계가 있어 해석적인 방법으로 유추하게 되는데, <그림 5>에서 보는 바와 같이, 공극 수의 전기 전도도는 콘크리트 재령 28일 이후에는 크 게 변화가 없는 것을 알 수 있다. 2.4.3 수화반응 콘크리트는 수화 과정을 거치면서 공극이 형성되 고 그에 따른 콘크리트 성능이 결정된다. 콘크리트 수 화 과정이 완료되기 위해서는 상당한 시간이 요구된 다. 그리고 플라이 애쉬나 고로 슬래그와 같은 시멘트 대체재를 사용한 경우에는 수화반응에 의한 콘크리트 의 임피던스 변화를 충분히 고려할 필요가 있다. 특히 임피던스를 활용하여 시간대비 콘크리트 성능 변화를 파악하기 위해서는 수화반응에 의한 콘크리트 임피던 스 변화를 고려해야 한다. 이전 연구 결과에 따르면 콘 크리트 임피던스로부터 추출한 콘크리트 고유 비저항 값 중 플라이 애쉬를 포함한 콘크리트 고유 비저항이 재령 300일이 지난 시점에서도 증가하는 것을 확인 할 수 있다5). 3. 임피던스를 통한 콘크리트 성능 평가 3.1 굳지 않은 콘크리트의 수화반응 평가 콘크리트는 수화반응을 거치면서 다양한 수화 생성 물들이 형성하는데, 초기 24시간 동안에 수화에 의한 화학적 반응이 가장 활발하게 나타난다. 이러한 수화 반응에 의해 형성되는 콘크리트의 미세구조 형성 및 수화반응에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 아 래의 그림에서 살펴보면, 시멘트와 물이 접촉된 순간부터 24시간 동안 시간에 따른 전기 전도도 변화를 임피던스 측정을 통해서 나 타낸 것이다. 크게 6개의 구간으로 구분되는 것을 확인 할 수 있다. 각각의 구간에서 수화반응 또는 수화물에 따라 전기 전도도 변화가 다양하게 나타나는 것을 확 인할 수 있다. 3.2 콘크리트 압축강도 콘크리트 압축강도는 콘크리트의 재료적 물성을 파 악하는데 가장 기본적인 변수로 사용되는 압축강도 측 정은 일반적으로 제작된 시험체를 압축강도 시험에 의 해 결정하게 되는데, 이를 위해서는 다수의 시험체 제 작이 필요하다. 하지만 임피던스 측정을 활용하게 되 면 아래와 같은 상관관계를 얻을 수 있다. 이를 활용한 그림 5. VCCTL 모델을 통한 시간에 따른 콘크리트의 공극수 고유 비저항 변화 3) 그림 6. 초기 재령 24시간 동안 콘크리트의 시간에 따른 전기 전도도 변화 6)기술기사 | TECHNOLOGY ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 84 다면 여러 개의 시험체 제작 없이 간단하게 시험체의 압축강도를 빠르게 유추할 수 있게 된다. 3.3 콘크리트의 내구성 철근 콘크리트 구조물 성능 평가에 중요한 요소 중 하나는 내구성능이다. 특히 피복 콘크리트의 내구성능 이 확보되지 않는다면 철근 콘크리트 구조물의 성능은 급격하게 저하될 수 있다. 이를 위해 임피던스를 활용 한 콘크리트의 내구성능을 평가 연구에 대해서 나타내 었다. 3.3.1 염화물 확산과 흡수 평가 염화물은 콘크리트 공극에 의해서 이동하게 되는데, 주요 이동 방법은 농도에 의한 확산과 수분 포화도에 의한 흡수가 대표적이라 할 수 있다. 기존의 염화물 확 산 및 흡수를 평가하기 위한 방법으로 여러 기준이 잘 마련되어 있지만, 파괴에 의한 방식이고 시간 및 노동 집약적인 작업이 요구되는 것이 현실이다. 이를 보완 하기 위한 방법으로 임피던스를 활용한 방법들이 제시 되고 있다. <그림 8>, <그림 9>에서 보면 염화물 확산 과 흡수에 따른 임피던스의 변화를 나타내었다. 3.3.2 동결융해 평가 콘크리트에는 수화물 이외에도 공극과 공극수가 존 재한다. 특히 겨울철에는 온도의 변화에 따라 반복적 인 동결융해가 발생하게 되는데 이 과정에서 콘크리트 내부에 미세균열이 발생하게 되고, 균열에 의한 콘크 리트 내구 성능 저하 문제가 발생하고 있는 실정이다. 하지만 콘크리트에서 어는점이나 융해점에 대해서는 아직 정확한 이해가 부족한 상태이다. 이를 정확하게 알 수 있다면 콘크리트의 동결융해를 예방하는데 효과 그림 8. 콘크리트 염화물 확산계수와 고유 비저항과의 관계 7) 그림 10. 콘크리트의 동결융해 과정에 따른 전기 전도도 변화 9) 그림 9. 콘크리트 염화물 흡수량과 전기전도도의 관계 8) 그림 7. 콘크리트 압축강도와 고유 비저항과의 관계 5)제 34권 1호 2022. 01 85 적일 수 있다. 아래 그림에서는 임피던스 측정을 통한 콘크리트의 동결융해 과정을 나타내었는데, 이를 활용 한다면 콘크리트의 어는점을 정확히 예측할 수 있다. 3.3.3 콘크리트 평가 모니터링 시스템 콘크리트 구조물에서의 구조 및 내구 성능을 평가하 기 위해 다양한 모니터링 평가 시스템을 구축의 필요 성이 강조되고 있는 시점에서 임피던스를 활용한 피복 콘크리트의 성능을 평가하기 위한 연구가 사례가 <그 림 11>과 같이 나타나 있다. 