KR20070088016A - 실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법 및 실강구조물의 잔여 수명 추정방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법 및 실 강구조물의 잔여 수명 추정방법을 제공한다.

본 발명에 있어서는 실 강구조물 표면에 복수 개의 전위차 측정용 단자를 바람직하게는 격자형상으로 배치하여 전위차 측정 영역으로 하고, 이 영역에 전류를 인가하면서, 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하는 측정단자 쌍에 대하여 전위차를 간헐적 또는 연속적으로 측정한다. 얻어진 전위차로부터 전장 지문 계수 FC 값을 산출한다. 미리 실 강구조물을 모의한 시험체를 이용하여 결정해 둔 균열 진전량과 FC 값의 관계를 마스터 커브로 하여, 상기 마스터 커브를 이용하여 실 강구조물에서 측정한 상기 FC 값으로부터 균열의 진전량을 모니터링한다. 또, 미리 실 강구조물을 모의한 시험체를 이용하여 결정해 둔, 시험체가 붕괴되는 한계 반복횟수까지의 하중 부하 반복횟수와 FC 값과의 관계를 마스터 커브로 하여, 상기 마스터 커브로부터 실 강구조물의 동일 측정단자 쌍에서 시간간격 t를 두고 측정한 각 FC 값에 상당하는 하중 부하 반복횟수를 판독하고, 상기 각 하중 부하 반복횟수를 이용하여 강구조물의 잔여 수명을 추정한다.

강구조물, 균열 진전, 잔여 수명

Description

실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법 및 실 강구조물의 잔여 수명 추정방법{Monitoring Method for Crack Growth in Real Steel Structure and Estimation Method for Residual life of Real Steel Structure}

도 1은 본 발명에서 전위차 측정 영역에 구성되는 전극, 전위차 측정용 단자의 배치의 일례를 나타낸 설명도,

도 2는 균열 진전 모니터링용 마스터 커브로 하는, FC 값-피로균열 진전량 곡선의 일례를 나타낸 그래프,

도 3은 측정 영역에 설정되는 전극, 전위차 측정용 단자의 배치와 측정단자 쌍의 조합을 나타낸 설명도,

도 4는 FC 값과 하중 부하 반복횟수와의 관계의 일례를 나타낸 그래프,

도 5는 잔여 수명 추정용 마스터 커브로 하는, FC 값-하중 부하 반복횟수 곡선을 모식적으로 나타낸 그래프,

도 6은 본 발명의 실시예에서 사용한 도리 부재(강구조물)의 개요를 모식적으로 나타낸 설명도.

※부호의 설명

11 : 전극

2, 2a, 2b, ……; 21, 22, …… : 전위차 측정용 단자

(특허문헌 1)

일본국 특허 제3167449호 공보

(비특허문헌 1)

R. D. Strommen, H. Horn and K. R. Wold : FSM-a unique method for monitoring corrosion pitting erosion and cracking, NACE Corrosion paper no. 7, 1992

본 발명은 실(實) 구조물, 특히 실 강구조물에 있어서의 균열의 비파괴검사방법에 관한 것으로서, 특히 균열의 진전을 비파괴로 모니터링하는 균열 진전의 모니터링 방법 및 실 강구조물의 잔여 수명 추정방법에 관한 것이다.

실 강구조물에서는 그 사용환경에 따라서 강구조물을 구성하는 재료에 부식이나 균열 등의 흠집이 발생하는 경우가 많다. 예를 들어 석유플랜트나 전력플랜트 등에서는 강구조물인 장치 및 배관 등(이하, 장치 등이라 함)이 강한 부식환경에 노출되어, 장치 등을 구성하는 강재(鋼材)에는 응력부식(SCC), 황화물 응력부식(SSCC) 또는 입계(粒界)부식 등이 생겨, 두께가 감소하는 데에다가, 장치 등에 작용하는 응력에 의하여 내부 또는 표면에 균열 등의 흠집이 생기는 경우가 있다. 또, 예를 들어 교량 등, 반복하중이 작용하는 실 강구조물에서는 강구조물을 구성 하는 강재에 피로균열이 발생하여 진전되는 경우가 있다. 이와 같은 재료에 생긴 부식이나 균열 등의 흠집은 실 강구조물의 파괴원인이 되는 경우가 많기 때문에, 안전·안심 확보라는 관점에서 조기에 검지할 필요가 있다.

두께 감소, 부식이나 균열 등의 흠집의 크기, 형상에 관한 정보가 비교적 높은 정밀도로 얻어지는 비파괴검사방법으로서는 전위차법이 있다. 전위차법은 피측정물에 전류를 흐르게 하고, 이 흠집을 사이에 둔 위치에서의 전위차를 측정하여, 그 결과로부터 미리 구한 교정곡선을 이용하여, 피측정물에 포함되는 흠집의 형상, 치수에 관한 정보를 얻고자 하는 것이다.

예를 들어 특허문헌 1에는 직류 전위차법에 의한 삼차원 균열의 비파괴검사방법이 제안되어 있다. 특허문헌 1에 기재된 기술은 기판 표면의 전위차 분포를 측정하고, 이들 측정값과 가정한 형상의 균열로부터 구해지는 가상적인 전위차 분포와의 차를 비교하여, 측정값과 계산값의 차가 작아지도록 균열 형상을 변화시켜서 균열의 형상을 추정하는 것으로서, 임의의 종횡비의 삼차원 균열의 형상, 치수, 기울기를 정량(定量) 평가할 수 있다고 되어 있다. 또한, 특허문헌 1에 기재된 기술에 의하면 초음파 탐상법, X선 투과법 등을 적용하기가 곤란한 용접부에 대한 적용이 용이하게 된다고 되어 있다.

또, 비특허문헌 1에는 전위차법을 응용하여, 강구조물에 생기는 부식이나 균열을 비파괴적으로 검출하는 FSM(Field Signature Method)이 소개되어 있다. 비특허문헌 1에 소개된 FSM은 높은 전류의 직류전류를 안정적으로 흐르게 할 수 있다는 것에 특징이 있으며, 복수 개의 측정단자 쌍의 미세한 전위차를 이용하여, 부식이 나 균열 등의 흠집을 검출하고자 하는 것이다.

