KR101136295B1 - 교량 슬래브의 상태 평가 시스템 및 그 방법 - Google Patents

교량 슬래브의 상태 평가 시스템 및 그 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명에 의하면, 교량의 콘크리트 구조물(200)로 전자기파를 방사하여 수신하기 위한 전자기파 송수신부(10), 전자기파 송수신부(10)에 의하여 방사된 전자기파의 송수신 시간을 측정하여 콘크리트 구조물(200) 내부에 배근된 철근의 깊이를 측정하여 철근의 깊이에 대한 데이터를 생성하기 위한 철근깊이 데이터를 추출하기 위한 진폭 데이터추출부(30), 전자기파 송수신부(10)에 의하여 송수신된 전자기파에 대하여 콘크리트 매질에서의 진폭 감쇠에 대한 데이터를 저장하기 위한 데이터저장부(40), 진폭 데이터추출부(30)에 의하여 추출된 전자기파의 진폭에 대하여 철근깊이 데이터생성부(20)에 의하여 생성된 철근(224)의 깊이의 데이터에 대응하여 데이터저장부(40)에 저장된 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값을 차감하여 전자기파의 진폭값을 보정하기 위한 데이터 보정부(50), 및 데이터 보정부(50)에 의하여 보정된 전자기파의 진폭 변화에 대하여 임계 진폭 변화 값 이상인지 여부에 따라 콘크리트 구조물(200)의 열화 여부로 판별하기 위한 열화 판별부(60)를 포함하는 교량 슬래브의 상태 평가 시스템이 제공된다.

Description

교량 슬래브의 상태 평가 시스템 및 그 방법{Condition evaluation system of bridge slab and method thereof}
본 발명은 전자기파를 이용하여 교량의 슬래브에 대한 상태를 평가하는 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자기파를 이용하여 교량 슬래브의 열화상태를 판단함에 있어서 교량 슬래브를 구성하는 철근과 콘크리트로 이루어진 구조물에 대하여 시공시 콘크리트층 내의 철근과 콘크리트 상층 사이의 두께가 설계시와 다르기 때문에 발생하는 오차를 제거하여 교량 슬래브의 열화여부를 정확하게 판단할 수 있는 교량 슬래브의 상태 평가 시스템에 관한 것이다.
교량 슬래브는 교각 사이에 위치하기 때문에 슬래브의 공용 하중에 의하여 상시 진동이 발생할 뿐만 아니라 차륜과 슬래브 사이의 마찰에 의하여 교량 슬래브에 균열이 일어나는 현상이 발생된다. 이러한 균열 속으로 강수에 의한 물이나 제설 염화물이 침투하여 균열 현상을 가속화하여 구조물의 손상 및 붕괴사고를 유발하는 문제점이 있다. 이러한 손상 및 사고를 미연에 방지하기 위하여 전자기파를 이용하여 교량 슬래브 매질의 유전율과 감쇠가 일정한 기준에 해당하는지를 판단함으로써 교량 슬래브의 열화여부를 판단하는 기술이 특허 제972563호에 의하여 개발되었다.
특허 제972563호에 의하면 교량 슬래브의 열화여부를 판단하는 인자인 교량 매질의 유전율 및 감쇠에 대하여 교량 슬래브인 콘크리트에 매설된 배근 철근의 깊이에 상관없이 획일적으로 일정한 기준값에 도달하였는지로 교량의 상태를 평가하고 있다.
그러나 일반적으로 작업현장에서 설계기준에 의하여 슬래브의 철근을 정확한 깊이에 배근하는 것이 어렵기 때문에 설계 깊이 대비 20-30% 또는 그 이상의 오차를 가지는 경우가 일반적으로 발생되고 있기 때문에 설계기준에 따라 배근되었다는 가정하에 교량 슬래브의 유전율 값 또는 감쇠를 측정에 하여 특허 제972563호처럼 이를 교량 슬래브의 열화여부를 판단할 경우 현장에서 설계 기준과 다른 배근으로 인하여 부정확한 판단이 이루어지는 문제점이 있다. 이와 관련하여 도 1과 도 2를 참조하면서 설명하기로 한다.
