1. 서    론

전기방식법(Electrochemical treatment)은 콘크리트 중의 철근부식이 발생하였을 때 Mortar patching과 더불어 현실적으로 널리 사용되는 보수공법이다. 그러나 Patching과 달리 비파괴적이며 철근부식의 원인인 콘크리트 중의 염소이온을 제거하고 또한 중성화된 피복콘크리트를 다시 알칼리화 함으로써 차후의 부식의 가능성을 제어하는 우수한 공법으로 알려져 있다. 특히 염소이온의 제거에 있어서는 전기방식에서 인가하는 전류량, 전압, 인가 기간에 따라 약 40~60%의 염소이온이 탈염됨을 기존의 구조물 적용사례와 문헌을 통해 알려져 왔다.^1-3) 뿐만 아니라 반전지전위의 측정을 통해 전기방식의 적용 시 콘크리트 중의 철근은 부식으로부터 안정화된 복원을 이룬 것으로 여겨 부식의 재발을 억제하는 효과를 가지고 있다.

그러나 탈염의 효과를 측정하는데 있어 기존의 연구는 대개 피복콘크리트 전체에 대한 잔존 염소이온농도를 측정함으로써 염소이온의 분포에 관한 정보는 실제로 제공되지 않았다. 이에 따라, 콘크리트 피복두께에 따른 염소이온의 분포, 인가 전류에 따른 탈염효과를 정량적으로 평가하는데 한계가 있음은 주지의 사실이다. 또한 기존의 반전지전위법을 통한 부식의 유무판단은 콘크리트의 함수상태, 강도 및 외부환경조건에 따라 상이하므로 정량적인 부식량에 대한 평가가 불가능하다. 전기방식에 따른 콘크리트의 구조적 성능에 관해 기존 연구에서는 주로 철근의 부착강도에 집중하고 있으며 전기방식 적용 시 부착강도가 약 30~70% 정도 감소함을 보고하고 있다.^4,5) 이는 전기방식에 따라 철근-콘크리트 계면에서 알칼리금속이온(예: Ca⁺, K⁺, Fe²⁺ 등)의 전이로 계면부가 연화됨에 발생한다고 알려져 왔다.⁶⁾ 그러나 실제 콘크리트의 구조적 거동에 관한 연구는 미미한 실정이다.

본 연구에서는 콘크리트 중의 철근부식의 보수로 전기방식법을 적용할 경우의 탈염, 부식복원 및 구조거동을 효과적이고 정량적으로 평가하였다. 탈염효과의 경우 전기방식 이후 콘크리트 내의 염소이온 분포를 피복두께별로 측정함으로써 정량적 지표를 제시하였다. 또한 부식복원은 선형분극법을 통해 부식전류 및 부식전위를 측정하여 전기방식법에 따른 부식의 복원도를 산정하였다. 구조거동은 최대하중을 측정함으로써 전기방식이 구조적 성능에 미치는 영향을 평가함으로써 전기방식에 따른 구조성능 복원효과를 측정하였다.

2. 실험 방법

2.1 시편제작

콘크리트의 전기방식에 따른 탈염(Electrochemical chloride extraction; ECE), 부식거동 및 구조성능 평가를 위해 160× 160×1,000mm의 단순지지 거더를 제작하였다. 시편에 사용한 콘크리트 배합은 물시멘트비 0.45를 기준으로 보통 포틀랜드 시멘트 300kg/m³, 잔골재 780kg/m³, 굵은골재 1,170kg/m³으로 구성되었으며 시멘트량 대비 0.5%의 고성능감수제를 첨가하였다. 또한 철근부식의 가속을 위해 콘크리트 배합 시 배합수에 시멘트 중량 대비 5.0%를 NaCl의 형태로 혼입하였다. 시편은 콘크리트 타설 2일 후에 탈형하였으며 양생포를 덮어 28일간 양생하였다. 이후 실외환경에 1년간 노출을 통해 철근부식을 가속하였다.