특허문헌 1에 기재된 기술은 측정면 상에 설정한 각 점 사이의 전위차 분포를 측정하는 전위차 측정 방법을 이용하여 계측된 측정값으로부터, 균열의 현재 상태를 정량적으로 추정하는 것에 그 특징이 있다. 그 때문에, 특허문헌 1에 기재된 기술에 의해서 균열 진전의 방향과 크기를 추정하기는 불가능했다. 또, 비특허문헌 1에 기재된 기술을 이용하더라도, 균열의 크기(치수, 형상 등)를 특정하는 것이나 균열 진전의 방향, 크기를 정량적으로 특정하기는 불가능했다. 그 중에서도 하중 부하시나 진동장(振動場)에 있어서 측정하여, 균열의 크기나 그 진전량을 정량적으로 검출, 추정할 수는 없었다.

본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제를 해결하여, 실 강구조물의 용접부나 보수부 등의 부위에 있어서도, 또한 하중 부하나 진동 등의 환경조건에 관계없이 균열 진전의 크기와 방향을 용이하게 모니터링 할 수 있는, 실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법, 및 실 강구조물의 사용한도에 도달하기까지의 기간, 또는 보수를 필요로 하기까지의 시기를 추정할 수 있는, 실 강구조물의 잔여 수명 추정방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자는 상기한 과제를 달성하기 위하여, 먼저 교량 부재를 본뜬 대형 시험체를 이용하여, 상기 대형 시험체의 소정 부분의 표면에 복수 개의 전위차 측정용 단자를 바람직하게는 격자형상으로 배치하여 전위차 측정 영역을 형성하고, 상기 전위차 측정 영역에 생기는 전위차 분포와, 크랙 게이지를 이용하여 구한 균열의 진전량과의 관계를 상세하게 검토하였다. 그 결과, 본 발명자들은 전위차 측정 영역에 생기는 약간의 전위차의 변화로부터 산출되는 전장 지문 계수 FC 값이, 균열 진전량과 좋은 상관관계를 나타낸다는 것을 발견했다. 그리고, 이 상관관계는 하중 부하량, 진동 등의 측정환경조건에 영향받지 않는다는 것을 알았다.

또한, 본 발명자들은 상기한 전장 지문 계수 FC 값과, 하중 부하의 반복횟수와의 관계로부터, 전장 지문 계수 FC 값과, 대상으로 하는 실 강구조물의 사용한계(수명)까지의 하중 부하의 반복횟수(기간)가 좋은 상관관계를 갖는다는 것을 발견하고, 이 관계를 이용함으로써 실 강구조물의 잔여 수명을 높은 정밀도로 추정 가능하다는 것에 생각이 미쳤다.

본 발명은 상기한 사실에 의거하여 더욱 검토를 부가하여 완성된 것이다. 즉, 본 발명의 요지는 다음과 같다.

(1) 실 강구조물 표면에 복수 개의 전위차 측정용 단자를 소정 간격으로 이격하여 격자형상으로 배치하여 전위차 측정 영역으로 하고, 상기 전위차 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 실 강구조물 표면에 전류를 인가하면서, 상기 전위차 측정 영역에 있어서의 상기 복수의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 복수 개의 측정단자 쌍에 대하여, 상기 복수 개의 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 간헐적 또는 연속적으로 각각 측정하여, 상기 전위차 측정 영역에 있어서의 균열의 진전을 모니터함에 있어서, 미리 실 구조물을 모의한 시험체를 제작하여, 상기 시험체에 상기 전위차 측정 영역과 마찬가지로 격자 형상으로 복수 개의 전위차 측정용 단자를 배치한 측정 영역을 마련하고, 상기 시험체에 반복하중을 부하하거나 또는 가열 냉각을 반복하여, 균열을 발생, 진전시키거나 또는 기존의 균열을 진전시켜서, 상기 균열의 진전량을 상기 균열의 선단 영역에 있어서 측정하는 동시에, 상기 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 시험체 표면에 전류를 인가하면서, 상기 균열의 진전량의 측정과 동시에, 상기 측정 영역에 있어서의 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 복수 개의 측정단자 쌍에 대하여, 상기 복수 개의 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 각각 측정하여, 상기 전위차로부터 하기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC 값을 상기 복수 개의 각 측정단자 쌍에 대하여 각각 산출하고,

(수학식 1)

FC_i(ppt) = {(A_i/B_i)×(B_S/A_S)-1}×1000

(여기서, A_i : 시각 i(측정시)에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차, B_i : 시각 i(측정시)의 조합(照合)단자 쌍의 전위차, A_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차, B_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 조합단자 쌍의 전위차)

상기 측정용 단자 쌍마다 상기 균열의 진전량과 상기 전장 지문 계수 FC 값과의 관계를 구하여 마스터 커브로 하며,

상기 전위차 측정 영역에 있어서 측정한 상기 복수 개의 측정단자 쌍에 대한 각각의 전위차로부터, 상기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC 값을 상기 복 수 개의 측정단자 쌍에 대하여 각각 산출하고, 상기 측정단자 쌍에 대하여 각각 산출된 전장 지문 계수 FC 값으로부터, 상기 마스터 커브를 참조하여 실 강구조물에 있어서의 균열의 진전량을 추정하는 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법.

(2) (1)에 있어서, 상기 균열이 피로균열인 것을 특징으로 하는 균열 진전의 모니터링 방법.

(3) (1) 또는 (2)에 있어서, 상기 전류가 직류 또는 직류 펄스 전류 또는 교류인 것을 특징으로 하는 균열 진전의 모니터링 방법.

(4) (3)에 있어서, 상기 직류 또는 직류 펄스 전류가 10∼2000A인 것을 특징으로 하는 균열 진전의 모니터링 방법.

(5) (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서, 상기 전장 지문 계수 FC 값 대신에, 각 측정단자 쌍에 생기는 전위차 Ai를 이용하는 것을 특징으로 하는 균열 진전의 모니터링 방법.

