2.1 실험체 제작

한 변의 길이가 200 mm인 정육면체 콘크리트 실험체 중심에 철근을 부분 매입한 실험체를 제작하였다(Fig. 5). 실험체 제작에 활용된 콘크리트는 설계기준강도가 각각 18MPa (MIX1), 24MPa(MIX2), 40MPa(MIX3)로 설계된 3종류의 레디믹스트 콘크리트이며, 콘크리트 배합은 Table 2에 정리하였다. 콘크리트 속 철근으로 D10, D13, D19, D21의 4종류의 철근을 사용하였다. 이 연구에서는 철근과 콘크리트 배합이 같은 동일한 실험체를 각각 12개씩 제작하여, 총 144개의 콘크리트 실험체를 제작하였다. 철근의 길이는 직경과 관계없이 모두 235 mm이며, 이중 콘크리트에 직접 매입된 길이는 70 mm가 되도록 계획하였다. 결과적으로 D10, D13, D19 및 D22 철근을 활용한 콘크리트 실험체에서 철근의 부식면적은 각각 20.95 ㎠, 27.91 ㎠, 41.98 ㎠ 및 48.80 ㎠이며, 이 면적에서 부식이 집중되도록 계획하였다. 철근의 중간부 100 mm는 에폭시 코팅 후 테프론 테이프로 2중 코팅 후 길이 100 mm의 PVC관을 끼워 3중 방수층을 구성하여, 철근 부식이 최대한 억제되도록 계획하였다. 거푸집은 두께 20 mm의 거푸집 제작용 목재 패널을 이용하여, 콘크리트 타설을 위하여 한 면이 개방된 상자 형태로 제작하였다. 거푸집 상자의 한 쪽 면의 중심에 철근이 삽입된 PCV 관의 외경과 동일한 원을 천공하였고, PVC관의 35 mm 만큼 바깥쪽으로 돌출되도록 거푸집 상자에 고정하였다. 콘크리트는 철근이 가로로 눞여 있는 상태에서 타설하였다. 본 연구의 실험에서는 재령 180일 이후 압축강도 값이 안정된 상태에 도달된 콘크리트를 사용하였다. 100 mm×200 mm 원주형공시체 3개로 측정한 재령 180일 콘크리트의 평균 압축강도는 MIX1, MIX2, MIX3에서 각각 18.30MPa, 32.15MPa 및 55.28MPa로 측정되었다.

Fig. 5 Illustration of a concrete specimen: (a) isometric view, (b) A-A section and (c) B-B section

2.2 급속부식실험

이 연구에서는 전류인가를 통한 부식촉진시험으로 4단계 부식율을 갖는 실험체를 준비하였다. D10, D13 철근이 매입된 콘크리트 실험체는 목표부식율을 각각 0%, 3%, 6%, 12%로, D19와 D22 철근이 매입된 콘크리트 실험체는 각각 0%, 5%, 10%, 20%의 목표부식율을 설정하였다. 콘크리트 실험체는 3% NaCl 수용액에 10일간 침지 후 급속부식을 위한 전류 인가를 개시하였다. Fig. 6은 전류인가법을 활용한 부식촉진을 위한 장치도를 보여준다. DC 전원공급장치의 (+)극은 철근에 (–)극은 스테인리스스틸 철망(STS304)에 연결하였다. 직류회로 중간에 전류측정장치를 설치하여 실시간 전류인가량을 측정하였으며, 측정된 데이터는 LabVIEW 프로그램을 통하여 컴퓨터 저장장치에 저장하고, 누적전하량과 부식율을 계산하여 컴퓨터 모니터에 실시간으로 표시하였다. 목표부식양을 발생시키기 위한 전류인가량은 Faraday 법칙^{(Jones, 1996)}을 활용하여 계산하였다 (Eq. 3).

여기서 $m_{loss}$= 부식양(g), I = 인가된 전류(C/s), t는 전하인가총시간(s), M=철(Fe)의 원자량(55.847 g/mol), n = 철의 이온가를 나타내는 상수(=2), F = 페러데이 상수(=96485. 3396485.33 C/mol)를 의미한다.