기존의 시편과 달리 철근부식 속도 측정 시 철근의 비표면적의 계산과 구조거동의 반응성을 극대화하기 위해 원형철근을 사용하였다. 직경 16mm의 원형철근 3본을 인장부에 배치하였으며 피복두께는 20mm로 설계하였다. 철근의 양 끝 단면은 시멘트페이스트를 이용한 1차코팅 후, 열수축 밴드를 통해 2차코팅을 실시하여 철근의 노출길이를 850mm로 제한하였다. 철근의 부식성 제어를 위해 콘크리트 타설 직전에 염산을 이용하여 표면에 존재할 수 있는 보호막(Mill- scale)을 제거하였다.

2.2 전기방식의 적용

전기방식법의 적용을 위해 콘크리트 상단부(인장부)에 아크릴을 이용한 수조를 설치한 후 전해질용액으로 0.1M의 Sodium borate용액으로 충전하였다. 그리고 티타늄 망(Titanium mesh)을 수조에 설치한 후 철근과 티타늄 망 사이에 직류전원을 연결하였다. 전류량은 철근 비표면적 대비 750mA/m²로 2, 4, 8주씩 적용하였다. 또한 일정한 전류량의 공급을 위한 전위를 모니터링 하였으며 전기방식 시 전해질 용액의 pH를 모니터링 하였다. 전기방식 종료 후, 선형분극법(Linear polarization method)을 통해 식 (1)과 같이 부식전류를 측정하였으며 Guard ring의 범위는 200mm로 한정함으로써 위치별로 측정한 부식전류의 평균값을 취하였다. 부식전위는 칼로멜전극(Standard calomel electrode)을 통해 시편 중앙부에서 측정하였다.

 (1)

여기서 I는 부식속도이며 R_p는 분극저항, B는 Stern-Geary 상수이다.

구조거동 시험 직후, 콘크리트 표면부 5개 지점에서 염소이온 프로파일링을 실시하여 평균값을 취하였다. 프로파일링은 직경 50mm의 다이아몬드 그릿을 이용하여 2.0mm 간격으로 20.0mm까지 실시하였다. 프로파일링을 통해 얻은 콘크리트 분말은 적정법을 통해 각 깊이별로 염소이온의 농도를 측정하였으며, 농도는 시멘트량 대비 백분율로 표현하였다. 콘크리트 분말에서의 염소이온 농도 측정 시 분말에 증류수를 공급한 후 질산을 첨가하여 산가용성 염소이온(Acid-soluble chloride)의 농도를 측정하였다.

2.3 구조성능 평가

전기방식 적용 후 인장부에 설치했던 수조를 제거한 후 3점 휨시험을 수행하였다. 2,000kN급 hydraulic cylinder를 통하여 가력속도 30mm/min.의 변위제어 방식으로 하중을 가력하였으며 동시에 수직변위 확인을 위한 2개의 LVDT를 시험체 하단부에 각각 1/2 지점과 1/4 지점에 설치하였다. 또한, 균열 및 파괴양상의 확인이 용이하도록 시험체에 50mm 간격의 격자를 표시하였고 휨 거동에서 콘크리트 압축구간의 변형률을 확인하기 위해 상단으로부터 50mm, 25mm 지점에 변형률 센서를 부착하였다. 모든 가력과 센서로부터 발생하는 데이터는 다중채널데이터로거를 통해 동기화하여 10Hz로 획득하였다.

본 연구에서 사용한 시편의 사양, 전기방식장치, 염소이온 프로파일링 및 구조거동 시험에 관한 모식도를 Fig. 1에 나타내었다.