도 1a는 교량 슬래브에 있어서 전자기파를 이용하여 상부 철근의 실제 피복두께를 예시적으로 측정한 개략적인 다이어그램이며 도 1b는 도 1a에 있어서 각 위치에 대한 실제 열화상태의 분포를 개략적으로 나타낸 다이어그램이며, 도 2는 도 1에 있어서 상부 철근의 실제 피복두께를 고려하지 않은 경우 전자기파를 이용한 슬래브의 감쇠 값에 따른 열화 위치를 나타낸 다이어그램이다.
먼저, 도 1a에 도시된 바와 같이, 종래 전자기파를 이용하여 교량 슬래브의 상부 철근의 피복 두께를 측정하였다고 가정하자. 도 1a에 있어서, 설계 피복 두께가 9cm일 때, 실제 시공시 예를 들어 1차로의 A, B 및 C 지점과 갓길의 G와 H 지점에서 상부 철근의 피복 두께가 약 11cm이고 2차로의 D, E 및 F 지점에서 상부 철근의 피복 두께가 약 8.5cm이며 그 이외의 영역(I)에서 상부철근의 피복 두께가 약 9cm 전후라고 가정하자. 이 때, 종래 전자기파의 감쇠를 이용한 슬래브의 열화 상태를 평가하는 방법에 의하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 1차로와 갓길의 A, B, C, G 및 H 지점의 영역은 상부 철근의 피복 두께가 다른 지점의 영역(I)의 상부 철근의 피복 두께에 비하여 크기 때문에 전자기파의 진폭 감쇠가 일반적인 경우보다 크게 되어 특허 제972563호의 감쇠의 값에 따른 평가에 있어서 1차로와 갓길의 A, B, C, G 및 H 지점의 영역이 실제와 다르게 열화 영역으로 판단되는 문제점이 있다. 즉, 종래의 전자기파를 이용한 경우에 도 1b의 실제 열화영역(EF) 이외에 설계보다 깊게 매설된 상부철근의 깊이로 인하여 도 2에 도시된 바와 같이, 1차로의 실제 비열화영역(ABC)과 갓길의 실제 비열화영역(GH)도 열화영역으로 판단되는 문제점이 있다.
따라서 설계기준과 다른 현장의 철근 시공에 따라 발생하는 문제점을 해결하기 위한 기술의 개발이 필요한 실정이다.
따라서 본 발명의 목적은 교량 슬래브의 철근의 설계 배근과 상이한 현장의 실제 배근에 관계없이 교량 슬래브의 상태를 정밀하게 측정할 수 있는 시스템과 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 교량의 콘크리트 구조물(200)로 전자기파를 방사하여 수신하기 위하여 전자기파 송수신부(10), 전자기파 송수신부(10)에 의하여 방사된 전자기파의 송수신 시간을 측정하여 콘크리트 구조물(200) 내부에 배근된 철근의 깊이를 측정하여 철근의 깊이에 대한 데이터를 생성하기 위한 철근깊이 데이터생성부(20), 전자기파 송수신부(10)에 의하여 수신된 전자기파의 진폭값 변화에 대한 데이터를 추출하기 위한 진폭 데이터추출부(30), 전자기파 송수신부(10)에 의하여 송수신된 전자기파에 대하여 콘크리트 매질에서의 진폭 감쇠에 대한 데이터를 저장하기 위한 데이터저장부(40), 진폭 데이터추출부(30)에 의하여 추출된 전자기파의 진폭에 대하여 철근깊이 데이터생성부(20)에 의하여 생성된 철근(224)의 깊이의 데이터에 대응하여 데이터저장부(40)에 저장된 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값을 차감하여 전자기파의 진폭값을 보정하기 위한 데이터 보정부(50), 및 데이터 보정부(50)에 의하여 보정된 전자기파의 진폭 변화에 대하여 임계 진폭 변화 값 이상인지 여부에 따라 콘크리트 구조물(200)의 열화 여부로 판별하기 위한 열화 판별부(60)를 포함하는 교량 슬래브의 상태 평가 시스템이 제공된다.
