전도성 콘크리트 원리와 특징

 

콘크리트의 특성

건설업계에서 콘크리트는 건설 및 유지보수 분야에 편리한 사용 특성으로 인해 널리 채택되어온 주요 재료입니다.

 우수한 강도와 내구성을 가지고 있고 전기 전도성은 없는 복합재료로 오랫동안 사용되어 왔습니다. 전도성이 있는 콘크리트가 개발된 이후에는 기계적 특성과 전기 전도성이 있는 우수한 콘크리트들이 전기, 전자 및 군사 분야에서 중요하게 사용됩니다.

전도성 콘크리트 

전도성 콘크리트는 안정적이고 비교적 높은 전도율을 얻을 수 있는 전기 전도성 성분을 함유하는 시멘트 기반의 복합재입니다. 잠재적으로는 접지뿐만 아니라 주차장, 보도, 차도, 고속도로교량 및 공항 활주로의 제빙제설용 전기난방에 쓰입니다. 

전도성 콘크리트의 원리

기본원리는 전도성 있는 재료의 연속망을 만들 수 있도록 탄소섬유, 흑연 및 철생산의 부산물로 저렴한 코크스와 같은 전기 전도성 재료와 결합할 수 있는 시멘트를 사용합니다. 그 설계(design formulation)는 전도성 상(conductive phase)의 함량이 임계값(critical 'threshold' value)에 도달할 때 몇 가지 수의 비교(orders of magnitude)로 혼합전도성(composite conductivity)이 극적으로 증가하는 "전기적 여과(electrical percolation)"를 토대로 하고 있습니다. 전도성 상 함량을 더 증가시키면 혼합전도성은 약간 증가할 뿐입니다.

 이 설계는 우수한 배합여건뿐만 아니라 높은 전도성과 기계적 강도를 보장하면서 임계 함량을 초과하는 양을 지정하는 것입니다.

전도성 콘크리트의 특성

전기저항(omega-cm)	1 - 40
압축강도(Mpa)	최소 30
밀도(kg/m 3 )	1,450 - 1,85
휨강도(Mpa)	5-15

전도성 콘크리트와 일반 콘크리트는 공학적 특성과 배합특성에서는 유사하나, 전도성 콘크리트는 전기 전도성을 넘어 다른 독특한 특성을 가지고 있습니다.

전도성 콘크리트는 안정적이고 비교적 높은 전도성을 얻을 수 있는 일정량의 전기 전도성성분을 함유하는 시멘트 기반의 복합재입니다.  콘크리트에 일반적으로 사용되는 골재는 전도성 콘크리트의 전기 전도성을 얻을 수 있는 탄소기반의 다양한 재료로 대체될 수 있습니다.  전도도는 일반콘크리트에 비하여 보통 몇 배 높은 수준입니다. 

일반 콘크리트는 건조 상태에서 효과적인 단열성의 재료이고 변화하기는 하지만 습윤 시에도 전도성 콘크리트에 비하여 훨씬 더 큰 특성을 가집니다.

• 전도값은 안정적이며 전도성에 함수율, 수화시간 및 온도가 미치는 영향은 미미한 수준이다.

• 배합은 기존 콘크리트와 유사하지만 전도성 콘크리트는 밀도가 일반 콘크리트의 약 70%수준으로 경량이다.

• 전도성 콘크리트는 화학적으로 일반 콘크리트와 호환성이 있으며 오버레이(overlay)로 사용될 경우 부착에 문제가 발생하지 않는다.

• 내열성(Thermal stability)도 일반 콘크리트와 유사하다.

• 전도성 콘크리트의 색상은 카본 함유량으로 인해 약간 어두운 회색을 띈다.