초음파 펄스 속도법으로 본 콘크리트 균열 깊이 측정

정의

콘크리트 균열은 표면에서 폭만 보이고 깊이는 보이지 않는다.

초음파 펄스 속도법은 펄스가 콘크리트를 통과하는 시간으로 깊이를 추정한다.

구조물을 깨지 않고 보수 공법과 안전진단 판단에 쓰인다.

원리

균열 틈은 공기층이라 음파를 거의 차단한다.

펄스는 균열 끝을 돌아 전파하므로 경로가 길어지고 전파 시간이 늘어난다.

이 시간 증가분과 송수신 간격으로 균열 깊이를 환산한다.

펄스 속도와 기준

펄스 속도는 전파 거리를 전파 시간으로 나눈 값이다.

기호 L은 전파 거리, T는 전파 시간, V는 펄스 속도이며 단위는 m/s다.

건전부의 속도를 기준으로 삼고, 균열부 속도가 낮으면 균열이나 공극이 많다고 본다.

측정값은 실측이 아니라 전파 시간에서 얻은 추정치다.

계산 예

예를 들어 송수신 간격 x는 200 mm이다.

건전부 직접 경로의 전파 시간 t1은 40 μs, 균열 우회 경로의 전파 시간 t2는 60 μs이다.

두 시간의 차이 t2 − t1은 20 μs이다. 이 차이를 산정식에 대입해 깊이를 구한다.

깊이 값은 적용하는 산정식에 따라 다르므로 시험 기준서의 식을 쓴다.

헷갈리는 점

헷갈리기 쉬운 실수는 세 가지다.

첫째, 초음파 속도만으로 깊이를 바로 계산하는 것이다. 시간 차이와 경로를 함께 써야 한다.

둘째, 건전부 기준 속도를 먼저 구하지 않으면 비교가 성립하지 않는다.

셋째, 측정 간격과 접촉 상태를 기록하지 않으면 재현성이 떨어진다.

직접 풀기

방금 본 예를 직접 풀어 보자.

정리

정답은 20 μs이다. 두 전달 시간의 차이로 깊이를 환산한다.

정리하면 펄스의 전달 시간이 균열 깊이를 추정하는 핵심이다.

답안에는 정의, 원리, 건전부 기준, 적용 한계를 함께 적는다.