Fig. 6 Test setup for accelerated corrosion of reinforcing steel in concrete specimens using the impressed current technique

2.3 반전지전위 측정

반전지전위 값은 3% NaCl 수용액으로 포화된 콘크리트 실험체에서 측정하였다. 반전지전위는 부식촉진시험 이전 및 이후에 각각 총 2회 수행하였다. 전류인가이전 콘크리트 실험체는 3% NaCl 수용액에 10일간 침지시켜 콘크리트 내부가 충분히 포화될 수 있도록 하였다. 이후 콘크리트 실험체를 수조에서 꺼내어 표면수를 젖은 헝겊으로 제거하고 반전지전위를 측정하였다. 부식촉진시험 직후에도 같은 방법으로 염화물 수용액에 포화된 콘크리트 실험체에서 반전지전위를 측정하였다. 이 연구에서 자연전위 측정은 온도 18℃±2℃, 상대습도 50%±10%로 일정한 온습도 조건이 유지된 실험실에서 측정하였다. 이 연구에서는 탐촉자를 콘크리트 표면 중 한쪽 면(타설면)의 중심에 놓고 반전지전위를 3회 측정하였다. Fig. 7은 반전지전위 측정사진을 보여준다. 반전지전위의 측정은 상용장비(Proceq)를 활용하였다. 측정전 측정회로에서 저항을 측정하여 통전성을 확인하였으며, 클램프를 철근에 연결하여 단말기에 표시된 전위값을 읽어 기록하였다.

Fig. 7 Photograph of half-cell potential measurements in this study

2.4 부식전류밀도 측정

이 연구에서 부식전류밀도(icorr)는 전하이동저항 값을 다음에 제시된 Stern-Geary 식에 대입하여 구하였다^{(Stern and Geary, 1957)}.

여기에서 icorr=부식전류밀도(µA/㎠), Rc=전하이동저항(kΩ㎠), B=Stern-Geary상수로서 부식철근(active corrosion)의 경우 25 mV, 부동태철근(passivity)의 경우 50 mV의 값이 일반적으로 적용된다.

실험체의 전하이동저항은 침지상태의 실험체에서 교류임피던스를 측정하여 결정하였다. 전기화학 측정장비는 원아텍 ZIVE MP2를 사용하였으며, 철근을 작업전극(working electrode, WE), 스테인리스 스틸 메쉬를 상대전극(counter electrode, CE), 염화은 전극(Ag/AgCl)을 기준전극(reference electrode, RE)로 하였다(Fig. 8). 임피던스 측정에 사용된 교류의 진폭은 ±10 mV이고, 100 kHz에서 1 mHz까지 연속적으로 측정하였다.

콘크리트에 매입된 철근의 전기화학적 임피던스 분광특성은 저항과 전기저항용량으로 구성된 등가전기회로로 모델링된다^{(Macdonald, 2006; Riberio and Abrantes, 2016)} (Fig. 9). Rs는 콘크리트 내부의 공극을 채우고 있는 전해질 용액을 따라 발생하는 이온성 전도도를 나타내고, Cdl (전기이중층용량)은 콘크리트와 철근의 계면의 이중층 용량을 의미하고, Rc는 철근에서 전기화학적 부식메커니즘에 관여하는 전하의 이동에 대한 저항을 의미한다. 한편 W(Warburg Impedance)는 부식에 따른 확산을 고려하기 위하여 사용되었다. EIS 등가회로의 전체 임피던스는 Eq. (5)와 같이 표현된다^{(Riberio and Abrantes, 2016)}.

여기서 ZDL 및 ZW는 전기이중층 의한 저항 및 와버그임피던스를 의미하며, 다음 Eqs. (5), (6)과 같이 주파수의 함수로 표현된다.