(6) 실 강구조물의 표면에 복수 개의 전위차 측정용 단자를 소정 간격으로 이격하여 배치하여 전위차 측정 영역으로 하고, 상기 전위차 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 실 강구조물 표면에 전류를 인가하면서, 상기 전위차 측정 영역에 있어서의 상기 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 적어도 한 쌍의 전위차 측정단자 쌍에 대하여, 상기 전위차 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 간헐적 또는 연속적으로 측정하여, 상기 실 강구조물의 잔여 수명을 추정함에 있어서,

미리 실 구조물을 모의한 시험체를 제작하여, 상기 시험체에 상기 전위차 측정 영역과 동일하게 복수 개의 전위차 측정용 단자를 배치한 측정 영역을 마련하고, 상기 시험체에 반복하중을 부하하여 균열을 발생, 진전시키거나 또는 기존의 균열을 진전시키면서, 상기 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 시험체 표면에 전류를 인가하여, 상기 측정 영역에 있어서의 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 적어도 한 쌍의 측정단자 쌍에 대하여, 상기 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 간헐적 또는 연속적으로 측정하여, 상기 전위차로부터 하기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC_i 값을 상기 측정단자 쌍에 대하여 산출하는 동시에,

(수학식 1)

FC_i(ppt) = {(A_i/B_i)×(B_S/A_S)-1}×1000

(여기서, A_i : 시각 i(측정시)에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차, B_i : 시각 i(측정시)의 조합단자 쌍의 전위차, A_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차, B_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 조합단자 쌍의 전위차)

상기 측정시의 하중 부하 반복횟수를 기록하여, 상기 측정용 단자 쌍마다 전장 지문 계수 FC_i 값과 하중 부하 반복횟수와의 관계를, 상기 시험체가 붕괴되는 하중 부하 반복횟수 또는 그 직전의 하중 부하 반복횟수인 한계 반복횟수 N_cr까지 구 하여, 이를 마스터 커브로 하고, 상기 전위차 측정 영역에 있어서 시각 i에 측정된 상기 전위차 측정단자 쌍의 전위차 A_i를 이용하여, 상기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC_i 값을 산출하고, 상기 마스터 커브로부터, 상기 산출된 전장 지문 계수 FC_i 값에 상당하는 하중 반복횟수 N_i를 판독하고, 그 다음에 시각 i부터 시간간격 t 후의 시각 (i+1)에 측정된 상기 전위차 측정단자 쌍의 전위차 A_{i +1}을 이용하여, 하기 수학식 1a로 정의되는 전장 지문 계수 FC_{i +1} 값을 산출하고,

(수학식 1a)

FC_{i +1}(ppt) = {(A_{i +1}/B_{i +1})×(B_S/A_S)-1}×1000

(여기서, A_{i +1} : 시각 (i+1) (측정시)에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차, B_{i +1} : 시각 (i+1) (측정시)의 조합단자 쌍의 전위차, A_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차, B_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 조합단자 쌍의 전위차)

상기 마스터 커브로부터, 산출된 전장 지문 계수 FC_{i +1} 값에 상당하는 하중 반복횟수 N_{i +1}을 판독하여, 하기 수학식 2에 의하여 상기 실 강구조물의 잔여 수명 L을 추정하는 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.

(수학식 2)

L = {t×(N_cr-N_{i +1})/(N_{i +1}-N_i)}

(여기서, L : 실 강구조물의 잔여 수명, t : 시각 i부터 시각 (i+1)까지의 간격, N_cr : 한계 반복횟수, N_i : 시각 i에 있어서의 실 강구조물에서 측정된 FC 값으로부터 마스터 커브 상에서 판독한 하중 부하 반복횟수, N_{i +1} : 시각 (i+1)에 있어서의 실 강구조물에서 측정된 FC 값으로부터 마스터 커브 상에서 판독한 하중 부하 반복횟수)

(7) (6)에 있어서, 상기 전장 지문 계수 FC_i 값 및 FC_{i +1} 값 대신에, 각 측정단자 쌍에 생기는 전위차 A_i 및 A_{i + 1}를 이용하는 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.

(8) (6) 또는 (7)에 있어서, 상기 전위차 측정 영역 및 상기 측정 영역이, 복수 개의 전위차 측정용 단자를 격자형상으로 배치한 영역인 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.

(9) (6) 내지 (8) 중 어느 하나에 있어서, 상기 전류가 직류 또는 직류 펄스 전류 또는 교류인 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.

(10) (9)에 있어서, 상기 직류 또는 직류 펄스 전류가 10∼2000A인 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.

(본 발명의 최상의 실시 형태)

본 발명은 강구조물을 대상으로 하며, 특히 균열의 발생·진전이 빈번하게 생기기 쉬워, 구조물의 안전성 확보가 엄격하게 요구되는, 용접 강구조물 전체를 대상으로 한다. 또한, 여기서 말하는 균열은 피로나 열 응력에 기인하는 벌어짐, 응력 부식 벌어짐 등의 균열이 예시된다.

본 발명에서는 균열의 발생·진전이 예상되는 실 강구조물(이하, 강구조물이라고도 함) 표면에, 전위차 측정 영역(M)을 형성한다. 전위차 측정 영역(M)은 복수 개의 부분에 설정해도 아무런 문제는 없다. 전위차 측정 영역(M)에는 복수 개의 전위차 측정용 단자(21, 22…)를 소정 간격으로 이격하여, 바람직하게는 격자형상으로 배치한다. 또한, 격자의 한 변을 주 응력에 직각인 방향으로 배치하는 것이 바람직하다.

전위차 측정 영역의 일례를 도 1에 나타낸다. 도 1에서는 12개의 전위차 측정용 단자가 배치되어 있는데, 본 발명에서는 이것으로 한정되지 않음은 물론이다.

