3전극방식을 활용한 철근 콘크리트의 교류임피던스 측정 시 전기화학 셀저항의 영향 (Effect of Total Resistance of Electrochemical Cell on Electrochemical Impedance of Reinforced Concrete Using a Three-Electrode System)

서지정보

· 발행기관 : 한국구조물진단유지관리공학회
· 수록지 정보 : 한국구조물진단유지관리공학회 논문집 / 26권 / 6호 / 82 ~ 92페이지
· 저자명 : 무함마드 알 마스루르 칸, 김제경, 이정재, 기성훈

초록

본 연구의 목적은 3전극방식으로 전기화학적 임피던스분광법(EIS)를 활용한 콘크리트 속 철근의 분극저항을 측정할 때 전기화학셀저항에 따른 인가전압의 변화를 실험적으로 확인하고, 안정적인 측정값을 획득을 위한 실험조건을 찾는 것이다. 본 연구에서는 셀저항을 구성하는 요소 중 콘크리트 건조상태, 전극의 커플링상태(접촉저항) 및 상대전극의 면적을 주요변수 설정하였다. 본 연구에서는 지름 200mm인정사각형 콘크리트 실험체 중심에 D22 철근이 부분적으로 매입된 실험체를 준비하여, 주요변수의 조합으로 구성된 다양한 실험조건에서 EIS을 수행하였으며 이때 포텐쇼스탯에서 인가된 전압을 측정하였다. 본 연구의 실험결과를 통하여, 3전극 방식으로 콘크리트 속 철근의 부식속도를 측정할 경우, 측정장치의 추종전압보다 측정 시 요구되는 인가전압이 충분히 큰 경우 셀저항의 변화는 EIS 측정에 큰 영향을 주지 않는 것을 확인하였다. 참조전극과 기준전극을 콘크리트 표면에 부착된 상태에서 EIS에서 콘크리트의 건조상태 및 상대전극의 면적에 대한 영향에 비하여 전극과 표면의 접촉저항의 영향이 지배적인 것을 확인하였다. 본 연구의 결과는 해양환경에 노출된 콘크리트와 같이 침지 및 건조 반족 조건에 노출된 콘크리트에서 3전극방식의 EIS 측정으로 철근 부식속도 및 상태평가를 위한 센서 개발에 기본 데이터로 활용될 수 있다.

영어초록

This study aims to investigate the effect of total electrochemical cell resistance (TECR) on electrochemical impedance (EI) measurementsof reinforced concrete (RC) by electrochemical impedance spectroscopy (EIS) using a three-electrode system. A series of experimental study is performedto measure electrochemical behavior of a steel bar embedded in a concrete cube specimen, with a side length of 200 mm, in various experimentalconditions. Main variables include concrete dry conditions, coupling resistance between sensing electrodes and concrete surface, and area of the counterelectrode. It is demonstrated that EI values remains stable when the compliant voltage of a measuring device is sufficiently great compared to the potentialdrop caused by TECR of concrete specimens. It is confirmed that the effect of the coupling resistance of TECR is far more influential than other twofactors (concrete dry conditions and area of the counter electrode). The results in this study can be used as a fundamental basis for development of asurface-mount sensor for corrosion monitoring of reinforced concrete structures exposed to wet-and-dry cycles under marine environment.

참고자료

· 없음