여기서, 전자기파 송수신부(10)는 차량의 주행방향을 따라 반사된 연속적인 전자기파를 송수신하는 것이 바람직하다.
또한, 철근깊이 데이터생성부(20)는 전자기파 송수신부(10)에 의하여 방사되어 송신되는 전자기파의 송수신 시간을 측정하여 철근(224)의 깊이에 대한 데이터를 생성하는 것이 바람직하다.
또한, 진폭 데이터추출부(30)는 전자기파 송수신부(10)에 의하여 콘크리트 매질 내에서 전자기파의 감쇠에 의하여 발생되는 전자기파의 진폭값의 변화(dB)를 추출하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 전자기파의 진폭값의 변화(dB)는 콘크리트 매질 내에 있는 상부의 철근(224)에서 반사된 전자기파의 진폭을
Figure 112011071473277-pat00001
이라 할 때 콘크리트 매질 내에서 감쇠된 진폭 값
Figure 112011071473277-pat00002
로 주어지는 것이 바람직하다.
또한, 데이터저장부(40)는 전자기파 송수신부(10)에 의하여 방사된 전자기파가 콘크리트 매질을 투과하여 반사하는 경로에 있어서 상부 철근(224)까지의 콘크리트 매질의 두께
Figure 112011071473277-pat00003
에 비례하여 감쇠되는 전자기파의 진폭
Figure 112011071473277-pat00004
에 관한 데이터가 미리 저장되는 것이 바람직하다.
또한, 데이터 보정부(50)는 진폭 데이터추출부(30)에 의하여 추출된 전자기파의 진폭
Figure 112011071473277-pat00005
에 대하여 철근깊이 데이터생성부(20)에 의하여 생성된 철근(224)의 깊이의 데이터에 대응하여 데이터저장부(40)에 저장된 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값
Figure 112011071473277-pat00006
을 차감하여 전자기파의 진폭값을 보정하는 것이 바람직하다.
또한, 데이터 보정부(50)는 건전한 부분에서의 선형회귀분석값에 의하여 콘크리트 매질에 대한 전자기파의 진폭 감쇠에 대한 추세선에 대한 데이터를 구한 후에 추세선에 대한 기울기가 0이 되도록 전자기파의 진폭 감쇠에 대한 데이터를 변환시켜 보정하는 것이 바람직하다. 이 때 건전한 부분은 콘크리트 매질 내에서 전자기파의 최대 진폭 감쇠 범위의 상위 20% 이내의 값을 가지는 부분이다.
또한, 열화 판별부(60)는 데이터 보정부(50)에 의하여 보정된 전자기파의 진폭값에 관한 데이터에 있어서 진폭의 변화에 대하여 임계 진폭 변화 값 이상인지 여부에 따라 콘크리트 구조물(200)의 열화 여부로 판별하는 것이 바람직하다.
본 발명의 다른 일면에 의하면, 콘크리트 매질에서의 전자기파 진폭의 감쇠에 대한 데이터를 저장하는 제1 단계, 교량의 콘크리트 구조물(200)로 전자기파를 방사하여 수신하는 제2 단계, 콘크리트 구조물(200)의 철근으로부터 반사된 전자기파의 송수신 시간을 측정하여 콘크리트 구조물(200) 내부에 배근된 철근의 깊이를 측정하여 철근의 깊이에 대한 데이터를 생성하는 제3 단계, 전자기파 송수신부(10)에 의하여 수신된 전자기파의 진폭값에 대한 데이터를 추출하는 제4 단계, 진폭 데이터추출부(30)에 의하여 추출된 전자기파의 진폭에 대하여 철근깊이 데이터생성부(20)에 의하여 생성된 철근(224)의 깊이의 데이터에 대응하여 데이터저장부(40)에 저장된 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값을 차감하여 전자기파의 진폭값을 보정하는 제5 단계, 및 보정된 전자기파의 진폭값에 대하여 임계 진폭 변화 값 이상인지 여부에 따라 콘크리트 구조물(200)의 열화 여부로 판별하는 제6 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
따라서 본 발명에 의하면 교량 슬래브의 철근의 설계 배근과 상이한 현장의 실제 배근에 관계없이 교량 슬래브의 상태를 정밀하게 측정할 수 있다.