전위차 측정 영역(M)의 바깥쪽 가장자리 근방에는 전위차 측정 영역(M)을 사이에 두고 임의의 위치에 한 쌍의 전극(11, 11)을 배치하는 것이 바람직하다. 한 쌍의 전극(11, 11)에는 전류공급용 전선(도시생략)이 배선되어, 전원(도시생략)으로부터 전류가 피측정물인 실 강구조물 표면에 인가 가능하게 이루어진다. 배치하는 전극은 한 쌍으로 한정되지는 않으며, 방향을 변화시킨 복수 쌍의 전극을 배치해도 아무런 문제는 없다. 본 발명에서는 인가하는 전류는 직류, 그 중에서도 직류 펄스 전류로 하는 것이 바람직하다. 또한, 바깥쪽 표면의 미세한 균열을 검지하는 경우에는 교류로 해도 된다. 또, 인가하는 전류의 값은 각 전위차 측정용 단 자 사이의 전위차를 측정할 수 있다면, 그 값은 특별히 한정되지 않는데, 10∼600A로 하는 것이, 판 두께가 얇은 경우부터 두꺼운 경우까지 폭넓게 대응할 수 있어 바람직하다.

복수 개의 전위차 측정용 단자(이하, 측정용 단자라고도 함)(21, 22, …)에는 전위차 측정용 리드선을 거쳐 전위차 측정 수단(도시생략)의 측정 끝이 접속된다. 전위차 측정 수단의 종류는 측정하는 한 쌍의 전위차 측정용 단자 사이(이하, 측정단자 쌍이라고도 함)에 접속 가능하고, 그들 측정용 단자 쌍의 전위차를 측정할 수 있다면 특별히 한정되지 않는다. 한 쌍의 전위차 측정용 단자 사이의 전위차 측정이 종료된 후, 그 다음에 접속하는 단자를 전환하여, 다른 측정단자 쌍의 전위차를 측정한다. 전위차 측정 수단의 측정 끝의 전환은 전환스위치 등의 전환수단(도시생략)에 의하여 수동 또는 미리 프로그래밍 된 순서에 따라서 자동적으로 전환하는 것이 바람직하다.

또한, 전위차의 측정에 있어서는 피측정물인 강구조물의 온도 변화 등, 균열 발생, 진전 이외의 원인에 의한 저항 변화를 소거하기 위하여, 대상인 강구조물 이외의 강재에 조합단자 쌍으로서 복수 개의 단자를 설치해 두는 것이 바람직하다.

피측정물인 강구조물 표면에 설치한 전극 사이에 전류를 인가하면서, 전위차 측정 수단에 의하여, 전위차 측정 영역에 바람직하게는 격자형상으로 배치된 각 측정단자 쌍, 예를 들어 도 1의 2a-2b 사이, 2b-2c 사이, 2c-2d 사이, 2e-2f 사이 등의 전위차를 측정한다. 또한, 전위차 측정 영역 내 측정단자 쌍의 전위차 측정에 있어서는 동시에 조합단자 쌍의 전위차도 측정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 각 측정용 단자 쌍에 대한 전위차의 측정을 원하는 시간 간격으로 간헐적으로 또는 연속해서 행한다.

먼저, 실 구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법에 대하여 설명한다.

본 발명에서는 균열 진전의 지표로서, 하기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC_i를 이용하여,

(수학식 1)

FC_i = {(A_i/B_i)×(B_S/A_S)-1}×1000

(여기서, A_i : 시각 i(측정시)에서의 측정단자 쌍의 전위차

B_i : 시각 i(측정시)에서의 조합용 단자 쌍의 전위차

A_S : 시각 S(측정개시) 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차

B_S : 시각 S(측정개시) 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 조합단자 쌍의 전위차)

각 측정단자 쌍에 대하여 측정된 전위차 A_i로부터, 각 측정단자 쌍에 대하여 전장 지문 계수 FC_i를 산출한다. 또한, 대상으로 하는 실 강구조물이 온도 변화, 인가 전류 변화 등이 적은 경우에는 전장 지문 계수 FC_i 값 대신에 측정값인 전위차 A_i를 그대로 사용해도 아무런 문제는 없다.

본 발명에서의 실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링에서는 이와 같이 해서 얻어진 각 측정시간의 각 측정용 단자 쌍에 있어서의 전장 지문 계수 FC_i를 이용하여, 미리 구해 둔 마스터 커브로부터 각 측정시간에 있어서의 균열의 진전량을 추정한다.

실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법에서의 마스터 커브는 다음과 같이 해서 미리 결정해 둔다.

피측정물인 실 강구조물과 동일한 종류의 강재로, 실 강구조물을 모의한 시험체를 제작한다. 그리고, 그 시험체에는 바람직하게는 격자형상으로 복수 개의 전위차 측정용 단자를 배치한 측정 영역을 마련한다. 또, 이 시험체에는 균열이 발생, 진전이 예상되는 영역에 균열 진전량 측정수단을 설치한다. 균열 진전량 측정수단으로서는 크랙 게이지 등의 왜곡 게이지, 초음파, X선 등이 바람직하며, 균열이 발생, 진전이 예상되는 상기 영역에, 상기한 바와 같은 균열 진전량 측정수단을 설치해 둔다. 예를 들어 크랙 게이지인 경우에는 크랙 게이지 등을 붙여 둔다. 또한, 본 발명에서 적합하게 사용하는 크랙 게이지는 시판하는 것을 모두 적용할 수 있으며, 그 종류는 특별히 한정되지 않는다. 균열 진전량 측정수단은 정밀도를 문제로 삼지 않는 것이라면 자(ruler)나 눈으로 측정해도 된다.

그리고, 시험체에 반복하중을 부하하여 균열을 발생, 진전시키거나 또는 기존의 균열을 진전시켜서, 크랙 게이지 등의 균열 진전량 측정수단에 의하여 상기 균열의 선단 영역에 있어서, 균열의 진전량을 측정한다. 본 발명에서는 시험체의 측정영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 시험체 표면에 전류를 인가하면서, 이 균열의 진전량의 측정과 동시에, 시험체의 측정 영역에서의 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 복수 개의 측정단자 쌍에 대하여, 각 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 측정한다. 또한, 측정단자 쌍에 있어서의 전위차의 측정과 동시에, 시험체와는 다른 강재에 설치한 조합단자 쌍의 전위차도 측정해 두는 것은 전위차 측정 영역에 있어서의 각 측정단자 쌍의 전위차 측정과 동일하다. 또한, 반복 하중 부하 대신에, 가열 냉각을 반복해도 된다. 또, 본 발명에서는 균열이 발생·진전하는 방법이라면 이들에 한정되지 않음은 물론이다.