여기서 ω는 각주파수 (=2πf), $i$는 허수단위를 의미하며, α1은 전기적이중층의 특성을 나타내는 상수값으로 부식이 진행됨에 따라 전기이중층 용량의 변화를 표현하기 위하여 도입되었다. α2는 부식에 따른 용량성분의 변화를 보정하기 위하여 도입되었다. RD는 바버그임피던스의 저항성분을 의미한다. Eq. (5)에서 주파수가 매우 클 때 Z값은 Rs에 수렴하고, 주파수가 매우 작을 때 Rs+Rc에 수렴한다.

따라서 Rc는 다음과 같이 표현될 수 있다.

이 연구에서는 예비연구를 통하여 용액저항과 전하이동저항에 각각 해당되는 10 kHz와 10 mHz 두 개의 주파수에 대응하는 저항을 측정하여 분극저항을 측정하였다^{(Kim et al., 2018; Kim et al., 2021)}.

2.5 질량감량측정

철근의 실제 부식량을 파악하기 위하여 콘크리트에서 철근을 추출하여 부식으로 손실된 철근의 질량을 측정하였다. 철근의 녹과 콘크리트 부착물은 먼저 샌드 블라스트(sandblasting)로 제거하였고, ASTM G1-03^{(ASTM G1-03, 2003)}의 기준에 따라 용액에 침수시켜 부식생성물을 용해하여 제거하였다 (Fig. 10). 이 연구에서는 콘크리트에 직접 노출된 철근 부위의 질량은 부식실험부위(철근의 끝단에서 길이 70 mm)를 물에 침지 후 부력에 따라 감소된 중량을 측정하였다. 이후 부식에 따른 철근의 질량감량(mloss)은 건전한 상태의 철근질량(m0)에서 부식된 상태의 철근질량(mcorrosion)의 차이로 다음과 같이 계산하였다.

Fig. 11은 부식에 따른 질량감소량의 목표치와 측정값의 관계를 보여준다. 측정값은 다소 높은 변동성을 보였으며, 목표값과 측정값의 차이를 관찰할 수 있다. 특히 목표값이 높을 때 (D10, D13 철근의 경우 12%, D19, D22 철근의 경우 20%) 측정값은 목표값 보다 다소 낮은 값을 보였다. 하지만 전반적으로 측정값은 목표값의 증가 추세를 따르고 있고, 다양한 부식상태가 모사되었음을 확인할 수 있었다. 이러한 결과는 이 연구에서 전류인가에 따른 부식촉진이 효과적으로 적용되었음을 보여준다.

Fig. 8 Photograph of test setup for EIS measurements

Fig. 9 Equivalent circuit model for EIS analysis

Fig. 10 Corroded steel with various corrosion levels embedded in Concrete MIX1: (a) D10, (b) D13, (c) D19, (d) D22

Fig. 11 Relationship between designed and measured steel mass loss ratio caused by corrosion of reinforcing steel in concrete

3.1 육안평가

Fig. 12는 부식촉진 실험 종료 후 콘크리트 표면의 대표적인 상태를 보여준다. Fig. 12는 MIX3 콘크리트 속에 D22 철근의 다양한 부식상태를 따른 콘크리트 표면의 손상상태를 보여준다.목표부식율 5% 이후의 실험체에서는 모두 표면균열을 관찰할 수 있었으며, 표면균열은 철근의 길이방향으로 발생하였으며, 실험체에 종류에 따라 최소한 실험체의 한 면에서 뚜렷한 균열을 관찰할 수 있었다. 목표부식율이 증가함에 따라 균열의 길이 및 폭이 커지는 것을 관찰 할 수 있었다. 특히 20% 목표부식율 상태의 콘크리트에서는 표면 균열의 틈으로 부식생성물(녹)의 용출량이 현저히 증가되어 콘크리트 표면을 붉은색으로 변색시킨 것을 볼 수 있었다. 이러한 경향은 MIX1과 MIX2 콘크리트로 제작된 실험체에서도 일관적으로 관찰되었다. D19 실험체는 D22실험체와 유사한 경향을 보였다. 이와 대조적으로 D10과 D13를 활용한 실험체에서는 0%에서 12% 목표부식율 범위에서 부식촉진 시험전과 이후 콘크리트 표면상태에는 큰 변화가 없었다.

