콘크리트, 철근 비파괴검사(NDT) 파헤치기(건물안전검사, 철근누락검사)

1. 건물 안전검사 방법(파괴검사, 비파괴검사)

일반적으로 건물의 안전성은 콘크리트의 강도, 철근 배근, 철근 부식, 구조물 변형 등을 조사하여 평가한다.

콘크리트 강도는 적정한지, 철근 배근은 적정한지, 철근은 녹슬지 않았는지, 변형된 것은 없는지 등

이미 지어진 건물이 안전한지 확인하는 방법은 어떠한 것들이 있을까?

 

준공된 건물의 안전과 성능을 검사하는 방법은 크게 파괴검사와 비파괴검사로 구분된다.

 

파괴검사(Destructive Testing)는 구조물 코어(Core)부의 샘플(Sample)을 채취하여 콘크리트 강도와 철근 안전성 등을 확인하는 방법이다. 직접 건물에서 샘플을 채취하여야 하기 때문에 구조물에 부정적 영향(변형, 결함 등)을 미칠 수 있어 대부분 사용하지 않는 방식이다.

 

비파괴검사(Non-Destructive Testing)는 물리적 에너지를 이용하여 안전성, 결함여부 등을 확인하는 방식으로 구조물에 직접적인 영향을 미치지 않아 다양한 구조물(건물, 교량, 철구조물 등)에 사용되고 있는 방식이다.

 

2. 비파괴검사(NDT) 장점과 의의

비파괴검사(NDT)의 장점으로 첫째, 건물 샘플 채취과정이 없기 때문에 측정 위치에 국한이 없다. 파괴검사보다 다양한 위치, 보다 넓은 범위에서 안전검사가 이루어질 수 있어 경제적이다.

둘째, 비파괴검사는 콘크리트의 강도(압축, 휨, 인장 등), 두께, 변위, 변형, 균열 등을 확인할 수 있으며 철근의 위치, 직경, 피복두께, 변형, 부식 등 구조물 전반에 대한 내구성과 안전성 검사가 가능하다. 파괴검사에서 얻기 힘든 다량의  정보들을 얻을 수 있어 효율적이며 정보활용성이 높다.

 

비파괴검사의 의의는 지어진 구조체의 다양한 정보를 검사하여 안전성과 결함여부를 지속적으로 확인할 수 있다는 것이다. 이를 통해 구조적 결함은 개선하고, 강성은 보강함으로써 유지관리를 철저하게 하여 구조물의 내구연한을 늘릴 수 있다. 또한 구조물 부식, 강도부족으로 인한 붕괴사고 등 안전 재해에 선제적으로 대응할 수 있어 검사의 효용가치가 높다.

 

 

3. 비파괴검사 방법

비파괴검사는 크게 콘크리트 강도 측정 비파괴검사와 강도 이외 측정 비파괴검사로 나눌 수 있다.

 

A. 콘크리트 강도 측정 비파괴검사

콘크리트 강도 측정 비파괴검사는 타격법(슈미트해머법), 진동법(초음파법), 매튜리티법 등이 대표적이다.

 

   ① 타격법=슈미트해머법(Schmidt Hammer Test)

콘크리트 표면을 해머로 타격하고 이에 대한 반발정도를 구하여 강도를 측정한다.

평활면의 가로 4개, 세로 5개 교점부 20개에 대해 연직방향으로 타격하여 측정값을 산술평균한다. 측정방법이 간단하여 현장에서 많이 사용되지만 타격조건에 따라 결과값의 차이가 크기 때문에 검사의 신뢰성은 떨어진다.

 

   ② 진동법(초음파법)

초음파가 콘크리트 배합, 함수율, 철근배근 등에 따라 속도가 달라지는 원리를 이용한다.

주파수가 50~100kHz의 초음파를 이용하여 투과 속도로 콘크리트 강도, 균열상태 등을 추정한다. 정확도가 높지 않아 타격법(슈미트해머법)과 혼합하여 많이 사용되고 있다.

 

   ③ 적산온도법=매튜리티법((Maturity Test)

적산온도법은 콘크리트 강도가 타설 직후 온도와 경과시간으로 발현되는 원리를 이용한 검사방법이다. 

적산온도 측정은 구조체에 열전대를 매립하여 자동기록화 하거나 간단한 기구를 작은 구멍에 삽입해 적산온도를 추정한다. 

 

B. 강도 이외 측정 비파괴검사

콘크리트 강도 이외를 측정하는 비파괴검사는 전자파(마이크로파), 방사선, 적외선 등이 대표적이다.

 

   ① 전자파(마이크로파) 비파괴검사

'순살 아파트'로 논란이 되고 있는 건물 기둥 철근누락 여부, 철근 부식 등을 검사하는데 주로 사용되는 방식이다.

전자파가 전기적 특성이 서로 다른 물질의 경계에서 반사파를 만들어내는 성질을 이용한다.

반사파 영상을 통해 전파 속도, 시간 차이 등을 측정한다. 주로 철근의 수직-수평 위치를 확인해 배근 상태를 검사하고

철근 지름, 변형, 부식, 피복두께 등을 확인한다.

 

   ② 방사선 비파괴검사

X선과 감마선을 이용하여 건물 내부를 투과촬영하여 철근 위치를 파악한는 방식이다.

X선이 감마선보다 투과력은 약하나 사진작용, 형광작용 등이 잘 이루어져 선명한 사진을 얻어낼 수 있다.

따라서 휴대용 콘크리트 검사에서는 주로 X선을 사용하고, 콘크리트 두께가 45cm를 넘어가면 감마선을 사용한다.

 

   ③ 적외선을 이용한 비파괴검사

물체로부터 방출되는 적외선을 측정하여 물체 온도를 파악하고 구조체의 누수 여부, 균열 깊이 등을 추정한다.

콘크리트 표면의 박리부 온도변화와 건전부 온도변화의 차이를 비교하여 구조체 내부 균열의 깊이, 내부결로 여부 등을 확인하는데 사용한다.