연구배경
- 콘크리트는 강알칼리 환경이며 조성될 때 내부에서 인장력을 포함한 물리적 스트레스를 겪습니다.
- 이런 환경에서 정확한 측정값을 보이는 안정적 센서 시스템을 구현하는 것은 매우 어려운 일입니다.
- 부식은 여러 열화인자를 만들어내는 복합적인 열화 현상이기 때문에 하나의 열화인자 모니터링으로는 내구성 평가지표로 이용되기에 부적합했습니다.
뭘 개발했나?
- 성균관대학교 신소재공학부 김선국 교수 연구팀이 한양대학교 건축학부 건축공학전공 이한승 교수 연구팀과 협력해 콘크리트 내부에서 작동하는 색변화 광학 기반의 건축물 내구성 평가 시스템을 구축했습니다.
- 이번 연구는 <Advanced Materials>에 게재됐습니다.
어떻게 조사했나?
- 연구팀은 콘크리트 부식을 유발하는 대표적인 열화인자인 염화이온과 pH를 감지하는 다기능 모니터링 기술을 구현했습니다.
- 연구팀은 Side-emitting Optical Fiber(SOF), 외부 인자에 특이적으로 반응해 색변화를 보이는 막, PI 유연기판 위에 구성된 IGZO 포토트랜지스터 어레이를 겹겹이 쌓아서 만드는 특이 구조를 이용했습니다.
특이한 점은?
- SOF의 측면으로부터 조사된 빛의 강도를 최외각에 위치한 IGZO 포토트랜지스터 어레이에서 얻어냅니다.
- 이때 조사광은 SOF와 유연포토트랜지스터 어레이 사이에 위치하는 색 변화막에 의해 흡수되거나 반사되고 최종적으로 포토트랜지스터는 막을 투과한 투과광량을 감지합니다.
- 따라서 외부 환경이 변화해 염화이온 농도가 증감되거나 pH변화가 유발되는 지시막의 색 변화가 포토트랜지스터가 감지하는 투과광량을 변화시켜 해당 인자에 대한 정보를 전기 신호로 얻어내게 됩니다.
이 연구가 왜 중요할까?
- 이번 연구는 건축 구조물 주조 시 콘크리트 내부에 매립해 고안정, 고정밀, 다기능을 모두 만족하는 차세대 내구성 평가시스템으로 구현될 수 있습니다.
"본 연구가 기존 내구성 평가 시스템의 한계점을 타파하고 고안정, 고감도, 다기능의 차세대 스마트 건축물 내구성 평가 시스템으로 도약할 수 있을거라 기대합니다"
-김선국 교수-
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