아래의 연구에서는 해안 환경에서 피복 콘크리트 내에 전극을 삽입하고 실시간 으로 임피던스를 측정하고 이를 바탕으로 콘크리트 내 로 염분 침투를 모니터링하고 있다. 4. 임피던스를 활용한 콘크리트 성능 평가 기준 임피던스를 활용한 콘크리트 성능 평가 연구는 오랫 동안 연구되고 있는 분야 중 하나이지만, 실용적인 측 면에서 많은 제약을 가지고 있었다. 하지만 측정 기술 의 발달과 연구 결과물들이 쌓이면서 현재는 전 세계적 으로 많은 관심을 가지고 있는 분야 중 하나이다. 현재 고유 비저항 값을 활용한 콘크리트의 철근 부식 저항성 과 내구성을 평가 기준에 대한 연구가 제시되었고, 유 럽 콘크리트 기준에서는 콘크리트 고유 비저항을 활용 한 콘크리트의 내구성 평가 기준을 제시하였다. 5. 맺음말 임피던스를 활용한 콘크리트의 성능 평가 기술이 실 용화되기 위해서는 여전히 많은 연구가 필요한 것은 분명하지만, 비파괴 기술로 빠른 응답 결과 및 다재다 능한 적용성은 콘크리트 분야에서 매력적이다. 특히, 노후 구조물의 유지관리에 대한 관심이 높아지는 시점 에서 비파괴 점검/진단 기술의 개발이 중요성이 강조 되고 있다. 이에 대한 일환으로도 이러한 기술에 대한 적용성 확장 및 실용성 향상을 위한 연구가 필요하다 고 판단된다. 1. 「2020 시설물 통계 연보」, 국토안전관리원, 2020. 2. McCarter, W.J., Garvin, N., Bouzid, N., “Impedance measurements on cement paste”, Journal of Materials Science Letters, Vol. 7, No. 10, pp. 1056-1057, 1988 . 3. Suryanto, B., Kim, J., McCarter, W.J., Starr, G., Aitken, M.W., “Assessing the performanec and transport properties of concrete using electrical property measurements”, Journal of Advanced Concrete Technology, Vol. 18, pp. 437-455, 2020. 4. McCarter, W.J., Chrisp, T.M., Starrs, G., Basheer, P.A.M., Blewett, J., “Field monitoring of electrical conductivity of cover-zone concrete”, Cement and Concrete Composites, Vol.27, No.7-8, pp. 809-817, 2005. 5. Kim, J., “Monitoring concrete performance under simulated and natural chloride environments”, PhD thesis, Heriot-Watt University, 2018. 참고문헌 담당 편집위원 : 남일우(한동대학교) namiru@handong.edu 그림 11. 임피던스 활용 피폭 콘크리트 모니터링 시스템 표 1. 콘크리트 고유 비저항에 따른 염화물 침투 저항성 분류 10) 분류콘크리트 비저항(Ω·m) 매우 우수 > 13.0 우수6.5-13.0 나쁨4.0-6.5 매우 나쁨 < 4.0기술기사 | TECHNOLOGY ARTICLE Magazine of the Korea Concrete Institute 86 김재환 수석연구원은 연세대 학교에서 학사과정 및 석사과정을 졸업하였고, 영국 Heriot-Watt대 학에서 콘크리트 공학 전공 박사 학 위를 취득하였다. 이후, 동 대학 및 한국건설기술연구원에서 박사후연 구원으로 재직하였고, 2021년부터 한국건설기술연구원 수석연구원으 로 재직하고 있다. 주 연구 분야는 교량 유지관리를 위한 콘크리트의 성능 평가 및 철근 콘크리트의 철근 부식 평가이다. jaehwankim@kict.re.kr 6. Taha, H.M., McCarter, W.J., Suryanto, B., Starrs, G., “Frequency- and Time-domain dependency of electrical properties of cement-based materials during early hydration”, Advances in Civil Engineering Materials, Vol. 6, No. 2, pp. 65- 83, 2017. 7. Sengul, O., “Use of electrical resistivity as an indicator for durability”, Construction and Building Materials, Vol. 73, pp. 434-441, 2014. 