“내염해성 콘크리트, 송도·청라 신도시 현장 적용 현실화"
그러나 구조물 자체가 항만 또는 해안가에 위치하거나 해수환경에 접하는 해안 콘크리트 구조물의 특성상 시공단계부터 염해 및 다습한 환경에 노출되어 염소이온, 황산염류 및 수분 등의 부식인자에 콘크리트의 스케일링(scaling)과 염소이온의 침투에 의한 철근부식이 야기되어 구조물의 미관 저하 및 급속한 성능저하를 초래하고 있다.<그림 1>
특히 해안에 인접한 콘크리트는 염해를 중심으로 중성화, 동해 및 화학적 침식과 같은 복합열화에 의해 콘크리트의 내구성 및 사용수명의 현저한 저하를 초래한다.
이중에서도 염해에 의한 콘크리트 구조물의 손상은 외부로 침투된 염소이온 및 해사 혼입 등의 내·외부요인에 의해 매입 철근의 부식으로 직접 연결되므로 유지보수에 의해 열화손상 이전 상태로의 완전회복이 어렵다.
뿐만 아니라 다른 열화요인에 비해 그 손상정도나 발생빈도 면에서 매우 심각한 것으로 알려지고 있어 해안 콘크리트 구조물의 열화요인 개선 요구가 더욱 증대되고 있다.
따라서 수압, 토압 외에 해수 유입에 따른 내염해성이 요구되는 해안 매립지 지하 구조물의 경우 콘크리트 열화의 출발점인 열화인자의 침입을 차단하는 유해균열의 억제 및 내염해성을 동시에 향상시키고 현장적용성이 용이한 실용적인 기술개발 필요성이 매우 시급히 요구되고 있다.
국내의 경우 해안 콘크리트 구조물에 대한 수축개선 및 내염해성 조사나 원인 분석에 대한 연구 자료의 축적은 많지 않다.
1990년대 후반부터 각 대학 및 유관 연구소를 중심으로 해안 콘크리트 구조물의 성능개선에 대한 연구가 이루어져 왔으나 현장적용을 위한 실험적 연구에 그치거나 실용화 및 표준화 수준까지 못 미치는 실정이다.
현재 국내에서는 해안 콘크리트 구조물에 고로슬래그 미분말, 플라이애시 등의 혼화재 등을 사용하여 투수계수가 낮은 치밀한 콘크리트를 제조하거나 방청제를 사용하여 철근 부식을 저감함으로써 염소이온, 황산이온 등 부식인자 침투를 억제하는 재료 시공기술이 보편적으로 적용되고 있다.
또한 해안 콘크리트 구조물의 염해손상 및 부식열화를 방지하는 한편 열화 콘크리트의 성능을 회복하기 위한 다양한 표면처리 공법들이 개발되어 적용되고 있으나 장기적으로 반복되는 열화인자 때문에 대부분 재료가 제 기능을 상실하여 손상부위에 재시공하거나 보수하는 경우가 빈번한 실정이다.
특히 일본의 경우 내염해성을 지닌 콘크리트용 혼화제를 현장에 적용하여 해안 콘크리트의 내염해성을 개선한 사례도 있으나, 강도저하의 문제점 및 고가이면서 많은 사용량에 대한 경제적 부담으로 크게 활성화 되지 못하고 있다.
내염해성 콘크리트(PHDC)는 기존의 슬래그 배합 콘크리트를 대상으로 신기술 조성물인 유무기 복합화합물을 적용함으로서 수축균열에 대한 저항성을 부여하고 내염해성을 가일층 개선시킨 해안 매립지 구조물용 콘크리트로서 다음과 같은 주요 성능을 지니게 된다.
◆내염해성 향상 : 염소이온의 고정화 효과 및 철근 부식에 대한 부식 보호층 형성 작용에 의해 기존 슬래그 배합 콘크리트 대비 20% 이상의 내염해성 증진.
◆수축보상 효과: 신기술 조성물에 의한 수축억제 효과에 의해 콘크리트 경화과정에서 초래되는 수축을 보상함으로서 수축균열 발생 위험성 억제.