도 1a는 교량 슬래브에 있어서 전자기파를 이용하여 상부 철근의 실제 피복두께를 예시적으로 측정한 개략적인 다이어그램이다.
도 1b는 도 1a에 있어서 각 위치에 대한 실제 열화상태의 분포를 개략적으로 나타낸 다이어그램이다.
도 2는 도 1에 있어서 상부 철근의 실제 피복두께를 고려하지 않은 경우 종래 전자기파의 감쇠를 이용한 슬래브의 열화 상태를 평가하는 방법에 의한 상부 철근 위치에서의 감쇠 값에 따른 열화 위치를 나타낸 다이어그램이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템의 블록도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템이 적용되는 도로의 구조물에 대한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템의 전자기파 송수신부에의하여 방사된 전자기파가 교량에 이용되는 포장이 있는 콘크리트 구조물의 각 물질의 경계면으로부터 반사되는 반사파를 나타낸 단면도이다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템에 있어서 콘크리트 매질 내의 상부철근의 위치와 전자기파 신호의 감쇠 관계를 예시적으로 나타낸 그래프이다.
도 6b는 도 6a에 대한 전자기파 신호의 진폭값에 대한 데이터를 건전한 부분에서의 선형회귀분석값에 의한 추세선의 기울기가 0이 되도록 변환하여 보정한 데이터를 나타낸 그래프이다.
도 7a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템에 있어서 콘크리트 매질 내의 상부철근의 위치와 전자기파 신호의 감쇠 관계를 다른 예시로 나타낸 그래프이다.
도 7b는 도 7a에 대한 전자기파 신호의 진폭값에 대한 데이터를 건전한 부분에서의 선형회귀분석값에 의한 추세선의 기울기가 0이 되도록 변환하여 보정한 데이터를 나타냄에 있어서 콘크리트 매질이 양호한 경우를 나타낸 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템에 대하여 상세히 설명하기로 한다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템의 블록도이며, 도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템이 적용하는 도로의 구조물에 대한 단면도이며, 도 5는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템의 전자기파 송수신부에 의하여 방사된 전자기파가 교량에 이용되는 콘크리트 구조물의 각 물질의 경계면으로부터 반사되는 반사파를 나타낸 단면도이다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템은 교량의 콘크리트 구조물(200)로 전자기파를 방사하여 수신하기 위하여 전자기파 송수신부(10), 전자기파 송수신부(10)에 의하여 방사된 전자기파의 송수신 시간을 측정하여 콘크리트 구조물(200) 내부에 배근된 철근의 깊이를 측정하여 철근의 깊이에 대한 데이터를 생성하기 위한 철근깊이 데이터생성부(20), 전자기파 송수신부(10)에 의하여 수신된 전자기파의 진폭값의 변화에 대한 데이터를 추출하기 위한 진폭 데이터추출부(30), 전자기파 송수신부(10)에 의하여 송수신된 전자기파에 대하여 콘크리트 구조물(200)의 콘크리트 매질에서의 진폭 감쇠에 대한 데이터를 저장하기 위한 데이터저장부(40), 진폭 데이터추출부(30)에 의하여 추출된 전자기파의 진폭에 대하여 철근깊이 데이터생성부(20)에 의하여 생성된 철근(224)의 깊이의 데이터에 대응하여 데이터저장부(40)에 저장된 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값을 차감하여 전자기파의 진폭값을 보정하기 위한 데이터 보정부(50), 데이터 보정부(50)에 의하여 보정된 전자기파의 진폭 변화에 대하여 임계 진폭 변화 값 이상인지 여부에 따라 콘크리트 구조물(200)의 열화 여부로 판별하기 위한 열화 판별부(60), 및 이들을 제어하기 위한 제어부(70)로 이루어진다.