3. 전기화학적 결과 및 고찰

3.1 전해질 용액의 전기화학적 모니터링

탈염 및 부식의 복원을 위한 전기방식의 적용 시 철근에 부하되는 전류량을 일정하게 유지하기 위한 전압(Coulostatic prevention)의 변이와 전해질용액의 pH변화를 모니터링한 결과를 Fig. 2, 3에 나타내었다. 전압의 변이는 초기 콘크리트의 비저항 상태 및 함수율에 따라 4~8V로 시작하여 전기방식을 인가함에 따라 시간 대비 증가하는 경향을 나타내었다. 그러나 3주 이상 전류를 인가할 시 전위는 17~19V로 일정하게 유지되었다. 이는 콘크리트의 함수상태에 따른 비저항이 전기방식이 적용 된 후 일정한 상태로 유지됨을 반증하는 것으로 안정적인 직류전원을 철근에 공급함으로써 탈염과 부식의 방식을 도모함을 알 수 있다. 특히 전기방식 인가 시 철근계면에서 발생할 수 있는 공극수(Concrete pore solution)의 전기분해에 따른 수소가스의 발생을 억제하기 위한 임계전위인 30V로 나타나 전기방식에 따른 역효과를 억제하였다. 그러나 고전류를 통한 전기방식에는 옴의 법칙(Ohm's law)에 따라 전위가 증가함으로 상당한 전위의 상승이 예상된다. 즉 임계전위 이하의 전기방식을 구현하기 위해서는 본 연구의 경우, 최대직류전류량을 약 1.25~1.50A/m²로 유지해야함을 확인하였다.

또한 전해질 용액은 전기방식 인가 시 알칼리이온의 콘크리트 침투에 따라 pH 저하현상을 나타내었다. 상대적으로 전기방식의 경우 콘크리트 공극수의 알칼리도를 증가시키는 효과를 나타내어 재알칼리화(Re-alkalization)를 유도 할 수 있다. 본 연구에서는 전기방식 인가에 따른 전해질 용액의 pH를 매 24시간마다 측정하였는데 전기방식 인가 2주후 pH가 급격히 감소한 후 약 10.2로 일정한 값을 유지하였다. 또한, 전기방식을 실시하지 않은 경우에도 전해질 용액의 pH를 모니터링한 결과 약 12.2까지 감소한 후 일정하게 유지하였는데 이는 전해질 용액이 대기 상에 노출됨에 따라 자연정화에 따른 것으로 판단된다.

본 연구에서는 전기방식의 총 전하 인가량을 조절하기 위해 일정전류(750mA/m²) 대비 기간의 폭을 2, 4, 8주로 다양하게 설정하였는데 2주간의 전기방식 인가의 경우 전위 및 전해질 용액의 pH가 안정화되기 이전에 전기방식이 종료됨에 따라 충분한 탈염 및 부식복원의 효과에 한계가 있을 것으로 판단된다.

3.2 전기방식의 탈염효과

전기방식에 따른 탈염효과를 콘크리트 중의 염소이온 프로파일을 통해 Fig. 4에 도식하여 나타내었다. 전기방식을 실시하지 않은 콘크리트 시편의 경우 염소이온의 농도가 콘크리트 피복두께에 상관없이 약 3.83~4.65%로 일정하게 나타났다. 실제로 콘크리트 시편 제작 시 혼입된 염소이온의 농도는 시멘트량 대비 5.0%였으나, 시멘트계 내에서 염소이온의 고정화능력이 총 염소이온 대비 약 10~15%가 산불가용성(Non-acid soluble crystalline)으로 전이되어 나타난 현상으로 판단된다.⁷⁾ 즉 본 연구와 같이 5.0%의 염소이온을 콘크리트에 혼입할 경우 불용성 염소이온의 양이 약 0.50~0.75% 정도가 되며 최대측정 범위의 염소이온 농도는 4.25~4.50%임을 알 수 있다. 그럼에도 불구하고 콘크리트 피복두께에 따른 염소이온 농도의 변이는 굵은 골재의 콘크리트 내에서의 불규칙한 편차에 따라 왜곡된 것으로 판단된다. 전기방식으로 인한 염소이온의 탈염효과는 인가된 전류량에 따라 상이함을 알 수 있다. 예로써, 인가 전류량 대비 2주간의 전기방식 적용의 경우, 잔존 염소이온 농도는 피복두께에 따라 2.45~2.71%이고, 4주간의 인가 시에는 1.02~1.64%, 8주간의 인가 시에는 0.58~1.35%로 나타났다. 즉 전기방식의 인가 기간의 증가에 따라 잔존 염소이온량이 감소함으로써 탈염효과가 증대됨을 확인하였다. 특히 8주간의 전기방식 적용의 경우 철근깊이에서 잔존 염소이온량이 약 0.6%로 철근부식 임계염소이온농도(0.4%) 수준으로 감소함에 따라 전기방식 이후 부식의 가능성이 현격하게 감소하는 반면, 2주 및 4주간의 전기방식 인가의 경우 잔존 염소이온농도가 2.42, 1.02%로 여전히 철근부식이 활발하게 진행될 것으로 예상된다. 즉, 충분한 탈염효과를 기대하기 위해서는 일정한 인가 전류에 따라 충분한 통전기간이 확보되어야 만이 가능하고 동시에 추가적인 부식의 위험도를 감소시킬 수 있음을 확인하였다.