◆시공 용이성 및 안정적인 강도 확보.
◆내구성 증진: 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내화학성 증진.
내염해성 콘크리트의 균열제어를 위한 수축 저감 및 내염해성 효과를 모식도로 나타내면 <그림 2와> 같다.
내염해성 콘크리트는 (주)포스코건설, (주)삼표, (주)트라이포드가 공동개발하여 ‘Si/Al 복합 무기염 및 다환형 올리고머 축합물을 이용한 해안 매립지 지하 구조물용 콘크리트(PHDC) 성능향상 기술’로 2009년 10월 국토해양부 신기술 제 591호로 지정이 되었다.
현재 송도신도시, 청라신도시 등 여러 현장에 적용되고 있다.
이외에도 본 기술과 관련하여 특허 3건이 등록되어있으며, 한국콘크리트학회, 대한건축학회 등에 총 7건의 논문을 발표하였다최근 송도 신도시, 청라 신도시, S 프로젝트, J 프로젝트 등 해안 매립지 신도시 개발사업에 따라 주상복합 아파트 등의 공동주거시설 및 오피스텔 등의 대형 업무시설에 대한 건축공사는 물론 해안교량, 해안터널 및 해안 공업단지, CTS 반출부두 등 토목구조물에 대한 건설공사도 활발히 추진되고 있다.
그러나 구조물 자체가 항만 또는 해안가에 위치하거나 해수환경에 접하는 해안 콘크리트 구조물의 특성상 시공단계부터 염해 및 다습한 환경에 노출되어 염소이온, 황산염류 및 수분 등의 부식인자에 콘크리트의 스케일링(scaling)과 염소이온의 침투에 의한 철근부식이 야기되어 구조물의 미관 저하 및 급속한 성능저하를 초래하고 있다.<그림 1>
특히 해안에 인접한 콘크리트는 염해를 중심으로 중성화, 동해 및 화학적 침식과 같은 복합열화에 의해 콘크리트의 내구성 및 사용수명의 현저한 저하를 초래한다.
이중에서도 염해에 의한 콘크리트 구조물의 손상은 외부로 침투된 염소이온 및 해사 혼입 등의 내·외부요인에 의해 매입 철근의 부식으로 직접 연결되므로 유지보수에 의해 열화손상 이전 상태로의 완전회복이 어렵다.
뿐만 아니라 다른 열화요인에 비해 그 손상정도나 발생빈도 면에서 매우 심각한 것으로 알려지고 있어 해안 콘크리트 구조물의 열화요인 개선 요구가 더욱 증대되고 있다.
따라서 수압, 토압 외에 해수 유입에 따른 내염해성이 요구되는 해안 매립지 지하 구조물의 경우 콘크리트 열화의 출발점인 열화인자의 침입을 차단하는 유해균열의 억제 및 내염해성을 동시에 향상시키고 현장적용성이 용이한 실용적인 기술개발 필요성이 매우 시급히 요구되고 있다.
국내의 경우 해안 콘크리트 구조물에 대한 수축개선 및 내염해성 조사나 원인 분석에 대한 연구 자료의 축적은 많지 않다.
1990년대 후반부터 각 대학 및 유관 연구소를 중심으로 해안 콘크리트 구조물의 성능개선에 대한 연구가 이루어져 왔으나 현장적용을 위한 실험적 연구에 그치거나 실용화 및 표준화 수준까지 못 미치는 실정이다.
현재 국내에서는 해안 콘크리트 구조물에 고로슬래그 미분말, 플라이애시 등의 혼화재 등을 사용하여 투수계수가 낮은 치밀한 콘크리트를 제조하거나 방청제를 사용하여 철근 부식을 저감함으로써 염소이온, 황산이온 등 부식인자 침투를 억제하는 재료 시공기술이 보편적으로 적용되고 있다.