이와같은 표면관찰에 따라 콘크리트 균열은 철근 부식 생성물에 따른 내부 팽창압 증가에 따라 발생한 것으로 보인다. 이 연구에서는 철근의 직경이 클수록 목표 부식율을 만족하기 위한 전하인가량이 커졌으며, 부식생성물 질량의 절대값이 증가하였다. 따라서 철근의 직경이 클수록 철근부식에 따른 콘크리트 손상도가 커지는 것을 확인하였다. 따라서 이 연구에서는 콘크리트 종류, 철근 직경 및 철근의 부식율와 함께 콘크리트의 손상(표면균열)이 HCP 및 부식전류밀도에 중요한 영향인자로 작용할 것으로 보인다.

Fig. 12 Photograph of the surface of concrete specimens (MIX 3 concrete) after accelerated corrosion tests with different planned corrosion levels: (a) 0%, (b) 5%, (c) 10% and (d) 20%

3.2 부식도에 따른 자연전위 변화

Fig. 13은 부식촉진 시험 이후 콘크리트 실험체에서 측정한 반전지전위(HCP)와 철근 부식에 따른 질량손실율의 관계를 보여준다. Fig. 13(a)-(d)는 각각 D10, D13, D19 및 D22철근을 매입한 콘크리트 실험체에서 측정한 결과이다. 이 연구에서는 부식촉진실험 이전에 콘크리트 속 철근은 부식이 진행되지 않았다고 가정하여 철근의 질량손실율은 0%로 표시하였다. 부식개시 전 측정된 HCP값은 Fig. 13(a)에서 MIX1 실험체 1개, MIX3 실험체에서 1개를 제외하고 –200 mV(vs CSE)보다 양의 방향으로 큰 값을 보였다. ASTM C 876-15에서 제시된 –200 mV값을 부식개시전에 대한 문턱값으로 활용할 경우 건전한 철근 중 약 80%에서 정확한 판정을 할 수 있으며, 약 20% 확률로 판정에 오류가 생길 수 있음을 확인하였다. 즉 HCP 측정에 따라 건전한 영역의 판정은 다소 보수적인 관점에서 평가될 수 있음을 보여준다. 한편 부식촉진실험 이후 측정된 HCP값은 Fig. 13(d)의 MIX3 실험체 1개를 제외하고 –350 mV(vs CSE)보다 음의방향으로 큰 값을 보였다. 즉 –350 mV를 부식개시에 대한 문턱값으로 활용할 경우 이 연구에서 대부분의 경우(99%, 96개 실험체 중 95개) 부식개시를 정확하게 판정할 수 있었다. 즉 ASTM의 기준은 부식개시영역을 상당히 높은 정확도로 판정할 수 있음을 보여준다.

동일한 철근이 매입된 실험체에서 같은 수준의 철근 질량 손실율에서 물-시멘트 비율이 큰 실험체일수록 HCP값이 음의 방향으로 큰 값을 보였다. 이러한 경향은 부식에 따른 콘크리트 손상이 미미할 것으로 판단되는 D10 철근을 매입한 실험체에서 가장 명확하게 관찰할 수 있었다. 염수 환경에 노출된 콘크리트에 매입된 철근의 HCP값은 부식율이 커짐에 따라 음의 방향으로 증가하는 경향을 갖는다. 이때 HCP값은 콘크리트의 [Cl]/[OH]값이 커질수록 음의 방향으로 증가량은 커지는 것으로 알려져 있다^{(Bird et al., 1988; Maruya et al., 2007)}. 즉 물-시멘트에 차이 따라 생긴 투수계수의 차이가 HCP 측정결과에 영향을 준 것으로 보인다. 하지만 이러한 경향은 부식에 따른 콘크리트 손상이 커질수록 희미해지는 것으로 확인 할 수 있었다. D19 및 D22는 내부 콘크리트의 손상 및 표면균열은 콘크리트의 투수계수를 급격히 높이고, 이때 철근 주변으로 침투한 NaCl 수용액의 증가로 [Cl]/[OH]농도 및 콘크리트의 함수량에도 급격한 변화가 발생한 것으로 보인다. 이러한 다양한 변수는 콘크리트의 HCP값에 상이한 영향을 주기 때문에 단순히 콘크리트의 물시멘트비로에 따른 영향으로 설명하기는 어려울 것으로 판단된다.

