콘크리트 양생용 거푸집의 균일한 온도분포 구성을 위한 유도가열 코일 설계 :Design of Induction Heating Coil forUniform Temperature Distribution ofConcrete Curing Formwork

김동진

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자료유형: 학위논문

저자정보: 김동진 (한국기술교육대학교, 한국기술교육대학교 일반대학원)

지도교수: 안치형

발행연도: 2021

저작권: 한국기술교육대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.

이용수12

이 논문의 연구 히스토리 (4)

2021

콘크리트 양생용 거푸집의 온도분포 최적화를 위한 유도가열 코일 배열 및 배치 비교평가

김동진 , 신현오 , 안치형 조명·전기설비학회논문지 2021.10 학술저널

콘크리트 거푸집의 균일한 온도분포를 위한 유도가열 코일에 관한 연구

김동진 , 최용석 , 신현오 외 1명 한국조명·전기설비학회 학술대회논문집 2021.05 학술대회자료

콘크리트 양생용 거푸집의 균일한 온도분포 구성을 위한 유도가열 코일 설계

김동진 전기전자통신공학과 2021.01 학위논문

2020

유도가열 기반 콘크리트 양생용 거푸집 온도분포 분석

김동진 , 최용석 , 정호진 외 2명 조명·전기설비학회논문지 2020.10 학술저널

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콘크리트 구조물은 거푸집 내에 콘크리트 타설 후 양생 과정을 거쳐 시멘트와 물의 수화반응을 통하여 강도가 발현되어 완성된다. 콘크리트 강도확보를 위하여 양생 기간이 장기에 걸쳐 이뤄지면 공사 기간이 증가되 므로 공사비 절감, 공사 기간 단축을 위하여 콘크리트 양생과 관련된 기술들이 개발 및 상용화되어왔다. 개발된 양생 기술들의 대부분은 화석연 료를 에너지원으로 사용하고 있어 환경오염을 유발한다. 특히, 현행 기술중 대표적으로 활용되는 공간가열 및 증기양생방법은 거푸집 이외의 불필 요한 대기 공간까지 가열하므로 에너지 소모가 큰 단점을 가진다.
최근 국내 모든 산업 분야에서 환경오염방지 및 에너지절감과 관련한 기술이 개발되고 있으며, 콘크리트 양생 기술 분야에서도 이와 관련한 연구개발이 진행되었다. 그중 유도가열을 이용한 콘크리트 가열양생 연구가 진행되었다. 유도가열은 전기를 에너지원으로 사용하므로, 공정과정에서 환경오염을 유발하지 않는다. 또한, 열전달 매질을 통하지 않고 거푸집에직접 열을 가하므로 에너지 효율이 높은 장점이 있다. 하지만, 유도가열코일의 배치에 따라 가열범위가 달라지는 특성을 가진다.
콘크리트 양생 기간 동안 거푸집 표면에 불균일한 온도분포가 형성되면 콘크리트에 온도균열이 발생되어 강도 발현에 있어서 악영향을 미치게 된다. 그러므로 콘크리트 유도가열 양생방법에서 거푸집 표면에 균일한 온도분포를 형성하기 위한 유도가열 코일 설계가 필요하다. 따라서, 본 논문 에서는 유도가열 코일 배치에 따른 콘크리트 거푸집 내부표면의 온도분포를 분석하고, 균일한 온도분포를 가지는 배치를 제안한다. 거푸집 내부표면 온도분포 분석은 열해석 시뮬레이션 프로그램인 Altair 사의 FLUX 2D를 이용하며, 최적 온도분포를 가지는 코일 배치에 대하여 유도가열 실험을 진행한다. 유도가열 실험은 콘크리트 거푸집 내에 콘크리트가 타설 되지 않은 경우와 타설된 경우에 대하여 진행한다. 콘크리트가 타설되지 않은 경우, 해석결과와 거푸집 내부표면의 온도분포와 비교 및 분석하여시뮬레이션을 검증한다. 콘크리트가 타설된 경우, 콘크리트 구조체에 압축강도 시험으로 강도를 측정하고, 상온양생 구조체와의 강도를 비교하여 강도 발현율을 확인한다. 강도 발현율을 통하여 균일한 온도분포를 가지는 코일 배치의 성능을 검증한다. 또한, 가열양생 동안의 전력량을 측정하여 콘크리트 양생용 유도가열 시스템의 경제성을 평가한다.

Cement and water after pouring concrete into the form. Technologies related to concrete curing have been developed and commercialized to reduce construction costs and shorten construction periods as the curing period is extended over a long period of time to secure concrete strength. Most of the curing technologies developed use fossil fuels as energy sources, causing environmental pollution. In particular, space heating and steam curing methods, which are representatively used among current technologies, also heat unnecessary atmosphere other than formwork, which has a large disadvantage in energy consumption.
Recently, technologies related to environmental pollution prevention and energy reduction have been developed in all industries in Korea, and related research and development have been carried out in the field of concrete curing technology. Among them, a study on the curing of concrete heating using induction heat was conducted. Induction heat uses electricity as an energy source, so it does not cause environmental pollution in the process. In addition, it has the advantage of being energy efficient because it directly heats the mold without using a heat transfer medium. However, the heating range depends on the
arrangement of induction heat coils.
If uneven temperature distribution is formed on the surface of the mold during the concrete curing period, temperature cracks occur in the concrete, which adversely affects the expression of strength. In the concrete induction heat curing method, an induction heat coil design is required to form a uniform temperature distribution on the mold surface.
Therefore, in this paper, we analyze the temperature distribution of the inner surface of concrete molds according to the placement of induction heat coils, and propose a layout with uniform temperature distribution.
The analysis of surface temperature distribution within a mold uses FLUX 2D from Altair, a thermal analysis simulation program, and conducts induction heat experiments on coil arrangements with optimal temperature distribution when concrete is not laid in a concrete mold. If concrete is not laid, the simulation is verified by comparing and analyzing the results of simulation analysis with the temperature distribution of the inner surface of the form. When concrete is laid, the strength is measured through a compressive strength test on the concrete structure. For strength comparison, the concrete strength expression rate of induction heat curing is checked by comparing the compressive strength of a structure that has undergone room temperature curing. Performance of coil arrangements with uniform temperature distribution is verified through strength expression rate. In addition, we evaluate the economics of induction heating systems for concrete curing by measuring the amount of electricity during heating curing.

#유도가열 #콘크리트 가열양생 #콘크리트 거푸집 온도분포

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