8. Kim, J., You, Y.J., “Evaluating the chloride absorption of unsaturated cover-concrete using electrical measurement”, KSCE Journal of Civil Engineering, https://doi.org/10.1007/s12205- 021-5138-8, 2021. 9. Kim, J., Suryanto, B., McCarter, W.J., “Conduction, relaxation and complex impedance studies on Portland cement mortars during freezing and thawing”, Cold Regions Science and Technology, Vol. 166, pp. 102819, 2019. 10. Alexander, M.G., Santhanam, M., Ballim, Y., “Durability design and specification for concrete structures—the way forward”, International Journal of Advances in Engineering Sciences and Applied Mathematics, Vol. 2, pp. 95-105, 2010. •저 자 : 한국콘크리트학회 •출판사 : 기문당 •발행일/Page : 2021.06.21 •정가(비회원가) : 68,000원 •회원할인가 : 54,400원(20%) 콘크리트 표준시방서 해설 이번 콘크리트표준시방서 해설서는 2021년 2월에 새롭게 고시된 콘크리트표준시방서의 내용에 대한 상세한 정 보를 제공하여 실무에 종사하는 기술자들의 이해를 돕고 시방서 활용의 편의성을 제공하기 위하여 발간하게 되었습 니다. 이 해설서는 새로 고시된 시방서의 각 조항에 대한 배경 및 필요성, 학술적 근거 및 적용범위, 제한사항 및 시방내 용의 변천사항 등에 대하여 상세히 기술하여 콘크리트 관련 실무기술자들의 이해를 돕고, 시방서 본문에서 언급하 지 못하는 세부사항에 대한 오해를 방지하고자 하였습니다. 또한, 고시된 시방서의 일부 오탈자 및 편집오류 등과 같은 경미한 사항에 대한 수정 및 보완을 통하여 사용자의 불편함을 해소하고자 하였으며, 각 조항과 관련된 우리 학회의 실무지침도 소개하여 실무 종사자에게 큰 도움이 될 것으로 사료됩니다. 도서 소개최지선 Jisun Choi 현대건설(주) 기술연구원 책임연구원 채흥묵 Heungmook Chae 현대건설(주) 부산 에코델타 2-3공구 현장 사업지원팀장 나옥빈 Okpin Na 현대건설(주) 기술연구원 책임연구원 이강호 Kangho Lee 현대건설(주) 토목설계실 책임연구원 송충선 Chungsun Song 현대건설(주) 부산 에코델타 2-3공구 현장 현장소장 공사기사 | CONSTRUCTION ARTICLE 제 34권 1호 2022. 01 87 150 MPa급 UHPC(Ultra-High Performance Concrete) 박스거더교 - 부산 에코델타시티 2-3공구 제8교 설계 및 시공 중심 Design and Construction for Ultra-High Performance Concrete Box Girder FootBridge 1. 머리말 UHPC(Ultra-High Performance Concrete)는 고강도, 고내구성, 고유동성을 확보한 재료로서 압축강도 120 MPa 이상, 인장강도 8 MPa 이상 발현 가능하다. 이러한 특성을 고려해 국내외에서 UHPC는 차세대 건설 신재료로 인식되고 있으 며 기술 개발 및 상용화가 추진되고 있다. UHPC를 활용하게 되면 구조물 단면의 슬림화 설계가 가능하고, 철근, 강연선, 교량의 케이블 등 보강재를 최소화하여 중량감소 및 경제성을 확보할 수 있으며, 향후 소규모 구조물 뿐만 아니라 교량 상부 및 건축 구조물 등 규모가 큰 구조물에도 활용이 가능하다. 150 MPa 이상의 구조물로는 선유도 보도교, 춘천대교 시 공사례가 있으며, 건축물 외장패널, 조경구조물, 3D 프린팅 재료로 적용 실적이 확대되고 있다. 부산 에코델타시티 2단계 3공구 조성 공사는 토공, 연약지반 처리, 배수공, 교량공, 하천공, 포장공을 포함한 조성 사업 으로 교량공에는 하천교량 2개소, 주운수로교 11개교, 보도육교 2개소를 포함하고 있다. 본고에서는 보도교 중 하나인 제 8교는 150 MPa급 UHPC를 적용한 변단면 박스거더교의 설계 및 시공에 대해 소개하고자 한다<그림 1>. 2. UHPC 박스거더 보도교 설계 제8교는 교량연장 72 m, 폭 6.1 m의 세계 최장 변단면 박스거더 보도교로 단부형고 축소(1.4 m → 0.75 m) 및 제방도로 통과높이(2.5 m 이상)를 확보하고자 150 MPa급 UHPC를 적용하였다. 유지관리에 유리하도록 중앙 교각을 삭제하고 유 그림 1. UHPC 박스거더 보도교Next >