이 연구에서 HCP 측정과 관련된 흥미로운 결과는 철근 부식율의 증가와 HCP값의 유의미한 상관관계를 갖을 수 있다는 점이다. 특히 D10 철근을 매입한 실험체(Fig. 13(a))와 같이 콘크리트 손상이 경미한 경우 철근 부식율이 증가함에 따라 HCP값은 음의방향으로 서서히 감소하는 경향을 확인 할 수 있었다. 즉 이러한 결과는 일정한 환경조건에서 HCP값이 철근의 부식정도와 상관관계를 갖는다는 기존 연구결과와 일치한다^{(Dhir et al., 1993; Zou et al., 2016; Ryu et al., 2017)}. 단 이 연구에서는 콘크리트 손상이 HCP 변동성에 상당한 영향을 줄 수 있어 실용적 활용에 신중을 기하여야 함은 확인하였다.

Fig. 13 Variation of half-cell potential measured on concrete specimens with increasing measured mass loss ratio for various reinforcing steels in the concrete specimens: (a) D10, (b) D13, (c) D19, and (d) D22

3.3 부식도에 따른 부식전류밀도의 변화

Fig. 14는 부식촉진 시험 이후 콘크리트 실험체에서 측정한 부식전류밀도(corrosion current density)와 부식에 따른 철근의 질량손실율의 관계를 보여준다. 부식전류밀도는 각 실험체 별 부식촉진 시험의 종료 시점에서 분극저항을 측정하여 Eq. (4)를 활용하여 구하였다. 이 연구에서 분극저항은 2점 측정에 기반한 EIS를 활용하였다. 철근의 질량손실율은 인발시험을 통하여 콘크리트에서 부식된 철근을 추출한 후 이 연구의 2장에서 기술한 수중중량법으로 측정하였다. Fig. 14(a)- (d)는 각각 D10, D13, D19 및 D22 철근을 매입한 콘크리트 실험체에서 측정한 부식전류밀도와 철근의 질량손실율을 보여준다.

일부 실험결과(Fig. 14(a) 및 Fig. 14(d))에서는 콘크리트 부식전류밀도와 질량손실율간의 상관성을 관찰할 수 있었다. D10 철근이 매입된 콘크리트 실험체의 경우 동일한 콘크리트에서 측정된 부식전류밀도 값은 질량손실율이 증가함에 따라 커지는 경향을 보였다. 설계기준강도가 큰 콘크리트일수록 동일한 수준의 질량손실율에서 낮은 수준의 부식전류밀도값을 보였다. 즉 철근 부식에 따른 콘크리트 손상이 경미한 경우 부식전류밀도값은

공극률과 같은 콘크리트 특성에 영향을 받는 것으로 보인다. D22 철근이 매입된 실험체의 경우 전반적으로 질량손실율이 클수록 부식전류밀도가 커지는 경향을 보였다. D10 철근이 매입된 실험체와 비교하여 동일한 질량손실율 수준에서 D22 철근이 매입된 실험체에서 측정된 전류인가량은 현저히 큰 값을 보였다. 한편 콘크리트 표면균열이 발생한 이후 부식전류밀도의 콘크리트 특성의 의존성은 현저히 감소하는 것을 볼 수 있다. 하지만 전반적인 실험값의 흩어짐 경향이 다소 큰 편이고, 특히 D13 및 D19 철근이 매입된 실험체(Fig. 14(b) 및 14(c))에서는 앞서 기술한 경향을 명확히 관찰하기 어려웠다. 이러한 결과는 부식전류밀도값은 다양한 변수(콘크리트 종류, 인가전류량, 콘크리트 손상정도 등)에 의존하기 때문으로 판단된다.

