댐 및 수력발전시설에서의 열감지형 그라우팅 실시간 평가기술 > 새로운소식

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댐 및 수력발전시설에서의 그라우팅 성과 판단 기술은 매우 중요하다.

이러한 대형 수리구조물은 구조적 안정성과 차수성(방수성)이 핵심이며,

그라우팅은 주로 기초 지반 차수 및 보강 목적으로 시행된다.

그런데 그라우팅 성과를 제대로 판단하는 건 안정성과 유지관리 효율성 면에서 굉장히 중요하다.

그러나 기존 그라우팅의 효과는 주입 직후

단기적 평가(코아 샘플링, 투수계수 변화측정 등)에 머무는 경우가 많아,

장기적 성능 변화와 유지관리 적정성을 실시간으로 모니터링 할 수 있는

기술이 필요하다. 이를 위한 최적의 방안으로 다음은 다점온도센서 기반의

실시간 온도분포 감지 기술을 소개하고 있다.

그림 1은 댐 제체 및 기초 지반에 다점온도센서케이블이 설치된 모식도 일례를 예시하고 있다.

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그림 1. 댐 제체 및 기초 지반에 TLS케이블이 설치된 모식도 일례:

여기서 그라우트 매질이 주입되면 제체 내부에서는 대체로 평행한

누수구간으로 스며들고 기초 지반에서는 절리를 따라 침투한다.

다점온도센서케이블 혹은 TLS케이블은 분포형 측정방식(distributed sensing)에 바탕을 두고 있다. 즉 하나의 케이블에 많은 양의 온도센서를 장착하여 1-wire통신기법을 통하여 그들을 동시에 측정하는 기능을 갖고 있다.

댐 제체 및 지반 보강을 위해 그라우트 재료를 투입하면 그들은 누수구간이나 기초 지반의 절리를 따라 이동하는 과정에서 TLS케이블을 지나게 되고 그때 온도변화가 감지된다. 여기서 그라우트 주입재는 양생과정에서 열을 방출하게 되어 추가로 큰 온도변화를 초래한다. 그로인해 그라우트 재료의 시간경과에 따른 이동상태가 보다 명확하게 실시간으로 모니터링 될 수 있다. 일례로 상대적으로 온도변화가 크면 그만큼 그라우트 매질이 케이블 주위에 많이 몰려 있다고 볼 수 있다. 여기서 우리는 그라우팅 주입 과정과 양생 후 장주기 변화를 계측·분석함으로써 댐의 구조적 건전성을 종합적으로 평가할 수 있게 된다.

댐 및 수력발전시설 관련 TLS케이블 활용을 통한 특징 및 장점은 다음과 같이 요약할 수 있다. 즉

① 실시간·장주기 데이터 기반 품질 검증
기존 단발성·정성적 평가를 벗어나, 전 구간 실시간 모니터링에 의해 공사중 품질문제 조기 대응 가능 ⟹ 시설 구조물 안전성 향상(누수 및 지반약화 사전 감지)

② 비파괴 계측 방식으로 공정 간섭 최소화
구조물 내부에 설치된 다점온도센서케이블만으로 계측이 가능하여, 시공·운영에 지장을 주지 않으면서도 정밀한 품질 평가가 가능

③ 이상 징후 조기탐지로 유지관리 효율 향상
온도 패턴 분석을 통해 충전 불량, 양생 미흡, 균열·누수 징후 등 이상 조건을 선제적으로 탐지하여, 중장기 유지보수 전략에 직접 활용 가능하다.

④ 계측된 수화발열 곡선(온도-시간)은 우선 다양한 그라우트 재료의 반응 특성 비교 가능하게 하고 나아가 그라우트의 경화 진행(강도 발현 및 밀실화 과정)의 간접 지표로 활용될 수 있다.

다음은 열감지형 그라우팅 실시간 평가기술에 대한 세부적인 기술 내용을 담고 있다.