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본애쉬 및 박테리아 기반 자가치유 콘크리트의 균열 치유 효율 최적화에 관환 연구 KCI 등재

Optimization of Crack Healing Efficiency in Self-healing Concrete Incorporating Bone Ash and Bacteria

  • 언어KOR
  • URLhttps://db.koreascholar.com/Article/Detail/449844
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복합신소재구조학회 논문집 (Journal of the Korean Society for Advanced Composite Structures)
한국복합신소재구조학회 (Korean Society for Advanced Composite Structures)
초록

콘크리트 구조물은 노후화에 따른 균열 발생으로 내구성이 저하되며, 유지보수 과정에서 경제적 비용이 발생한다. 이를 해결 하기 위해 박테리아를 이용한 자가치유 기술이 주목받고 있으나, 기존의 캡슐화 및 펠릿화 공정은 높은 제작 비용이 발생한다. 본 연구에서는 지속 가능한 폐기물 자원인 골재 분말(BAP) 내 Hydroxyaptite(HAp)를 박테리아의 보호 담체 및 반응 촉진제로 활용 하여 자가치유 효율을 최적화하고자 하였다. BAP의 혼입 조건에 따른 균열 치유 특성을 평가하였으며, SEM, EDS 및 XRD 분석을 통해 박테리아의 생체광물화에 의한   및 HAp 생성 여부와 미세구조적 치유 메커니즘을 규명하였다. 연구 결과, BAP는 박테리 아의 생존성을 확보함과 동시에 치유 성능을 유의미하게 향상시키는 것으로 나타났다. 본 연구는 BAP 용 자가치유 콘크리트의 최적 배합 도출을 통해 유지 보수 비용 절감 및 구조물 장수명화를 위한 기초 자료를 제공할 것으로 기대된다.

Concrete structures display reduced durability due to age-related cracking, which incurs considerable maintenance costs. To address this, there is rising attention toward bacteria-based self-healing technology; however, this technology involves high production costs for processes such as conventional encapsulation and pelletization. Therefore, this study aims to optimize self-healing efficiency by utilizing bone ash powder (BAP), a sustainable waste-derived resource containing hydroxyapatite (HAp), as a protective carrier and reaction accelerator for bacteria. Crack-healing characteristics were evaluated based on BAP incorporation conditions. Microstructural healing mechanisms and the formation of CaCO3 and HAp through bacterial biomineralization were identified by scanning electron microscopy, energy-dispersive x-ray spectroscopy, and x-ray diffraction analyses. The results demonstrated that BAP effectively preserved bacterial viability while notably enhancing healing performance. This study is expected to provide fundamental data for reducing maintenance costs and extending the service life of structures by deriving optimal mix designs for BAP-based self-healing concrete.

목차
ABSTRACT
1. 서 론
2. 이론적 배경
    2.1 자가치유 콘크리트의 개요
    2.2 박테리아 고정화 및 담체의 역할
    2.3 본애쉬(BAP) 및 HAp의 특성
3. 실 험
    3.1 실험 개요
    3.2 사용 재료 및 시험체 제작
    3.3 균열 유도 및 치유 조건
    3.4 분석 방법
4. 실험 결과 및 고찰
    4.1 BAP의 미세구조적 특성 분석 (SEM)
    4.2 HAp 조성 및 화학적 안정성 검증 (EDS)
    4.3 균열 치유 특성 및 관찰 결과
    4.4 치유 산물의 결정상 분석(XRD)
5. 결 론
ACKNOWLEDGMENT
REFERENCES
국문초록
저자
  • 윤현서(국립금오공과대학교 건축공학과 석사과정) | Yun Hyeon-Seo (Master’s Student, Department of Architectural Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, Korea)
  • 강수연(국립금오공과대학교 건축공학과 석사과정) | Kang Su-Yeon (Master’s Student, Department of Architectural Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, Korea)
  • 조향기(국립금오공과대학교 건축공학과 석사과정) | Jo Hyang-Gi (Master’s Student, Department of Architectural Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, Korea)
  • 김승기(국립금오공과대학교 건설기술연구소 박사후연구원) | Kim Seung-Gi (Postdoc., Research Institute of Building and Construction, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, Korea)
  • 김우석(국립금오공과대학교 건축토목환경공학부 교수) | Kim Woo-Suk5 (Professor, Department of Architectural Engineering, Kumoh National Institute of Technology, Gumi, Korea) Corresponding author