Finite-element Modeling of Reinforced Concrete Based on CT Image for Ultrasonic Wave Simulations

철근콘크리트는 몰탈, 골재, 공극 및 철근으로 구성된 이질 재료로서, 내부 구조의 복잡성으로 인해 초음파 비파괴 평가 결과 해석에 한계가 존재한다. 본 연구에서는 철근콘크리트 시편에 대한 X선 컴퓨터 단층촬영(CT) 데이터를 기반으로 내부 구조를 명시적으로 고려한 유한요소 모델을 구축하였다. 다층 Otsu 분할 기법을 적용하여 몰탈, 골재, 철근 및 공극을 구분하고 이를 요소 수준에서 반영하였다. 구축된 모델의 활용 가능성을 검토하기 위해 초음파 가진 해석을 수행한 결과, 완전 이질 모델에서는 골재에 의한 산란 성분이 지배적으로 나타나 철근 반사 신호 식별이 어려웠다. 반면, 골재를 제거한 단순화 모델에서는 철근 반사 신호가 비교적 명확하게 관측되었다. 이러한 결과는 내부 구조가 현실적으로 복잡할수록 신호가 산란에 의해 묻히는 현상이 수치해석에서도 재현 가능함을 보여준다.