또한 해안 콘크리트 구조물의 염해손상 및 부식열화를 방지하는 한편 열화 콘크리트의 성능을 회복하기 위한 다양한 표면처리 공법들이 개발되어 적용되고 있으나 장기적으로 반복되는 열화인자 때문에 대부분 재료가 제 기능을 상실하여 손상부위에 재시공하거나 보수하는 경우가 빈번한 실정이다.
특히 일본의 경우 내염해성을 지닌 콘크리트용 혼화제를 현장에 적용하여 해안 콘크리트의 내염해성을 개선한 사례도 있으나, 강도저하의 문제점 및 고가이면서 많은 사용량에 대한 경제적 부담으로 크게 활성화 되지 못하고 있다.
내염해성 콘크리트(PHDC)는 기존의 슬래그 배합 콘크리트를 대상으로 신기술 조성물인 유무기 복합화합물을 적용함으로서 수축균열에 대한 저항성을 부여하고 내염해성을 가일층 개선시킨 해안 매립지 구조물용 콘크리트로서 다음과 같은 주요 성능을 지니게 된다.
◆내염해성 향상 : 염소이온의 고정화 효과 및 철근 부식에 대한 부식 보호층 형성 작용에 의해 기존 슬래그 배합 콘크리트 대비 20% 이상의 내염해성 증진.
◆수축보상 효과: 신기술 조성물에 의한 수축억제 효과에 의해 콘크리트 경화과정에서 초래되는 수축을 보상함으로서 수축균열 발생 위험성 억제.
◆시공 용이성 및 안정적인 강도 확보.
◆내구성 증진: 동결융해저항성, 중성화저항성 및 내화학성 증진.
내염해성 콘크리트의 균열제어를 위한 수축 저감 및 내염해성 효과를 모식도로 나타내면 <그림 2와> 같다.
내염해성 콘크리트는 (주)포스코건설, (주)삼표, (주)트라이포드가 공동개발하여 ‘Si/Al 복합 무기염 및 다환형 올리고머 축합물을 이용한 해안 매립지 지하 구조물용 콘크리트(PHDC) 성능향상 기술’로 2009년 10월 국토해양부 신기술 제 591호로 지정이 되었다.
현재 송도신도시, 청라신도시 등 여러 현장에 적용되고 있다.
이외에도 본 기술과 관련하여 특허 3건이 등록되어있으며, 한국콘크리트학회, 대한건축학회 등에 총 7건의 논문을 발표하였다.
<인터뷰><인터뷰>삼표 기술연구소 정 용 소장
“친환경·안전 고려해 집중연구 및 실용화 노력”
- 기술연구소를 소개한다면.
본 기술연구소는 1993년 7월 동종업계 최초의 콘크리트 전문 연구소로 설립되어 시멘트, 골재, 플라이애시 및 고로슬래그미분말 등의 건설기초자재 연구기관으로 시작했다.
2004년 경기도 광주시에 위치한 독립 건물로 신축 이전한 기술연구소는 각 분야의 석박사급 전문 연구원이 건설기초소재 뿐만 아니라 콘크리트의 품질 향상, 고성능 콘크리트 개발 및 친환경 콘크리트 기술 개발에 매진하고 있다.
특히 본 기술연구소는 건설사, 시멘트사, 혼화제사 및 대학 연구소와 지속적인 공동 연구를 시행함으로써 기술 수준을 한 단계 높임과 동시에 실제 실용화 기술에 많은 노력을 쏟고 있으며 콘크리트 기술력 제고 및 신제품 개발에 큰 역할을 해왔다.
또한 한국콘크리트학회, 대한건축학회, 한국건설순환자원학회 등의 국내학회와 일본건축학회, 일본콘크리트 학회 등에 다수의 연구논문을 발표 및 참여하여 선진기술 습득 및 기술 동향을 파악하여 능동적으로 국내 콘크리트 기술개발을 선도하고 있다.
- 기술연구소에서 평균적으로 연간 어느 정도 신기술 및 신제품 개발을 하나.
현재 본 기술 연구소에서 1년동안 수행하는 연구과제는 평균 20건 정도다.