어떤 시각 i에 측정된, 시험체의 측정 영역 내의 측정단자 쌍에 생기는 전위차 A_i와, 그 때의 조합단자 쌍의 전위차 B_i와, 측정을 개시할 때(모니터링을 개시할 때)의 측정단자 쌍에 생긴 전위차 A_S와, 그 때의 조합용 단자 쌍의 전위차 B_S를 이용하여, 상기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC_i를 산출한다. 이것을 시험체의 측정 영역 내의 각 측정단자 쌍에 대하여 행한다.

그 다음에, 시험체의 측정 영역 내의 각 측정단자 쌍에 대하여, 상기한 바와 같이 해서 얻어진 균열 진전량과 그 때의 전장 지문 계수 FC_i를 관련지어, 균열 진전량과 전장 지문 계수 FC 값의 관계도(FC 값-균열 진전량 곡선)를 작성한다.

예를 들어 도 3에 나타낸 바와 같이 측정 영역을 설정하고, 예를 들어 피로균열을 발생, 진전시키면, 도 2에 나타낸 바와 같은 곡선(피로균열 진전량과 FC 값 의 관계)이 각 측정단자 쌍에 대하여 얻어진다. 또한, 도 2는 정적(靜的) 하중 : 0 kN 상태에서 측정한 경우이다. 피로균열은 도 3에 나타낸 바와 같이 측정용 단자(22, 23) 사이(측정단자 쌍 No. 2)의 근방에서 발생하고, 측정용 단자 쌍 No. 2 사이로 진전되고 있다. FC 값은 균열이 진전함에 따라, 측정단자 쌍 No. 2(22, 23 사이), 측정단자 쌍 No. 5(26, 27 사이)에서 크게 +(플러스)쪽으로, 측정단자 쌍 No. 1(21, 22 사이), 측정단자 쌍 No. 3(22, 23 사이)에서 크게 -(마이너스)쪽으로 변동하고 있다.

도 2로부터 FC 값과 균열 진전량이 좋은 상관관계에 있음을 알 수 있다. 따라서, 측정한 FC 값으로부터, 도 2와 같은 FC 값-균열 진전량 곡선을 이용하여 균열 진전량을 추정할 수 있게 된다.

본 발명에서는 도 2와 같은 FC 값-균열 진전량 곡선을, 시험체를 이용하여 상기와 같은 순서로 미리 결정하여, 균열 진전 모니터링용 마스터 커브로 한다. 또한, 균열 진전은 피로균열로 한정되지 않음은 물론이다. 그리고, 본 발명에서는 실 강구조물에서 측정한 FC 값을 이용하여, 미리 결정된 균열 진전 모니터링용 마스터 커브로부터 균열 진전량을 구하여, 실 강구조물에 있어서의 균열 진전 상황을 모니터한다.

본 발명자들의 검토에 의하면, 마스터 커브로 하는 도 2에 나타낸 피로균열 진전량과 FC 값의 관계에서의 FC 값은, 부하되는 하중이 변화하더라도 거의 변화하지 않는다. 또, 균열이 존재하고 있는 측정단자 쌍, 또는 균열의 진전방향에 있는 측정단자 쌍의 FC 값은 진동하에 있더라도 거의 변화가 없음을 확인하고 있다. 또 한, 균열이 존재하지 않거나 또는 균열의 진전 방향에서 벗어난 위치에 있는 측정단자 쌍의 FC 값은 진동의 영향에 의하여 전류의 흔들림이 생겨 흐트러진다. 즉, 균열의 진전방향 영역에 있어서는, 활하중 환경하의 하중부하 및 진동 등의 모니터링 환경조건의 영향을 거의 받지 않아, 좋은 정밀도로 모니터링을 실시할 수 있음을 확인하였다. 또, 본 발명자들은 도 2에 나타낸 바와 같은 FC 값-균열 진전량 곡선이 강구조물의 모재부, 용접부, 보수부 등의 측정부분에 관계없이 일정하게 되는 것을 확인하고 있다. 이것은 실 강구조물에의 적용에 있어서 획기적인 것이다.

다음으로, 본 발명의 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법에 대하여 설명한다.

잔여 수명 추정의 대상으로 하는 실 강구조물의 표면에, 복수 개의 전위차 측정용 단자를 소정 간격으로 이격하여 배치하여 전위차 측정 영역으로 한다. 그리고, 상기 전위차 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 실 강구조물 표면에 전류를 인가하면서, 상기 전위차 측정 영역에 있어서의 상기 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 적어도 한 쌍의 전위차 측정단자 쌍에 대하여, 상기 전위차 측정단자 쌍에 생기는 전위차를, 원하는 시간간격으로 간헐적 또는 연속적으로 측정한다. 그리고, 측정된 전위차로부터 상기 수학식 1을 이용하여 각 측정시각에서의 각 전위차 측정단자 쌍에 있어서의 전장 지문 계수 FC 값을 산출한다. 이것은 상기한 실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법과 동일하다.

본 발명에서의 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정에 있어서는 상기한 바와 같이 하여 실 강구조물에서 측정된 각 측정시각에서의 각 측정용 단자 쌍에 있어서의 전장 지문 계수 FC 값을 이용하여, 미리 구해 둔 잔여 수명 추정용의 마스터 커브로부터 대응하는 하중 부하 반복횟수를 판독하여, 대상으로 하는 실 강구조물의 잔여 수명을 추정한다.

먼저, 잔여 수명 추정용 마스터 커브의 결정방법에 대하여 설명한다.