여기서, 전자기파 송수신부(10)는 콘크리트 구조물(200)의 일정 깊이를 투과할 수 있는 전자기파를 방사하여 수신하기 위한 송수신 안테나를 구비하며 차량에 탑재되어 차량의 이동에 따라 전자기파의 연속적인 송수신이 이루어진다. 그에 따라 차량의 주행방향을 따라 반사된 연속적인 전자기파의 데이터를 얻을 수 있다.
한편, 철근깊이 데이터생성부(20)는 전자기파 송수신부(10)에 의하여 방사되어 송신되는 전자기파의 송수신 시간을 측정하여 철근(224)의 깊이에 대한 데이터를 생성한다.
도 5에 도시된 바와 같이, 전자기파 송수신부(10)에 의하여 송수신된 전자기파에 대한 콘크리트 구조물(200)로부터의 반사는 반사와 투과의 법칙을 이용하면 다음과 같다.
Figure 112011071473277-pat00007
Figure 112011071473277-pat00008

여기서, 전자기파의 속도
Figure 112011071473277-pat00009
이며,
Figure 112011071473277-pat00010
= 공기와 아스팔트(210)의 경계면(212)에서의 반사된 전자기파의 진폭,
Figure 112011071473277-pat00011
= 입사된 전자기파의 세기로서 평평한 강판에서의 반사된 전자기파의 진폭,
Figure 112011071473277-pat00012
=공기와 아스팔트(210)의 경계면(212)에서의 반사계수,
Figure 112011071473277-pat00013
=아스팔트(210)와 콘크리트의 경계면에서의 반사계수,
Figure 112011071473277-pat00014
=공기와 아스팔트(210) 경계면의 전달계수,
Figure 112011071473277-pat00015
=아스팔트(210)와 콘크리트의 경계면에서의 전달계수,
Figure 112011071473277-pat00016
=원형철근으로부터의 반사계수,
Figure 112011071473277-pat00017
=아스팔트(210)의 유전율이다.
한편, 위의 수식과 관련하여 매질 내에서 전자기파의 전파속도와 전자기파의 송수신 시간을 이용하여 아스팔트(210)의 포장 두께 및 상부 철근의 피복 두께를 계산할 수 있다. 즉, 진공에서의 전자기파의 속도
Figure 112011071473277-pat00018
는 0.3m/ns이며, 깊이는 전자기파가 이동한 총 거리의 절반이므로 콘크리트의 철근까지의 상부 피복두께
Figure 112011071473277-pat00019
는 콘크리트의 정점 C와 상부 철근(224)의 정점 D간의 시간차가
Figure 112011071473277-pat00020
일 때
Figure 112011071473277-pat00021
로 주어진다. 여기서,
Figure 112011071473277-pat00022
는 콘크리트 매질의 유전율이다.
이와 같이, 철근깊이 데이터생성부(20)에 의하여 전자기파의 송수신 시간과 콘크리트 매질의 유전율에 의하여 콘크리트의 정점과 상부 철근(224)의 정점 사이의 거리에 관한 데이터를 생성할 수 있다.
진폭 데이터추출부(30)는 전자기파 송수신부(10)에 의하여 콘크리트 매질 내에서 전자기파의 감쇠에 의하여 발생되는 전자기파의 진폭값의 변화, 즉 감쇠된 진폭의 값(dB)을 추출한다. 여기서, 상부 철근(224)에서의 반사된 전자기파의 진폭을
Figure 112011071473277-pat00023
이라 할 때 콘크리트 매질 내에서 감쇠된 진폭 값
Figure 112011071473277-pat00024
로 주어진다.
데이터저장부(40)는 전자기파 송수신부(10)에 의하여 방사된 전자기파가 콘크리트 매질을 투과하여 반사하는 경로에 있어서 콘크리트 매질의 두께, 예를 들면 건전한 부분에서 상부 철근(224)까지의 콘크리트 매질의 두께
Figure 112011071473277-pat00025
에 비례하여 감쇠되는 전자기파의 진폭
Figure 112011071473277-pat00026
에 관한 데이터를 입력부(미도시)를 통하여 미리 저장한다. 여기서 콘크리트 매질에서 감쇠되는 전자기파의 진폭
Figure 112011071473277-pat00027
의 함수로 주어진다.
