한 번의 주파수 측정으로 콘크리트 동적 물성 파악

동아대학교 건설시스템공학과 전동호 교수 연구팀이 콘크리트의 여러 동적 물성을 비파괴 방식으로 자동 측정하는 다중모드 압전센싱 기술을 개발했다. 이 기술은 시멘트계 재료를 훼손하지 않고 상태를 살피면서 측정 결과를 실시간으로 확인할 수 있도록 설계됐다.

연구팀은 시멘트계 재료 표면에 압전센서를 부착한 뒤 한 차례의 주파수 측정으로 축방향 진동과 휨 진동 모드를 동시에 계측하는 방식을 구현했다. ‘다중모드 PZT 센싱 기술’로 명명된 이번 기술은 서로 다른 진동 모드를 각각 측정하던 절차를 하나의 측정 과정으로 통합했다.

콘크리트의 탄성계수와 푸아송비를 비롯한 동적 물성은 재료가 강성을 형성하는 정도와 양생 과정에서 진행되는 수화 상태를 평가하는 핵심 지표다. 내부 수분의 변화와 손상 상태를 파악하는 데도 활용되지만, 기존 공진시험은 진동 모드마다 별도 측정이 필요해 절차가 번거로웠다.

기존 물성 산정 과정에서는 푸아송비를 변하지 않는 일정한 값으로 가정하는 사례가 많아 측정 자동화와 실시간 모니터링에 제약이 있었다. 새 기술은 한 번의 주파수 측정에서 복수의 진동 모드를 함께 확보하는 방식으로 이런 한계를 보완했다. 연구 결과는 토목공학 분야 국제학술지 ‘Cement and Concrete Composites’에 게재됐다.