실 강구조물과 동일한 종류의 강재로, 실 강구조물을 모의한 시험체를 제작한다. 그리고, 그 시험체에는 실 강구조물에 배치한 전위차 측정 영역과 동일한 위치에, 바람직하게는 격자형상으로 복수 개의 전위차 측정용 단자를 배치한 측정 영역을 마련한다. 그리고, 시험체에 반복하중을 부하하여 균열을 발생, 진전시키거나 또는 기존의 균열을 진전시키면서, 시험체의 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 시험체 표면에 전류를 인가하고, 시험체의 측정 영역에 있어서의 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 복수 개의 측정단자 쌍에 대하여, 각 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 간헐적 또는 연속적으로 측정한다. 또한, 측정단자 쌍에 있어서의 전위차의 측정과 동시에, 하중 부하 반복횟수를 기록한다. 또한, 이 때, 시험체와는 다른 강재에 설치한 조합단자 쌍의 전위차도 측정해 두는 것은, 전위차 측정 영역에 있어서의 각 측정단자 쌍의 전위차 측정과 동일하다.

그리고, 시험체에서 얻어진 각 측정단자 쌍에 생기는 전위차로부터, 시험체의 각 측정단자 쌍마다 상기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC 값을 산출하고, 시험체에 있어서의 각 측정단자 쌍마다, 도 4에 나타낸 바와 같은 전장 지문 계수 FC 값과 하중 부하 반복횟수의 관계인, 전장 지문 계수 FC 값-하중 부하 반복횟수 곡선을 구한다. 이 시험체에 있어서의 각 측정단자 쌍마다의 전장 지문 계수 FC 값과 하중 부하 반복횟수의 관계를, 시험체가 붕괴되는 하중 부하 반복횟수 또는 그 직전의 하중 부하 반복횟수인 한계 반복횟수 N_cr까지, 또는 안전율 n을 곱한 n×N_cr까지 구하여, 전장 지문 계수 FC 값-하중 부하 반복횟수 곡선으로 한다. 본 발명에서는 이와 같이 하여 시험체에서 얻어진 한계 반복횟수 N_cr 또는 n×N_cr까지의 전장 지문 계수 FC 값-하중 부하 반복횟수 곡선을 잔여 수명 추정용의 마스터 커브로 한다. 본 발명에서는 도 4에 나타낸 바와 같은 전장 지문 계수 FC 값-하중 부하 반복횟수 곡선을 마스터 커브로 이용한다. 이 마스터 커브에는 균열의 존재 자체에 의한 전장 지문 계수 FC 값의 변화에 부가하여, 전장 지문 계수 FC 값의 변화에는 구조물 자체의 손상도도 포함하고 있어, 이와 같은 마스터 커브를 이용하는 것은 정밀도가 높은 실 구조물의 잔여 수명 추정이 가능함을 의미한다.

상기와 같은 순서로 얻어진 마스터 커브를 이용하여, 실 강구조물의 잔여 수명 추정방법에 대하여 구체적으로 설명한다. 도 5에 마스터 커브의 일례를 모식적으로 나타낸다.

먼저, 대상으로 하는 실 강구조물에 설치된 전위차 측정 영역 내의, 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 각 전위차 측정단자 쌍에 대하여 생기는 전위차를 원하는 시간간격으로 측정한다. 임의의 시각 i에 측정된 전위차 측정단자 쌍에 생긴 전위차 A_i를 이용하여, 상기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC_i 값을 산출한다. 또한, 대상으로 하는 실 강구조물이 온도 변화, 전류 변화 등이 적은 경우에는 전장 지문 계수 FC_i 값 대신에 측정값인 전위차 A_i를 그대로 사용해도 아무런 문제는 없다.

그 다음에, 도 4나 도 5에 나타낸 바와 같이 마스터 커브로부터, 산출된 전장 지문 계수 FC 값 FC_i에 상당하는 하중 반복횟수 N_i를 판독한다. 그 다음에 시각 i부터 시간간격 t 후의 시각 (i+1)에 동일한 전위차 측정단자 쌍에서 측정된 전위차 A_{i + 1}를 이용하여, 하기 수학식 1a로 정의되는 전장 지문 계수 FC_{i +1} 값을 산출한다.

(수학식 1a)

FC_{i +1}(ppt) = {(A_{i +1}/B_{i +1})×(B_S/A_S)-1}×1000

(여기서, A_{i +1} : 시각 (i+1) (측정시)에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차, B_{i +1} : 시각 (i+1) (측정시)의 조합단자 쌍의 전위차, A_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차, B_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 조합단자 쌍의 전위차)

그 다음에, 도 4나 도 5에 나타낸 바와 같이 마스터 커브로부터, 산출된 전장 지문 계수 FC_{i +1} 값에 상당하는 하중 반복횟수 N_{i +1}을 판독한다. 이들 마스터 커브로부터 판독된 하중 반복횟수 N_i, N_{i +1}을 이용하여 하기 수학식 2에 의하여 실 강 구조물의 잔여 수명 L을 추정한다.

(수학식 2)

L = {t×(N_cr-N_{i +1})/(N_{i +1}-N_i)}

(여기서, L : 실 강구조물의 잔여 수명, t : 시각 i부터 시각 (i+1)까지의 시간간격, N_cr : 한계 반복횟수, N_i : 시각 i에 있어서의 실 강구조물에서 측정된 FC_i 값으로부터 마스터 커브 상에서 판독한 하중 부하 반복횟수, N_{i +1} : 시각 (i+1)에 있어서의 실 강구조물에서 측정된 FC_{i +1} 값으로부터 마스터 커브 상에서 판독한 하중 부하 반복횟수)

또한, 본 발명에서는 실 강구조물의 전위차 측정의 시간간격 t는 특별히 한정되는 것이 아니라, 시간, 일수(日數), 연수(年數) 등의 원하는 간격으로 적어도 2회 전위차 측정을 반복하면 된다.

이하에서 실시예에 의거하여 본 발명에 대하여 더 설명한다.

(실시예)

실 강구조물을 모의한, 도 6에 나타낸 U 리브 코너에 균열을 갖는 새로운 도리 부재를 제작하여, 반복하중을 부하하면서 균열 진전을 모니터링하여 균열 진전량을 추정하였다.