부식전류밀도 측정 결과와 관련하여 주목할 만한 사항은 측정된 부식전류밀도 값은 부식촉진을 위하여 인가하였던 평균 인가전류밀도 값보다 현저히 낮은 값을 보인다는 것이다. 즉 강제부식 종료 후 측정된 실험체의 부식전류밀도 값으로는 실험체의 부식상태를 정확히 예측하기 어렵다는 것을 보여준다. 이러한 이유는 크게 3가지 관점에서 설명할 수 있다. 먼저 인가된 전류는 모두 철근 부식에 관여하지는 않는다는 점이다. 이는 실측에 의한 질량감소와 목표값과 차이를 보여주는 Fig. 11에서 확인할 수 있다. 하지만 측정된 질량감소에 따라 역으로 계산된 유효인가전류밀도와 비교하였을 때도 측정된 부식전류밀도는 여전히 현저히 낮은 값을 보였기 때문에 첫 번째 이유만으로는 설명이 어렵다. 두 번째 가능한 원인은 실험체에서 측정된 부식전류밀도는 급속부식실험 종료 후 측정된 순간값이기 때문에 실험 중 전류의 변화를 예측하기 어렵다는 점이다. 실제로 급속부식실험 중 고정된 전압을 가하더라도 철근의 부식에 따른 재료의 저항의 변화로 전류값은 고정된 값이 아니다. 전류값이 시간에 따른 변화량일 경우 순간값과 시간의 단순곱으로 전체 질량손실량을 예측하기 어렵다. 세 번째, 급속부식실험 종류 후 측정된 부식전위값은 전류인가가 없는 상태에서 측정한 강제부식 상태 실험체의 자연부식속도를 의미한다. 자연부식속도는 현재 콘크리트의 부식상태에 의존하는 값이지만 전류인가의 종료 후 다양한 재료 및 환경적 변수에 영향을 받는다. 따라서 순간적으로 측정된 부식전류밀도 만으로는 철근의 부식상태를 정확히 예측하기는 어려운 것으로 판단된다.

Fig. 14 Variation of corrosion current density of steel in concrete with increasing measured mass loss ratio for various reinforcing steels in the concrete specimens: (a) D10, (b) D13, (c) D19, and (d) D22

3.4 반전지전위와 부식전류밀도의 관계

Fig. 15는 부식촉진 시험 이후 콘크리트 실험체에서 측정한 반전지전위(HCP)와 부식전류밀도,icorr,(corrosion current density)의 관계를 보여준다. Fig. 15(a)-(d)는 각각 D10, D13, D19 및 D22철근을 매입한 콘크리트 실험체에서 측정한 결과이다. 전반적으로 반전지전위값과 부식전류밀도값은 로그선형관계를 보였다. 이 연구에서는 철근의 종류에 따른 관계식을 회귀분석을 통하여 구하였다.

여기서 HCP는 반전지 측정값(mV vs. CCS), icorr는 측정된 부식전류밀도 (mA/㎠), a와 b는 회귀분석에 따라 결정되는 상수이다. Table 3에는 철근의 종류에 따른 수식을 보여준다. 대체로 적합도(R2) 값은 0.88이상을 보여 HCP와 부식전류밀도는 상관성을 갖는 것을 확인할 수 있다.