전기방식 인가 기간에 따른 탈염효과를 콘크리트 피복두께에 따라 추출된 염소이온의 농도비로 Fig. 5에 나타내었다. 탈염효과는 위에서와 마찬가지로 전기방식 인가 기간의 증가에 따라 확연히 상승함을 확인하였다. 예로써 2주간의 인가 기간의 경우 탈염비율이 약 30.8~40.0%인 반면, 4주간의 인가 시에는 62.1~73.4%, 8주간의 인가 시에는 64.7~83.7%로 증가하였다. 이와 같은 탈염비는 콘크리트 중의 염소이온의 존재형태에 관한 새로운 가설을 뒷받침할 수 있다. 콘크리트에 존재하는 염소이온의 경우 총 염소이온의 농도에 따라 약 60~70%가 수화물과의 흡착 또는 화학적 반응에 의해 고정화 되며 콘크리트 내에서 화학적 반응성이 실제로 거의 없으며 공극수를 통한 이동이 불가능한 것으로 알려져 왔다.⁸⁾ 그러나 본 연구에서는 전기방식 인가 기간이 8주일 경우 철근깊이에서 탈염비율이 이를 상회하는 80% 정도임을 감안할 때 상당한 양의 고정화된 염소이온이 추출되었음을 알 수 있다. 즉, 고정화 된 염소이온의 운동성과 화학반응성을 고려할 때 전기방식과 같은 대전 상태에서도 염소이온의 이동은 불가능한 것으로 여겨져 왔으나 고정화된 염소이온의 최소 10%이상은 운동성을 가질 수 있으며 전기방식을 통해 제거됨을 확인하였다. 이는 고정화된 염소이온 가운데 흡착된 형태의 염소이온일 것으로 판단되는데, 수화물과의 반응을 통해 화학적으로 전이된 고정화된 염소이온(Crystlized salt 또는 Friedel's salt)의 경우 화학적 분해가 실제로 불가능하기 때문이다. 반면, 흡착된 염소이온의 경우 시멘트 수화물 표면에 물리적으로 염소이온이 존재하기 때문에 외부의 강한 구동력이 발생 할 경우 물리적 Isolation이 가능하며 이후 전기방식에 의해 추출된 것으로 판단된다. 그러나 본 연구에서는 전기방식 이후 잔존하는 염소이온에 대해 화학적으로 고정화/결정질화 된 염소이온과 물리적으로 흡착된 염소이온의 농도를 구별하여 측정하지 않음으로, 이에 대한 실질적인 증거가 아닌 추론으로 논의함에 한계가 있다.

또한 탈염효과는 콘크리트 표면부보다 철근부에서 더욱 뚜렷하게 나타났는데 이는 인가 전류의 콘크리트의 저항에 따른 감소로 인한 구동력의 저하에 기인한 것으로 판단된다. 전기방식의 전기적 회로는 콘크리트 중의 철근이 음극으로, 콘크리트 표면에 부착된 티타늄 망이 양극으로 하여 콘크리트를 전도체로 완성된다. 그러나 실제로 콘크리트의 전기적 비저항이 매우 크기 때문에 양극과 음극으로부터 거리가 멀어질수록 부하되는 실제 전류량이 감소한다. 그러므로 콘크리트 중앙부에서 보다는 양단 주변에서 이온의 전기적 이동이 활발하게 된다. 본 연구에서도 탈염비율이 철근부(피복두께 20mm 근처)에서 더욱 증가하였다. 그러나 콘크리트 표면부의 경우 추출되어 온 염소이온이 전해질 용액에 용해되는 과정에서 염소이온의 용해지연에 따라 오히려 탈염효과가 감소하는 것으로 나타났다.

