컬러·문양 콘크리트 패널 제작, 구조체 콘크리트에 부착
최근 건축물은 현대화를 위한 재건축, 리모델링 수요가 급격히 증가하고 있다. 또 사람들의 건물내 활동시간이 증가함에 따라 무채색의 단조롭고 어두운 느낌의 콘크리트보다 친화성이 있고 정서적인 공간을 창조하는 새로운 개념의 컬러콘크리트의 시공이 관심을 받고 있다.
컬러콘크리트는 백색포틀랜드시멘트에 안료를 첨가하는 방법으로 요구 색상을 발현해 심리적인 안정감과 함께 부드러운 느낌을 줄 수 있다. 설계ㆍ계획상의 자유로운 창의력 표현 및 다양한 수요자의 요구를 만족할 수 있다는 점이 컬러콘크리트의 장점이다.
한편 구조체에 적용할 경우 고가의 백색포틀랜드시멘트 및 착색재를 사용해야 하기 때문에 초기공사비가 증가한다. 또 소요 품질 및 색상을 확보하기 위한 재료선정, 배합계획 및 시공관리상의 어려움이 존재한다. 외부 환경에서의 내구성능에 대한 평가가 검증되지 않아 특별한 경우가 아닌 일반 건축물에서는 컬러콘크리트 타설을 피하려는 경향이 있다.
이러한 문제점에 대응할 수 있는 방법으로 구조체 콘크리트는 일반 콘크리트를 사용하고 마감재 개념으로써 원하는 색상과 다양한 문양을 내는 컬러·문양콘크리트를 패널로 제작해 구조체 콘크리트에 부착하는 방법이 있다.
이 경우 PC제품 공장 등에서 엄격한 품질관리가 이루어지는 공정을 통해 수밀성이 높은 컬러·문양콘크리트 패널을 생산할 수 있다. 덕분에 품질의 균질화, 안정적인 색상의 발현 및 경제성을 추구할 수 있다.
또한, 건축물 내·외장 마감재로써 석재의 사용이 급증하고 있다. 건축공사의 시공속도가 가속화 되어감에 따라 건축현장에서 요구하는 수준의 품질 및 기능을 만족시키는 석재 제조 공법 개발이 절실한 실정이다. 하지만 국내 채석 수급이 부족하고, 가격이 높아 일반적인 마감재로 사용이 힘든 상황.
이러한 천연석재의 수급 부족현상을 해결하기 위해 모르타르나 콘크리트의 표면에 각 종 돌가루, 돌조각을 넣어 만드는 인조석, 섬유강화판 및 타일류 등의 사용이 증가하고 있다. 하지만 인조석 등은 낱장으로 제조하는 생산방식으로 생산성이 낮다. 또 제품이 나오기까지의 제조공정이 복잡하고 가격이 비싸며 충격 등에 약한 단점을 가지고 있다.
본 기술에서는 기존 인조석의 복잡한 제조공정과 제조단가를 개선해보다 간소화시키고 대량 생산이 가능한 우수한 품질 및 경제성을 갖춘 다양한 마감용 콘크리트판을 제조해 실무현장에 적용하고 있다.
◇타 기술보다 개량 정도·기술 내용=컬러·문양콘크리트의 경우 미국, 일본 및 유럽국에서는 콘크리트 배합시에 안료를 첨가해 색조를 나타내는 방식을 이용한다. 이외에 콘크리트 타설 후 굳지 않은 콘크리트 및 경화 콘크리트에서 색조를 연출하는 스텐실, 스탬프 공법 등 다양한 문양의 디자인 개발이 활발히 이루어져 콘크리트 산업분야에 사용하고 있다.
본 기술은 컬러·문양콘크리트의 배합설계 시 최적배합비를 도출해 원하는 색상과 다양한 문양을 낼 수 있는 제조기술과 이를 패널화하는 기술이다.
