철도 콘크리트 인프라 자가진단용 무선센싱 시스템

초록

본 논문에서는 철도 환경 하에 있는 콘크리트 구조물의 자가진단을 위한 무선 센싱 시스템을 개발하였다. 전도성 충전제인 다중벽탄소나노튜브(MWCNTs) 1.0 vol.% 가 혼입된 시멘트 복합체에 전극을 삽입하여 자가진단이 가능한 시멘트기반 센서를 제작하였다. 시멘트기반 센서에 직접 탈착 가능한 무선 송신 모듈 및 무선 센서 신호를 받아 저장하는 무선 수신 모듈의 설계 및 제작을 수행하였다. 무선 송수신 모듈을 시멘트기반 센서에 적용하여 반복압축하중 하에서의 거동을 유선환경에서 실험결과와 비교하였다. 무선 환경 하에서의 센싱 거동은 유선 환경 하에서의 센싱 거동과 매우 유사한 결과를 보였으며, 게이지 팩터도 유사한 값을 가짐을 확인하였다. 개발된 무선 송수신 모듈과 시멘트기반 센서의 실제 철도 환경에서 적용성을 판단하기 위해, 송신기와 수신기 간 거리에 따른 무선 전송 데이터 손실률 실험을 수행하였고, 이를 바탕으로 개활지, 철도 역사, 궤도 위 등의 경우에 대해 무선센싱 시스템의 안정적 데이터 전송이 가능한 거리를 측정하였다. 개발된 철도 콘크리트 인프라 자가진단용 무선센싱 시스템을 철도 침목에 적용할 경우, 배터리 교체에 따른 무선센싱 시스템의 사용시간은 최대 3.5년을 기대할 수 있다.