도리 부재 표면에, 도 1에 나타낸 바와 같은 격자형상으로 복수 개의 전위차 측정용 단자(2a∼21 : 합계 12개)를 배치한 모니터링 영역(M)을 형성하였다. 각 접점 사이의 간격은 30㎜로 하였다. 또, 이 모니터링 영역(M)에 전류를 인가하기 위하여, 모니터링 영역(M)의 끝부 주변에 한 쌍의 전극(11, 11)을 설치하였다. 또한, 모니터링 영역(M)에 구성되는 전위차 측정용 단자의 격자는 한 변(2a-2b, 2b-2c)이 피로균열 진전이 예상되는 방향에 직교하는 방향이 되도록 설정하였다. 또, 전류방향은 전위차 측정용 단자의 격자의 한 변(2a-2b, 2b-2c)에 평행한 방향으로 하였다.

한 쌍의 전극(11, 11) 사이에는 직류 펄스(펄스 높이 : 120A, 펄스시간 : 1.7s)를 인가하였다. 전위차 측정 수단으로서 직류 전위차계를 사용하여, 복수 개의 측정용 단자 중 한 쌍씩을 짝으로 하여 측정단자 쌍으로 하고, 각 측정단자 쌍(No. A∼No. I)의 전위차를 간헐적으로 측정하였다. 측정단자 쌍 No. A는 2a-2b, No. B는 2b-2c, No. C는 2c-2d, No. D는 2e-2f, No. E는 2f-2g, No. F는 2g-2h, No. G는 2i-2j, No. H는 2j-2k, No. I는 2k-2l로 하였다. 또한, 각 측정용 단자에는 미리 측정용 리드선이 설치되고, 전환스위치에 의하여 전환 가능하게 설정됨은 물론이다. 또, 조합용 측정단자를 도리 부재와는 다른 강판에 설치하고, 균열 이외의 요인에 의한 전위차의 변화를 소거하기 위하여, 동시에 조합단자 쌍의 전위차도 측정하였다.

측정된, 각 측정단자 쌍의 전위차 A_i를 이용하여, 모니터링을 개시할 때(시각 S)를 기준으로 하여, 상기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC_i를 산출하였다.

모니터링 대상인 도리 부재에 대하여, 측정 개시로부터 3일째에 측정한 전위 차를 이용하여 산출한 FC_i 값과, 미리 시험체를 이용하여 결정해 둔 도 2에 나타낸 균열 진전 모니터링용 마스터 커브(FC 값-균열 진전량 곡선)를 이용하여, 측정 개시로부터 3일째까지의 균열 진전량을 추정하였더니, 균열 진전량은 0.5㎜였다. 균열 선단에 붙인 크랙 게이지에 의하여 얻어진 측정 개시로부터 3일째까지의 균열 진전량은 0.5㎜였다. 이와 같이 본 발명의 균열진전의 모니터링 방법에 의하면, 균열 진전량을 양호한 정밀도로 추정할 수 있음을 확인하였다.

또, 측정을 개시할 때 및 측정 개시로부터 3일째에 측정한 전위차로부터 상기 수학식 1 및 수학식 1a를 이용하여 산출한 FC 값을 이용하여, 미리 시험체를 이용하여 결정해 둔 도 4에 나타낸 잔여 수명 추정용 마스터 커브(FC 값-하중 부하 반복횟수 곡선)로부터 하중 부하 반복횟수 N을 판독하고, 상기 수학식 2를 이용하여 도리 부재의 반복하중하에서의 잔여 수명을 추정하였더니, 잔여 수명은 38.5일(측정 개시로부터 41.5일)이었다. 한편, 도리 부재는 측정 개시로부터 43일에 파괴되었다. 이와 같이 본 발명의 잔여 수명 추정방법에 의하면 실 강구조물의 잔여 수명을 양호한 정밀도로 예측할 수 있음을 확인하였다.

본 발명에 의하면 사람이 용이하게 접근할 수 없는 환경하에서도, 실 강구조물에 있어서의 균열 진전을 연속적으로 장시간에 걸쳐 모니터하는 일이 가능하게 되어, 실 강구조물의 안전성 확보가 용이하게 되는 동시에, 강구조물의 잔여 수명을 정밀도 좋게 추정 가능하게 되어, 보수나 개수(改修) 등의 계획 입안이 용이하 게 되어, 산업상 현격한 효과를 나타낸다. 또, 본 발명에 의하면, 실 강구조물에 있어서의 균열의 진전을 모재(母材) 부분 이외의 용접부, 보수부 등에 있어서도 모재 부분과 마찬가지로 용이하고도 정밀도 좋게 모니터 할 수 있다는 효과가 있다.

Claims (10)

1. 실 강구조물 표면에 복수 개의 전위차 측정용 단자를 소정 간격으로 이격하여 격자형상으로 배치하여 전위차 측정 영역으로 하고, 상기 전위차 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 실 강구조물 표면에 전류를 인가하면서, 상기 전위차 측정 영역에 있어서의 상기 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 복수 개의 측정단자 쌍에 대하여, 상기 복수 개의 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 간헐적 또는 연속적으로 각각 측정하여, 상기 전위차 측정 영역에 있어서의 균열의 진전을 모니터링하는 방법에 있어서,

   미리 실 구조물을 모의한 시험체를 제작하여, 상기 시험체에 상기 전위차 측정 영역과 마찬가지로 격자형상으로 복수 개의 전위차 측정용 단자를 배치한 측정 영역을 마련하고, 상기 시험체에 반복하중을 부하하거나 또는 가열 냉각을 반복하여, 균열을 발생, 진전시키거나 또는 기존의 균열을 진전시켜서, 상기 균열의 진전량을 상기 균열의 선단 영역에 있어서 측정하는 동시에, 상기 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 시험체 표면에 전류를 인가하면서, 상기 균열의 진전량의 측정과 동시에, 상기 측정 영역에 있어서의 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 복수 개의 측정단자 쌍에 대하여, 상기 복수 개의 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 각각 측정하여, 상기 전위차로부터 하기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC 값을 상기 복수 개의 측정단자 쌍에 대하여 각각 산출하고, 상기 각 측정용 단자 쌍마다 상기 균열의 진전량과 상기 전 장 지문 계수 FC 값과의 관계를 구하여, 이를 마스터 커브로 하며,

   상기 전위차 측정 영역에 있어서 측정한 상기 복수 개의 측정단자 쌍에 대한 각각의 전위차로부터, 하기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC 값을 상기 복수 개의 측정단자 쌍에 대하여 각각 산출하고, 상기 측정단자 쌍에 대하여 각각 산출된 전장 지문 계수 FC 값으로부터, 상기 마스터 커브를 참조하여 실 강구조물에 있어서의 균열의 진전량을 추정하는 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 균열 진전의 모니터링 방법.

