표면 부착형 전기화학센서를 활용한 교류임피던스 측정으로 콘크리트 속 철근 부식 환경 평가

초록

본 연구는 콘크리트 내 철근의 부식 환경을 평가하기 위해 표면 부착형 소형 EIS(Electrochemical Impedance Spectroscopy)센서를 개발하고, 기존 상용 센서와의 성능 비교를 통해 이를 검증하였다. 개발된 센서는 기준전극(RE)과 상대전극(CE)이 일체형으로 설계된 소형화된 구조로, 다양한 염수 환경에서 대조군 센서와 유사한 성능을 보였다. 특히, 기준 전위는 염화은 전극과 비교하여 약 +292 mV로 평가되었으며, ASTM C876 기준에 따라 철근 부식 위험도를 평가하기 위해 약 +24 mV의 보정이 필요함을 확인하였다. 교류 임피던스 분석 결과, 개발된 센서는 콘크리트 표면에서의 전기적 특성 변화를 효과적으로 모니터링할 수 있음을 입증하였다. 임피던스 신호를 통해 용액저항(Rs )을 측정함으로써 콘크리트의 건조 상태를 평가할 수 있었으며, Cdl,0 과 Cdl,1 값 분석을 통해 염수 농도의 정보를 제공할 수 있음을 확인하였다. 이러한 결과는 철근 콘크리트 구조물의 전기화학적 특성과 환경 조건의 변화를 정량적으로 파악하는 데 있어 개발된 센서의 유용성을 뒷받침한다. 본 연구에서 제안된 표면 부착형 EIS 센서는 현장에서의 부식 모니터링을 위한 실용적이고 비파괴적인 도구로서의 높은 잠재력을 보여주었다.

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