3.3 전기방식에 따른 부식 복원

전기방식에 따른 부식복원의 측정을 위해 선형분극법을 통한 부식전류, 부식전위의 측정 결과를 Fig. 6에 나타내었다. 전기방식의 인가 기간의 증가에 따라 부식전류는 감소하고 부식전위는 증가함으로써 부식량이 감소함을 확인하였다. 전기방식을 가하지 않은 경우, 콘크리트 중의 철근의 부식전류는 약 1,200mA/m², 부식전위는 -650mV (vs. SCE)로 매우 높은 부식정도를 나타낸 반면, 2, 4, 8주간의 전기방식 인가 이후 부식전류는 각각 80.5, 10.2, 6.5mA/m²로 감소하였으며 부식전위는 -550, -480, -330mV (vs. SCE)로 증가하였다. 그러나 이와 같은 전기화학적 값은 여전히 콘크리트 중의 철근은 부식상태에 있음을 나타내고 있다. 즉, 전기방식에 의해 철근의 부식정도는 인가 기간의 증가에 따라 상당량 감소할 수 있으나 완전한 철근부식의 복원은 불가능함을 반증하고 있다. 부식된 철근의 완전한 복원을 위해서는 더욱 강한 전류를 인가하거나 전기방식 인가 기간을 증가시켜야 하는데 인가 전압의 한계로 강한 인가 전류는 현실적으로 불가능하여 인가 기간을 증가시켜야 할 것으로 판단된다. 전기방식의 경우, 탈염이나 재알칼리화를 목적으로 적용할 때 인가 기간이 약 6~8주로 한정된 점을 고려할 때 전기방식을 통한 부식의 원인인 염소이온의 제거나 중성화된 콘크리트의 알칼리도를 높이는데에는 효과적이나 부식의 복원이 불가능할 것으로 보인다. 다만, 음극방식법(Cathodic protection)과 같이 낮은 인가 전류 대신 인가 기간을 무한정으로 증가시킴으로써 장기적인 부식복원을 획득할 수 있다. 기존의 전기방식 사례를 보면, 전기방식 이후 부식의 복원상태를 확인하기 위해 대개는 반전지전위(Half-cell potential)의 측정을 통해 확인하였으며 항상 임계전위 이상으로 부식이 복원되었음을 보고하여왔다.^9,10) 그러나 반전지전위법은 콘크리트의 함수상태, 대기온도 등의 조건에 민감하고 측정 상의 오류, 예를 들면 전극과 콘크리트의 접촉도, 전해질용액의 종류 및 청정도에 따라 매우 상이하게 나타나는 단점을 가지고 있다. 특히 반전지전위의 측정에 따른 부식복원의 판단은 정성적 기준만을 제시하고 있으므로 부식복원의 정도(또는 잔존부식의 정도)를 파악하는데에는 한계가 있음은 주지의 사실이다. 이와는 달리 본 연구에서는 부식전류량을 정량적으로 측정함으로써 부식의 복원을 수치상 표현 할 수 있으며 이에 대한 검증 또한 육안조사로 실시하였다.

전기방식에 따른 부식복원을 확인하기 위해 콘크리트의 구조거동 실험 후 콘크리트 표면을 제거한 후 철근을 떼어내어 육안조사를 Fig. 7과 같이 실시하였다. 전기방식을 하지 않은 콘크리트에서의 철근은 철근 표면에 고르게 부식이 분포하였는데 이는 염소이온이 콘크리트 침투를 통한 Pitting corrosion이 아닌 콘크리트 내재 염소이온에 의해 부식이 발생하였기 때문으로 판단된다. 또한 전기방식의 인가 기간의 증가에 따라 철근표면의 부식량이 현격하게 감소함을 확인할 수 있다. 특히 8주간의 인가 이후에는 철근 표면에 국소적으로 녹이 분포하고 있으며 위치는 철근 중앙부 외에 양 끝단에 주로 산재되어 있다. 그러나 여전히 녹이 존재함은 상기의 전기화학적 측정결과와도 일치 하는바, 전기방식에 따른 부식복원에 한계가 있음을 확증한다.