이 중 60% 정도가 신기술 및 신제품 개발에 관한 내용을 수행하며 나머지 40% 정도는 기존 콘크리트 제품의 품질 향상에 관한 연구다.
- 최근 콘크리트 기술개발 동향은 어떠한가.
현재 콘크리트 기술개발의 동향은 크게 고성능, 안전, 친환경 3가지로 나뉠 수 있다.
고성능 콘크리트는 대표적인 분야가 고강도 콘크리트의 예를 들 수 있으며 안전은 내화콘크리트 및 내진 콘크리트, 친환경은 이산화탄소 저감 기술 및 칼라콘크리트를 예로 들 수 있다.
현재 본 기술연구소의 경우도 상기에 기술된 3가지 분야에 대한 집중적인 연구가 이루어지고 있다.
- 최근 초고층건축물이 급격히 증가추세에 있다. 삼표의 기술력은.
본 기술연구소 및 당사는 국내 고강도 콘크리트 기술 개발 및 생산기술을 선도하고 있다.
실제 국내 대부분의 고강도 콘크리트 제조에 관여하였다고 하여도 과언이 아니다.
하지만 콘크리트의 공급 즉 펌핑 기술의 경우 시공 기술로 명확히는 레미콘사 기술 연구소의 연구 범위에는 적극적으로 포함되지 않는 범위다.
다만 기존 건설사들과의 공동 연구를 통하여 장거리 펌핑이 가능한 고성능 콘크리트에 관한 연구를 수행한 실적을 보유하고 있으며 그 일례로 잠실 롯데타워에 시공 예정인 콘크리트 배합으로 550m의 펌핑 실험을 성공적으로 완료한 내용이 저희 연구소가 가지고 있는 최장 펌핑 기술이다.
다만 그이상의 길이의 펌핑이라도 현재 본 연구소가 가지고 있는 콘크리트 기술이라면 가능하다.
- 최근 삼표는 건설업계와 공동으로 기술개발에 많은 노력을 기울이는데, 몇가지 소개해본다면.
본 기술 연구소는 1개의 신기술과 20여개의 특허를 보유하고 있다.
공개된 신기술은 포스코 건설과 2009년 등록한 “Si/Al 복합 무기염 및 다환형 올리고머 축합물을 이용한 해안 매립지 지하구조물용 콘크리트(PHDC) 성능 향상 기술”이 있으면 이 신기술은 송도 지구등과 같은 해안 근접 구조물 등에 적극 활용되고 있다.
이외에도 충남대학교와 공동 연구한 “복합섬유를 이용한 초고인성 방폭 시멘트 복합체” (주)엠코와 공동 출원한 “고성능 내화콘크리트 조성물”, (주)GS건설과 공동출원한 “이산화티탄-메타카올린계 백색 안료를 포함하는 백색칼라콘크리트 조성물”과 같은 기술들이 건설사들과 공동으로 특허가 등록되어 현장에 적용하고 있다.
이외에도 건설사들과 공동연구한 다수의 특허들이 출원되어 등록을 기다리고 있다.
- 향후 기술연구소의 계획은.
본 기술연구소는 향후 친환경과 안전이라는 테마를 좀 더 집중적으로 연구하고 실용화 하고자 한다.
이산화탄소 저감, 플라이애시 및 고로슬래그 미분말등의 재활용율 증가와 같은 기존의 연구방향과 더불어 국내에서 발생하는 다수의 폐기물 중 안전하게 재활용이 가능한 재료들을 찾아내고 실용화함으로써 폐기물 매립에 따른 환경오염을 적극적으로 차단하고 국내 콘크리트 산업이 친환경적인 관점에서 지속적인 발전이 가능하도록 노력하고 있다.
또한 방폭, 내진 및 내화 등의 건축물 사용자들의 안전을 좀더 적극적으로 보장할 수 있는 콘크리트를 개발하고 실용화함으로써 건축물 재해시 흔히 발생할 수 있는 대규모의 인명피해를 방지하고자 한다.
김덕수 기자 ks@
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