Fig. 16는 이 연구에서는 얻은 모든 실험결과에 대하여 HCP와 부식전류밀도값의 상관식을 보여준다. 비교를 위하여 철근의 종류(또는 콘크리트의 손상)에 따라 얻은 상관식을 함께 표시하였다. 철근의 종류(또는 콘크리트 손상)이 관계식에 약간의 영향을 줄 수 있음을 보여준다. 하지만 전반적으로 HCP와 부식전류밀도는 상관성은 이 연구에서 고려된 변수(콘크리트 배합, 철근 직경, 부식도, 콘크리트 손상)에 크게 영향을 받지 않음을 확인할 수 있었다. Fig. 17에서는 이 연구에서 수집한 실험결과와 기존연구^{(Dhir et al., 1993; Quan et al., 2006; Tan et al., 2020)}에서 발표된 HCP와 icorr의 관계를 함깨 정리하였다. 비교를 위하여 이 연구에서 얻은 모든 실험결과에 대한 상관식(Eq. (10), a=-168.9, b=-438.5)도 함께 Fig. 17에 표시하였다. 전반적으로 이 연구결과는 기존 연구결과에 철근 부식이 심화된 구간(icorr=10이상의 매우 빠른 상태의 부식)에서 데이터를 확장한 것으로 보인다. 흥미로운 결과는 염해에 따라 촉진된 철근 부식에 대하여 HCP-icorr관계는 상이한 콘크리트 및 철근의 재료적 특성(콘크리트 조성, 시멘트 종류, 물-시멘트 비, 건조상태, 피복두께 등) 및 환경적 특성(온도 및 습도), 특히 콘크리트의 다양한 손상상태에서도 일정한 관계를 나타낸다는 점이다. 다양한 재료 및 환경상태는 HCP와 icorr에 각각 값에 영향을 주는 것으로 보고되고 있다. HCP-icorr의 일정한 관계는 다양한 변수가 각각에 변수에 일정한 방향의 영향을 주는 것을 짐작할 수 있다. HCP와 log(icorr)의 기울기는 대략 –170 mV/decade를 나타내고 있으며, 이러한 결과는 호기성부식(aerobic corrosion)에서 나타내는 결과를 의미한다^{(Dhir et al., 1993)}. 즉 이 연구에서 HCP-icorr 관계식은 습윤 및 건조가 반복되는 환경에서 산소의 공급이 충분한 상태에서 염해에 따라 촉진된 철근 부식의 상태를 평가하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대한다.

이론적으로 HCP값과 철근부식상태 또는 부식속도와 직접인 상관성을 설명하기 어렵다. 하지만 HCP 측정은 일반적으로 센서와 전압계만 요구되므로 부식속도를 직접 측정하는 방식과 비교하여 비교적 간단한 회로에 기반한 측장기구가 요구된다. 따라서 많은 연구자와 실무자들은 실용적 관점에서 자연전위 측정을 철근부식 개시 여부 및 철근 부식상태 평가에 활용하고자 하는 연구를 꾸준히 수행하였다. 이 연구에서 자연전위 측정은 온도 18℃±2℃, 상대습도 50%±10%로 일정한 온습도 조건이 유지된 실험실에서 측정하였으며, HCP 측정은 콘크리트 실험체를 수조에서 꺼낸 후 젖은헝겊으로 표면의 물기를 제거 후 표면건조포화에서 1시간이내 측정된 값이다. 특히 D10 철근은 부식 후 외부손상이 전혀 관찰되지 않았으며, 내부 손상도 미미할 것으로 판단되어, HCP의 변화 인자는 철근부식율로 한정 할 수 있다. 이 연구의 실험결과를 확인하였을 때 일정한 환경에 노출된 철근 콘크리트에서 측정된 HCP 값의 모니터링으로 콘크리트 속 철근의 부식상태 및 부식율 변화를 예측에 활용될 수 있을 것으로 보인다.

Fig. 15 Relationship between half-cell potential measured on concrete specimens and corrosion current density of steel in concrete for various reinforcing steels in the concrete specimens: (a) D10, (b) D13, (c) D19, and (d) D22

Fig. 17 Comparison of the half-cell potential and corrosion current density relation with experimental data in previous researches

Fig. 16 Relationship between half-cell potential measured on concrete specimens and corrosion current density of steel in concrete for all test data