   (수학식 1)

   FC_i(ppt) = {(A_i/B_i)×(B_S/A_S)-1}×1000

   여기서, A_i : 시각 i(측정시)에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차

   B_i : 시각 i(측정시)의 조합단자 쌍의 전위차

   A_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차

   B_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 조합단자 쌍의 전위차
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 균열이 피로균열인 것을 특징으로 하는 균열 진전의 모니터링 방법.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 전류가 직류 또는 직류 펄스 전류 또는 교류인 것을 특징으로 하는 균열 진전의 모니터링 방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 직류 또는 직류 펄스 전류가 10∼2000A인 것을 특징으로 하는 균열 진전의 모니터링 방법.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전장 지문 계수 FC 값 대신에, 각 측정단자 쌍에 생기는 전위차 Ai를 이용하는 것을 특징으로 하는 균열 진전의 모니터링 방법.
6. 실 강구조물의 표면에 복수 개의 전위차 측정용 단자를 소정 간격으로 이격하여 배치하여 전위차 측정 영역으로 하고, 상기 전위차 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 실 강구조물 표면에 전류를 인가하면서, 상기 전위차 측정 영역에 있어서의 상기 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 적어도 한 쌍의 전위차 측정단자 쌍에 대하여, 상기 전위차 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 간헐적 또는 연속적으로 측정하여, 상기 실 강구조물의 잔여 수명을 추정함에 있어서,

   미리 실 구조물을 모의한 시험체를 제작하여, 상기 시험체에 상기 전위차 측정 영역과 동일하게 복수 개의 전위차 측정용 단자를 배치한 측정 영역을 마련하고, 상기 시험체에 반복하중을 부하하여 균열을 발생, 진전시키거나 또는 기존의 균열을 진전시키면서, 상기 측정 영역을 사이에 두고 설치된 한 쌍의 전극을 거쳐 상기 시험체 표면에 전류를 인가하여, 상기 측정 영역에 있어서의 복수 개의 전위차 측정용 단자 중 두 개를 한 쌍으로 하여 형성되는 적어도 한 쌍의 측정단자 쌍에 대하여, 상기 측정단자 쌍에 생기는 전위차를 간헐적 또는 연속적으로 측정하여, 상기 전위차로부터 하기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC 값을 상기 측정단자 쌍에 대하여 산출하는 동시에,

   상기 측정시의 하중 부하 반복횟수를 기록하여, 상기 측정용 단자 쌍마다 전장 지문 계수 FC 값과 하중 부하 반복횟수와의 관계를, 상기 시험체가 붕괴되는 하중 부하 반복횟수 또는 그 직전의 하중 부하 반복횟수인 한계 반복횟수 N_cr까지 구하여, 이를 마스터 커브로 하고,

   상기 전위차 측정 영역에 있어서 시각 i에 측정된 상기 전위차 측정단자 쌍의 전위차 A_i를 이용하여, 하기 수학식 1로 정의되는 전장 지문 계수 FC_i 값을 산출하고, 상기 마스터 커브로부터, 상기 산출된 전장 지문 계수 FC_i 값에 상당하는 하중 반복횟수 N_i를 판독하고, 그 다음에 시각 i부터 시간간격 t 후의 시각 (i+1)에 측정된 상기 전위차 측정단자 쌍의 전위차 A_{i +1}을 이용하여, 하기 수학식 1a로 정의 되는 전장 지문 계수 FC_{i +1} 값을 산출하여,

   상기 마스터 커브로부터, 산출된 전장 지문 계수 FC_{i +1} 값에 상당하는 하중 반복횟수 N_{i +1}을 판독하여, 하기 수학식 2에 의하여 상기 실 강구조물의 잔여 수명 L을 추정하는 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.

   (수학식 1)

   FC_i(ppt) = {(A_i/B_i)×(B_S/A_S)-1}×1000

   여기서, A_i : 시각 i(측정시)에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차

   B_i : 시각 i(측정시)의 조합단자 쌍의 전위차

   A_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차

   B_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 조합단자 쌍의 전위차

   (수학식 1a)

   FC_{i +1}(ppt) = {(A_{i +1}/B_{i +1})×(B_S/A_S)-1}×1000

   여기서, A_{i +1} : 시각 (i+1) (측정시)에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차

   B_{i +1} : 시각 (i+1) (측정시)의 조합단자 쌍의 전위차

   A_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 측정단자 쌍의 전위차

   B_S : 시각 S 또는 모니터링을 개시할 때에 있어서의 조합단자 쌍의 전위차

   (수학식 2)

   L = {t×(N_cr-N_{i +1})/(N_{i +1}-N_i)}

   여기서, L : 실 강구조물의 잔여 수명

   t : 시각 i부터 시각 (i+1)까지의 간격

   N_cr : 한계 반복횟수

   N_i : 시각 i에 있어서의 실 강구조물에서 측정된 FC 값으로부터 마스터 커브 상에서 판독한 하중 부하 반복횟수

   N_{i +1} : 시각 (i+1)에 있어서의 실 강구조물에서 측정된 FC 값으로부터 마스터 커브 상에서 판독한 하중 부하 반복횟수
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 전장 지문 계수 FC_i 값 및 FC_{i +1} 값 대신에, 각 측정단자 쌍에 생기는 전위차 A_i 및 A_{i +1}을 이용하는 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.
8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,

   상기 전위차 측정 영역 및 상기 측정 영역이, 복수 개의 전위차 측정용 단자를 격자형상으로 배치한 영역인 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.
9. 제 6 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 전류가 직류 또는 직류 펄스 전류 또는 교류인 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 직류 또는 직류 펄스 전류가 10∼2000A인 것을 특징으로 하는 실 강구조물에 있어서의 잔여 수명 추정방법.

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