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2019-08 12

[학술][이달의 연구자]이한승 교수, 오래가는 건축물을 위한 내구성 헬스 모니터링 기술을 개발하다

이한승 ERICA캠퍼스 건축학부 교수가 내구성 헬스(건정성) 모니터링(Durability Health Monitoring : DHM) 기술 센서를 개발했다. 내구성 헬스 모니터링 기술이 적용된 센서는 콘크리트 구조물의 손상 정도를 파악해 건설구조물의 수명을 획기적으로 늘릴 수 있고 세계 최초로 고체를 대상으로 한 염소 이온과 이산화탄소 측정계라는 점에서 혁신적이다. 이 교수는 건축물의 유지관리라는 관점을 중심으로 연구하고 있다. 과거 효율성 중심 건축 패러다임에서 벗어나 생애주기의 관점에서 오래 버티는 건축물이 인간에게 장기적으로 도움이 되리라 생각하기 때문이다. ▲ 이한승 ERICA캠퍼스 건축학부 교수가 기존 건축물의 수명을 획기적으로 연장할 수 있는 내구성 헬스(건정성) 모니터링(Durability Health Monitoring : DHM) 기술에 대해서 설명하고 있다. 이 교수는 염소이온과 이산화탄소의 콘크리트 내 침투를 실시간으로 확인할 필요성을 느꼈다. 이 둘은 콘크리트 내 매설된 철근을 녹슬게 하고 팽창시켜 구조물 수명을 다하게 만든다. 이 교수는 성균관대학교 김선국 신소재공학부 교수 연구팀과 함께 센서 개발 및 적용 실험을 통해 연구 개발에 성공했다. 측정 센서는 광파이버(빛을 이용해 정보를 전달하는 유리 섬유)를 이용한다. 센서에 염소 이온과 이산화탄소가 접촉하면 색이 변해 침투 정도를 확인할 수 있다. 센서를 콘크리트 구조물 안에 일정한 간격을 두고 설치해 구조물의 기능 저하 정도를 실시간으로 파악하고 적절하게 대응하면서 구조물의 수명을 연장할 수 있다. 사람의 신체 헬스 모니터링 기술과 원격진료의 원리를 건축물에 대입한 것이다. ▲ 이한승 건축학부 교수는 "이번 연구가 앞으로 인간의 생애주기에 있어 큰 도움을 줄 수 있는 건축물의 비전을 제공할 것"이라고 말했다. 이 교수는 ‘내구성 헬스 모니터링 기술’으로 인해 건설구조물에 대한 기존의 안전성의 개념을 넘어 내구성을 확보하고 오랜 기간 사용할 수 있는 건축물을 기대하고 있다. 끝으로 이 교수는 “이번 연구처럼 앞으로도 4차 산업혁명시대의 혁신기술을 적용해 혁신적인 연구성과를 내고 싶다“고 말했다. 글/ 손민서 기자 angelico008@hanyang.ac.kr 사진/ 이현선 기자 qserakr@hanyang.ac.kr

2019-05 13

[학술]이한승 교수팀, 색변화 광학 기반 건축물 내구성 평가시스템 개발

▲이한승 교수 이한승 건축학부 교수팀과 성균관대 신소재공학부 김선국 교수팀은 콘크리트 내부에서 하나 이상의 열화인자를 정량하고 이를 기반으로 콘크리트 내부 부식 정도를 평가할 수 있는 ‘색변화 광학 기반의 건축물 내구성 평가 시스템’을 개발했다. 연구팀은 Side-emitting Optical Fiber(SOF), 외부 인자에 특이적으로 반응해 색변화를 보이는 막, PI 유연기판 위에 구성된 IGZO 포토트랜지스터 어레이를 겹겹이 쌓아서 만드는 특이적인 구조를 통해 콘크리트 부식을 유발하는 대표적인 열화인자인 염화이온과 pH를 감지하는 다기능 모니터링 기술을 구현했다. 본 기술은 SOF의 측면으로부터 조사된 빛의 강도를 최외각에 위치한 IGZO 포토트랜지스터 어레이에서 얻어내는데 이때 조사광은 SOF와 유연포토트랜지스터 어레이 사이에 위치하는 색 변화막에 의해 흡수 및 반사되고 최종적으로 포토트랜지스터는 막을 투과한 광량을 감지한다. 따라서 외부환경 변화(염화이온 농도 증감, pH 변화 등)로 유발되는 지시막 색변화가 포토트랜지스터가 감지하는 투과광량을 변화시켜 해당 인자에 대한 정보를 전기 시그널로 얻어낸다. 베리타스알파 5월 10일 자 기사에 따르면, 김선국 교수는 “기존 내구성 평가 시스템의 한계점을 타파하고 고안정·고감도·다기능의 차세대 스마트 건축물 내구성 평가 시스템으로 도약할 수 있을 것“이라고 기대감을 드러냈다. 한편, 이번 연구는 국제학술지 '어드밴스드 메터리얼스(Advanced Materials)' 4월 15일 자에 게재됐다.