데이터 보정부(50)는 진폭 데이터추출부(30)에 의하여 추출된 전자기파의 진폭
Figure 112011071473277-pat00028
에 대하여 철근깊이 데이터생성부(20)에 의하여 생성된 철근(224)의 깊이의 데이터에 대응하여 데이터저장부(40)에 저장된 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값
Figure 112011071473277-pat00029
을 차감하여 전자기파의 진폭값을 보정한다. 여기서, 진폭값의 보정은 건전한 부위에서의 콘크리트 매질 표면으로부터 상부 철근(224)까지의 거리에 대한 전자기파의 진폭에 있어서 각 부분별로 콘크리트 매질의 깊이 두께에 비례하여 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값
Figure 112011071473277-pat00030
을 차감함에 있어서 콘크리트 매질 표면으로부터 상부 철근까지의 거리인 콘크리트 매질의 깊이에 따른 선형회귀분석값에 의하여 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값을 반영한다.
선형회귀분석에 있어서, 건전한 부분이라고 판단될 수 있는 콘크리트 매질에 대한 전자기파의 진폭 감쇠에 대한 추세선을 획득하여 이에 대한 기울기가 0이 되도록 전반적인 진폭 감쇠의 데이터를 변환시킨다. 이 때 콘크리트 매질의 건전한 부분이라고 판단되는 부분은 콘크리트 매질에 대한 전자기파의 진폭 감쇠의 범위 중에서 전자기파의 최대 진폭 감쇠 범위의 상위 20% 내의 값으로 주어지는 부분이며, 이러한 부분에 대한 전자기파의 진폭 감쇠에 대한 데이터로부터 선형회귀분석에 필요한 추세선을 구하여 선형회귀분석값에 의한 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값을 반영하여 데이터를 변환시킨다.
선형회귀분석값에 의한 진폭 감쇠의 반영과 관련하여 도 6a 내지 도 7b를 참조하면서 살펴보면 다음과 같다.
도 6a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템에 있어서 콘크리트 매질 내의 상부철근의 위치와 전자기파 신호의 감쇠 관계를 예시적으로 나타낸 그래프이며, 도 6b는 도 6a에 대한 전자기파 신호의 진폭값에 대한 데이터를 선형회귀분석값에 의한 추세선의 기울기가 0이 되도록 변환하여 보정한 데이터를 나타낸 그래프이며, 도 7a는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템에 있어서 콘크리트 매질 내의 상부철근의 위치와 전자기파 신호의 감쇠 관계를 다른 예시로 나타낸 그래프이며, 도 7b는 도 7a에 대한 전자기파 신호의 진폭값에 대한 데이터를 선형회귀분석값에 의한 추세선의 기울기가 0이 되도록 변환하여 보정한 데이터를 나타냄에 있어서 콘크리트 매질이 양호한 경우를 나타낸 그래프이다.
콘크리트 표면부터 상부철근 까지의 거리를
Figure 112011071473277-pat00031
라 하고 전자기파의 진폭 값을
Figure 112011071473277-pat00032
라 할 때 예를 들면 도 6a에 도시된 바와 같이 콘크리트 매질 내에서의 진폭 값의 감소와 관련된 데이터를 얻었을 경우, 상부 철근에 의한 반사에 대한 추세선이
Figure 112011071473277-pat00033
으로 주어짐을 알 수 있다. 이 때 추세선의 기울기가 0이 되도록 전자기파의 진폭 값을
Figure 112011071473277-pat00034
를 수정된 진폭 값
Figure 112011071473277-pat00035
으로 변환하여 도 6b와 같은 보정된 진폭의 데이터를 획득한다.
열화 판별부(60)는 이와 같이 데이터 보정부(50)에 의하여 보정된 전자기파의 진폭값에 관한 데이터에 있어서 진폭의 변화에 대하여 임계 진폭 변화 값 이상인지 여부에 따라 콘크리트 구조물(200)의 열화 여부로 판별한다.
