아스팔트 재료 변형 측정 DIC 시스템 활용(Digital Image Correlation, Full-Field Strain Measurement, Creep, Asphalt, Heterogeneous Material, Non-Contact, Compressive Strain Mapping, 응력)

 

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아스팔트 재료 변형 측정 DIC 시스템 활용

 

본 실험의 목적은 아스팔트 시편 내부에서 발생하는 변형과 변위를 정밀하게 측정하는 것이었다. 특히 아스팔트 내부에 포함된 골재 주변에서 발생하는 응력 집중 현상을 시각적으로 확인하고, 이를 통해 재료의 거동을 분석하고자 하였다. 아스팔트는 다양한 크기의 골재와 바인더가 혼합된 복합 재료로, 균일하지 않은 특성을 갖는다. 이러한 재료 특성 때문에 어느 부위에서 큰 변형이 발생할지 예측하는 것이 어렵고, 시편 전체에서 균일한 데이터를 얻는 것도 쉽지 않다.

 

기존의 측정 방법은 스트레인 게이지나 LVDT와 같은 점 측정 방식에 의존해 왔으나, 이러한 방식은 전체적인 변형 분포를 파악하기에는 한계가 있다. 반면, DIC(Digital Image Correlation) 시스템은 시편 전체 표면에 대해 비접촉 방식으로 변형률과 변위를 측정할 수 있으며, 시편 표면의 자연스러운 무늬를 이용하여 별도의 스페클 패턴을 도포하지 않고도 측정이 가능하다는 장점이 있다. 이는 실험 설정을 간소화하고, 시편을 손상시키지 않으면서도 높은 정밀도로 데이터를 확보할 수 있게 한다.

 

 

 

본 실험에서는 아스팔트 시편에 1,000파운드의 하중을 가하는 크리프 시험을 진행하였다. 시험 중에는 시편 표면의 초기 이미지를 확보한 뒤, 하중 하에서 나타나는 압축 변형을 촬영하여 두 이미지를 비교 분석하였다. 변형률 중 Eyy 방향(세로 방향)의 압축 변형 필드가 대표적으로 분석되었으며, 그 결과는 이미지 위에 컬러 맵으로 시각화되었다. 분석 결과, 골재 입자 사이의 모르타르 부위에서 높은 압축 변형이 집중되는 양상이 나타났다. 이는 재료 내부에서 상대적으로 약한 부분이 응력을 집중적으로 받는다는 점을 시사하며, 이러한 정보는 혼합물 설계에 중요한 피드백을 제공할 수 있다.

 

 

 

 

 

 

실험 결과는 고객에게 큰 도움이 되었다. 변형이 집중된 위치를 확인한 후, 아스팔트 혼합비와 골재 배치를 변경하여 개선된 시편을 제작하고 동일한 시험을 반복하였다. 이를 통해 실제로 개선된 혼합물이 더 나은 기계적 성능을 보인다는 사실을 검증할 수 있었다. 이처럼 DIC 시스템은 단순한 계측 도구를 넘어, 재료 성능 개선 과정의 중요한 의사결정 도구로 활용될 수 있음을 보여준다.

 

특히 아스팔트와 같이 구조적으로 복잡하고 국소적인 특성이 중요한 재료에서는 DIC 시스템이 매우 효과적이다. 전체 변형 분포를 정밀하게 측정할 수 있으며, 실험의 반복성과 신뢰성도 높기 때문에 재료 개발 및 현장 적용을 위한 기반 데이터를 제공하는 데 적합하다.

 

해당 내용과 관련해서 팜테크에서 시스템 솔루션을 제공하고 있습니다.  관심 있으시면 아래 홈페이지 또는 연락처를 통해 문의 주시면 됩니다. :)

 

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