4. 구조거동 결과 및 고찰

4.1 하중-변위 관계

초기에 보의 중앙부에서 휨 균열의 발생 이후 급격하게 내력의 감소와 함께 수직 변위가 증가하였다. Fig. 8은 전체 시험체의 하중-변위 관계 곡선을 나타낸 것이다. 최대하중 후의 거동에서 전기방식을 적용하지 않은 시험체가 가장 많은 부식정도를 보였으며, 이때의 최대하중은 Control (염소이온혼입 및 전기방식을 인가하지 않은 경우) 보다 더 크게 나타났다. 최대하중 비교를 보면, 8주간의 전기방식 인가를 제외하고 최대하중의 증가를 나타내었으며 최대 약 6% 향상되는 것으로 나타났다. 이 후 부식이 점차 제거됨에 따라 증가한 최대하중이 감소하는 양상을 나타내며 8주간의 전기방식 인가에서 부식이 없는 Control보다 1.2% 낮은 최대하중을 나타냈다. 일반적으로 부식이 발생하여 녹이 발생하면 철근의 단면 손실에 따른 철근의 내력저하로 인해 최대하중 및 성능의 저하가 발생하는 것으로 보고되고 있다. 그러나 실험결과에서 전기방식을 통한 부식생성물의 제거과정을 거친 시험체의 구조성능은 최대하중의 관점에서 크게 감소하지 않는 것으로 나타났다. 특히 원형철근을 사용한 연구에서는 콘크리트 내에 원형철근의 부식 발생 시 콘크리트와 접촉면의 저항성 증가로 인한 마찰력의 증가로 구속력이 없는 경우 단일 철근만으로 부착성능이 부식률 2~4%에서 최대 성능을 보이며 최대 2.5배 향상되는 것으로 보고하고 있다.¹¹⁾ 이는 이형철근보다 원형철근에서 작은량의 부식에 따른 내력의 증가폭이 크게 나타남을 보여주고 있으며 부식에 예민하게 반응하는 것으로 판단된다. 실제로 전기방식을 적용하지 않은 시험체는 Control보다 높은 최대강도를 보여주고 있다.

또한 Fig. 9에서와 같이 최대하중 및 항복변위 비의 관계에서 보면 변위는 시간에 따라 부식생성물이 제거될수록 크게 증가하는 것으로 나타났다. 항복변위는 가장 높은 최대하중을 나타낸 전기방식을 인가하지 않은 경우를 제외하고 시간이 지남에 따라 Control보다 모두 급격하게 증가하는 것으로 나타났다. 이러한 현상은 부식생성물에 의해 콘크리트와 철근의 접촉면에서 팽창된 응력이 감소하면서 철근을 따라 발생할 수 있는 수평균열의 위험성이 제거되었기 때문으로 판단된다. 이러한 영향으로 4, 8주의 전기방식 인가한 시험체는 Control보다 큰 연성효과를 보여준다. 철근부식에 따른 휨 파괴거동은 최대하중보다 연성도에 미치는 영향이 보다 큰 것으로 나타났다.

4.2 콘크리트 변형률

인장철근의 부식정도에 따라 휨 거동 시 콘크리트 압축영역에서의 변형을 확인하기 위해 Point 2 (Fig. 1 참조)의 하중-변형률 관계를 Fig. 10에 나타내었다. 이 구간의 부식에 따른 거동 특성이 전기방식 인가 4, 8주의 시험체가 Control 보다 18~74% 낮은 하중에서 중립축의 변화가 발생하는 것으로 나타났으며 상대적으로 부식 수준이 높은 전기방식 미적용 및 인가 2주의 시험체는 38~71% 큰 최대하중에서 변화가 발생했다. 콘크리트의 최대변형률은 Control 127×10^-6 보다 모두 낮게 나타났다. 이러한 영향은 철근에 존재하는 부식수준에 따라 콘크리트와 철근의 일체거동의 효과를 반영한 결과라고 생각된다.