이는 고가의 착색재와 시멘트량을 줄이고 표면질감과 내구성이 우수한 컬러콘크리트를 구조체가 아닌 건축물 내장재 및 외장재 등의 마감재로 활용이 가능하다.
마감용 콘크리트판은 콘크리트 재료를 이용한 새로운 생산방식을 개발해 기존 바닥마감재의 복잡한 공정과정 및 높은 생산단가 등을 보완했다. 이로써 마감용 콘크리트판은 효율적이고 간편한 생산방식과 낮은 단가의 이점을 갖게 됐다.
또 하나의 콘크리트부재를 다수의 마감용 콘크리트판으로 절단해 복잡한 공정을 거치지 않고 인조석과 동등이상의 품질을 갖춘 제품을 경제적으로 생산할 수 있다.
고강도 콘크리트를 적용함으로써 내구성 및 내마모성이 우수해 시공이 용이하게 수행하며, 특허나 신기술 등 지적재산권의 출원 및 국외 기술 수출이 가능하다.
◇실무활용 사례=컬러·문양콘크리트의 경우 기왕의 연구에선 붉은색 계통의 색을 발현할 수 있는 산업폐기물 레드머드를 고온 800℃로 소성해 컬러콘크리트용 착색보조재로 개발했다. 이는 적색 컬러콘크리트의 착색재량을 줄일 수 있고, 경제성을 확보할 수 있는 것으로 검토돼 레드머드와 적색의 착색재를 복합 사용한 적색 컬러콘크리트를 적용했다.
레드머드(소성하지 않은 것), 백색, 녹색, 레드머드(800℃ 소성), 적색은 백색시멘트량을 줄이기 위해 고로슬래그 미분말을 시멘트중량의 40% 치환했다(사진-색상별 컬러·문양콘크리트 패널(시제품)참고). 콘크리트의 색을 발현하는 착색재 치환율은 기왕의 연구에서 도출된 6%를 외할 치환해 경제성을 갖추고자 했다. 레드머드는 산업폐기물인 레드머드를 소성하지 않은 상태에서 치환한 것이고, 레드머드는 레드머드를 800℃로 소성한 것을 사용해 제조한 것이다. 육안상 레드머드를 소성한 패널이 밝고 선명하게 나타나는 것을 확인할 수 있다.
또한, 흑색은 흑색의 컬러·문양콘크리트 패널로써 백색시멘트가 아닌 보통포틀랜드시멘트를 사용해 제조원가를 낮춰 경제성을 갖추고자 했다.
마감용 콘크리트판의 제조 과정은 모재제작, 컷팅, 바탕처리(물갈기, 잔다듬, 문양), 제품 생산의 4단계로 나뉘어 기존 인조석 등의 제품 생산시 복잡한 제조공정을 간소화했다.
또한, 바탕처리 과정에서 물갈기 처리를 한 경우, 완벽한 광택이 나지는 않지만 어느 정도의 광택이 발휘되는 것을 확인할 수 있었다. 물갈기 후 광택제 등을 이용한다면 광택부분에서의 문제는 없을 것으로 판단된다. 그 외 잔다듬의 경우 및 워터젯트를 이용해 콘크리트 판에 형상을 부여함으로써 단조로운 마감용 콘크리트판이 아닌 의장성을 부여할 수 있다.
한편 마감용 콘크리트판이 시공된 부분은 주출입구 바닥, 실내·외 계단실 및 중정을 둘러싼 창문받침에 시공됐었다. 마감용 콘크리트판의 시공순서는 바탕 만들기, 콘크리트판 시공, 줄눈처리 순으로 실시됐다. 시공시 현장의 시공자에게 인조석 및 석재의 시공과 차이점이 있는지 여부를 확인한 결과 특별한 차이점은 없어 본 현장 적용 사례를 통해 마감재로써의 물성 및 시공자들이 느끼는 점에서 양호한 결과를 얻을 수 있었다.
주선영 기자 rotei@
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