콘크리트 구조물 내에 균열 등이 발생할 경우 그 속에서의 함수율이 높아질 뿐만 아니라 염화물이 침전되기 때문에 이곳에서의 전자기파의 진폭 감쇠가 상대적으로 크게 되며, 콘크리트의 층분리, 재료분리 또는 상부철근의 부식 등의 손상에 따라서도 그에 따른 전자기파의 진폭 변화
Figure 112011071473277-pat00036
가 크게 된다. 따라서 이러한 진폭의 변화의 크기가 콘크리트 매질의 열화의 주판단 요소가 되며, 그에 따라 열화여부에 대한 진폭 변화의 임계값을
Figure 112011071473277-pat00037
라 할 때 도 6b에 나타난 바와 같이
Figure 112011071473277-pat00038
일 경우 열화된 것으로 판단하는 반면에 도 7b에 나타난 바와 같이
Figure 112011071473277-pat00039
일 경우 양호한 것으로 판단한다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 교량 슬래브의 상태 평가 시스템에 의하면, 전자기파 송수신부에 의하여 수신된 전자기파의 송수신 시간에 따른 콘크리트 매질의 두께와 그에 따른 전자기파 진폭의 감쇠의 데이터를 건전한 부위에서의 선형회귀분석값의 추세선 기울기를 기반으로 보정함으로써 얻어진 데이터에 의하여 콘크리트 매질의 열화여부를 판단함으로써 보다 정확하게 교량의 열화여부를 판단할 수 있다.
전술에 있어서 아스팔트 포장이 있는 교량의 콘크리트 구조물에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 아스팔트 포장이 없는 콘크리트 구조물을 가진 교량에도 적용될 수 있음은 자명하다 할 것이다.
10: 전자기파 송수신부
20: 철근깊이 데이터생성부
30: 진폭 데이터추출부
40: 데이터저장부
50: 데이터보정부
60: 열화판별부
70: 제어부
200: 콘크리트 구조물
210:아스팔트
212: 경계면
224: 철근

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  8. 교량의 콘크리트 구조물(200)로 전자기파를 방사하여 수신하기 위한 전자기파 송수신부(10);
    전자기파 송수신부(10)에 의하여 방사된 전자기파의 송수신 시간을 측정하여 콘크리트 구조물(200) 내부에 배근된 철근의 깊이를 측정하여 철근의 깊이에 대한 데이터를 생성하기 위한 철근깊이 데이터생성부(20);
    전자기파 송수신부(10)에 의하여 수신된 전자기파의 진폭값 변화에 대한 데이터를 추출하기 위한 진폭 데이터추출부(30);
    전자기파 송수신부(10)에 의하여 송수신된 전자기파에 대하여 콘크리트 매질에서의 진폭 감쇠에 대한 데이터를 저장하기 위한 데이터저장부(40);
    진폭 데이터추출부(30)에 의하여 추출된 전자기파의 진폭에 대하여 철근깊이 데이터생성부(20)에 의하여 생성된 철근(224)의 깊이의 데이터에 대응하여 데이터저장부(40)에 저장된 콘크리트 매질에 대한 진폭 감쇠의 값을 차감하여 전자기파의 진폭값을 보정하기 위한 데이터 보정부(50); 및
    데이터 보정부(50)에 의하여 보정된 전자기파의 진폭 변화에 대하여 임계 진폭 변화 값 이상인지 여부에 따라 콘크리트 구조물(200)의 열화 여부로 판별하기 위한 열화 판별부(60)를 포함하며,
    데이터 보정부(50)는 건전한 부분에서의 선형회귀분석값에 의하여 콘크리트 매질에 대한 전자기파의 진폭 감쇠에 대한 추세선에 대한 데이터를 구한 후에 추세선에 대한 기울기가 0이 되도록 전자기파의 진폭 감쇠에 대한 데이터를 변환시켜 보정하는 것을 특징으로 하는 교량 슬래브의 상태 평가 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 건전한 부분은 콘크리트 매질에 대한 전자기파의 진폭 감쇠에 있어서 감쇠 값의 범위가 콘크리트 매질 내에서 전자기파의 최대 진폭 감쇠 범위의 상위 20% 내의 값으로 주어지는 부분인 것을 특징으로 하는 교량 슬래브의 상태 평가 시스템.
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