콘크리트의 미세 균열을 파악하는 이미징 기술

(Tiny cracks are virtually invisible in a painted block of concrete (left), but show up vividly when crystals within the block are made to fluoresce (right). Credit: Weisman Research Group/Nagarajaiah Group)

콘크리트는 내구성이 뛰어나고 저렴하게 대량으로 생산할 수 있는 물질이지만, 몇 가지 단점도 지니고 있습니다. 예를 들어 콘크리트 자체는 단단한 물질이지만 시간이 지나면서 균열이 발생하고 커질 수 있어 주기적으로 위험한 균열이 생기지 않는지 확인하고 유지 보수를 해줘야 합니다. 그런데 눈으로 보이는 균열은 쉽게 찾아서 문제를 해결할 수 있지만, 눈에 보이지 않는 미세 균열이 있는 경우 커지기 전까지 정확히 알기 어려울 수 있습니다.

쿠웨이트 과학 연구소와 미국 라이스 대학 (Kuwait Institute for Scientific Research, researchers at Rice University)의 과학자들은 콘크리트 표면에 탄소 나토튜브를 포함한 도료를 얇게 뿌린 후 가시 광선에 노출시키면 눈으로 쉽게 구분할 수 없는 미세 균열을 근적외선 광발광 (Near‑infrared photoluminescence) 현상을 통해 알아낼 수 있다는 사실을 확인했습니다.

연구팀에 따르면 이 코팅 방법은 온도, 습도, 콘트리트 종류와 표면 상태에 상관 없이 미세 균열의 위치를 알려줄 수 있습니다. 광원과 적외선 카메라만 있다면 어디서든 쉽게 비접촉식으로 균열의 크기와 위치, 진행을 확인할 수 있다는 것입니다.

물론 이 방법이 실제로 실용적이기 위해서는 코팅 비용과 카메라 비용이 저렴해야 하며 무독성이고 오랜 시간 사용이 가능해야 합니다. 개인적으로는 사람이 직접 가서 근접 관찰하기 힘든 높은 다리나 고층 건축물에서 활용하면 어떨까 하는 생각입니다. 적외선 카메라 촬영은 드론으로도 충분할 것입니다. 아마도 모든 콘크리트 구조물에 이런 기술을 적용하는 것은 실용적이지 않겠지만, 특수한 환경에선 매우 유용한 기술이 될 수 있을지도 모릅니다.

참고

https://newatlas.com/materials/near-infrared-crystals-cracks-concrete/

https://www.nature.com/articles/s41598-022-05113-1.epdf?sharing_token=o4Tfprdde0CYgzbeRlsCNNRgN0jAjWel9jnR3ZoTv0MrqN4oD3sXip05DbkN65hElu6UaIAB6ME004XnXD-oVLfcsKhQdQRyCpKdtiaYXwU6GzZBjanjjysH_4uJZOXsDarsaQyvzYS8edJu1P7ksY3GODIpXJfIntwzpmYfNAA%3D

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