비선형 공진 기법을 활용한 상변화 물질 혼입 콘크리트의 느린 동특성 분석

Abstract

최근 빠른 동특성과 느린 동특성을 활용한 비선형 공진 기법의 발전으로 콘크리트에 대한 새로운 수준의 재료적 평가가 가능해졌다. 본 연구에서는 느린 동특성 분석을 위한 비선형 공진 기법이 적용되었으며 실험에 지속적인 데이터 측정이 필요하여 솔레노이드와 마이크로 컨트롤러를 활용한 자동 가진 시스템을 개발하였다. 총 17시간 동안 6,120개의 가속도 신호를 측정하였으며, 실험 대상으로 골재 타입의 상변화 물질 혼입 콘크리트를 사용하였다. 상변화 물질 혼입 콘크리트는 잠열 성능 개선으로 건물 에너지 저감에 큰 가능성을 가지고 있다. 측정된 신호들은 공진 주파수의 변화를 관찰하기 위하여 스펙트로그램을 이용하여 시간-주파수 도면으로 변환되었다. 개발된 자동 가진 시스템으로 느린 동특성에 대한 데이터를 획득할 수 있으며 상변화 물질 혼입 콘크리트 판의 독특한 느린 동특성 거동에 대한 분석을 수행하였다. 상태변화 영역과 완화 영역의 비선형 거동 분석 결과, 주 공진 모드에서 일반 콘크리트 기준 최대 2.7배의 공진 주파수 감소를 확인하였다. 시험결과에서 상변화 물질 혼입 콘크리트 판은 일반 콘크리트 판과 다른 진동 거동이 확인되었다.