4.3 철근부식에 따른 파괴양상

본 연구에서는 철근의 부식정도에 따라 시험체 별 휨 성능의 차이를 설명하기 위해 Fig. 11과 같은 시험체 파괴 후 균열의 양상을 나타내었다. 균열의 양상은 배근된 철근의 길이 방향에 따라 발생하는 수평균열로 휨 균열 이후 철근을 따라 발생하는 수평균열이 구조물의 거동에 가장 큰 영향을 미치는 것으로 판단된다. 이러한 파괴양상은 전단철근이 존재하지 않는 시험체의 특성에 기인하나 철근의 부식에 의한 전형적인 균열양상으로 판단된다.^12-14) 특히 전기방식을 적용하지 않은 시험체와 2주간 전기방식을 적용한 시험체의 경우 최대하중에 가까워지면서 갑작스럽게 인장철근 하단부의 콘크리트 피복부위가 탈락되었다. 이와 같은 2개의 시험체는 보 길이의 1/4지점 구간에 상당히 많은 양의 부식을 나타내고 있다.

4주와 8주간의 전기방식을 적용한 시험체는 파괴된 후에도 피복이 탈락되지 않고 철근의 슬립이 상당부분 발생하였다. 이와 같은 영향은 부식이 전기방식에 의해 부식생성물이 일부 제거된 것에 영향을 받는 것으로 판단되며 철근의 부식생성물이 제거되는 수준에 따라 부재의 항복변위와 연성능력에도 영향을 주는 것으로 판단된다. 반면, 2주간의 전기방식의 경우 제거되지 않은 부식생성물이 콘크리트와 철근의 부착성능 향상으로 최대하중의 증가를 나타냈으나 일정 하중이상에서 취성적인 파괴를 나타냈다. 이러한 파괴양상 및 거동특성은 미량의 부식이 부착성능의 증가와 이로 인한 내력향상에 의한 구조성능을 향상 시킨 것으로 판단된다.^15,16)

5. 결    론

본 연구는 콘크리트 중의 철근부식에 따른 염소이온의 제거와 부식복원을 위한 전기방식법의 적용 시, 탈염효과, 부식복원 및 구조거동의 평가를 통해 전기방식효과에 관한 보수보강의 효과를 정량적으로 산정하고자 하였으며 각기 세부적으로 도출된 결론은 다음과 같다.

1)전기방식은 일정한 인가 전류량 대비 인가 기간의 증가에 따라 탈염의 양이 증가하였으며 최대 8주간의 인가의 경우 자유염소이온 외에 일부 고정화된 염소이온도 추출할 수 있음을 확인하였다. 특히 염소이온의 추출은 철근부에서 더욱 뚜렷이 나타남으로 차후 부식의 가능성을 저하시키는 효과를 나타내었다.

2)전기방식에 의해 탈염과는 별도로 부식된 철근의 복원은 전기화학적 측정 결과 부식의 완전한 복원은 8주간의 인가 기간 내에 이루어지지 않음을 확인하였다. 다만, 전기방식 인가 기간의 증가에 따라 부식전류가 감소하고 부식전위는 증가함으로써 부식의 위험도가 낮아지는 효과를 얻을 수 있었다.

3)전기방식의 적용 시 콘크리트의 구조거동에 있어 최대하중은 인가 기간에 따라 감소하였으나 Control보다는 항상 높은 값을 유지하였으며 이는 철근부식에 의해 오히려 부착성능의 향상에 따른 최대하중의 증가에 기인한 것으로 판단된다. 또한 부식의 복원에 따라 하중 재하 시 파괴양상은 다르게 나타났으며 이는 잔존부식의 영향에 의한 것으로 판단된다.