콘크리트 구조물 초고층화･고성능화 등 ‘기술의 고도화’
심도 있는 충분한 검토와 분석 후 시공성 향상시켜야
1. 서언
인류문화와 함께한 콘크리트는 인류역사의 고대 건조물로부터 현대 구조물에 이르기까지 오늘날 우리 인류가 사용하고 있는 대부분의 건설구조물이 콘크리트 구조물로 축조되어 있어 사회기반시설의 대부분이 콘크리트 숲에 싸여버린 21세기 문화를 콘크리트 문화라고 부르고 있다.
인간이 만들어놓은 GNP의 70% 이상이 콘크리트 구조물로 형성되어 있다는 연구 보고가 있듯이 휴먼쉘터의 소재로써 대량으로 사용되고 있는 콘크리트의 좋은 점을 끄집어 내어 새로운 시대의 디자인 언어와 감각에 맞도록 창의적인 생각과 연구를 지속적으로 해 나갈 필요가 있다.
콘크리트와 인간은 너무나 닮은 점이 많기 때문에 콘크리트를 살아있는 물체라고 한다.
우리 인간도 어린 아이가 성인이 될 때까지 유아기에 부모님의 사랑과 애정 속에서 귀중하게 보살핌을 받아야 되듯이 콘크리트의 강도와 내구성 향상 및 장수명화를 위해서 아직 굳지 않은 콘크리트 시기에는 충분한 양생과 보양이 절대적으로 필요하다.
그리고 인간에게 있어서 조기교육과 영재교육이 있듯이 콘크리트에서도 촉진양생의 효과가 대단히 크다고 할 수 있으나 조기교육과 영재교육의 단점처럼 촉진양생의 가열이나 냉각속도가 너무 빨라 콘크리트의 품질이 오히려 떨어지는 경우가 있다.
이렇게 인간에게 친숙하게 가까이서 지내면서도 휴먼쉘터(Human Shelter)로써 사회기반시설의 대부분을 차지하고 있는 콘크리트 구조물이 국민들로부터 고맙고 감사하다고 느끼는 마음의 정서가 매마른 현실이 너무나 안타깝다.
우리가 매일 숨 쉬고 있는 공기를 당연하게 생각해 고마움을 느끼지 못하고 살아가고 있는 것과 마찬가지로 콘크리트의 고마움을 인지하지 못하고 휴먼쉘터의 대부분을 차지하고 있는 콘크리트 숲속에서 자연재해와 인공재해에 항상 노출되어 있는 리스크를 감지하지 못한 채 안이하고 편안하게 살고 있다.
그러나 처음에는 미지근해 점점 뜨거워지는 것을 모르는 가마솥 물속의 개구리가 되지 않도록 인간의 휴먼쉘터인 인간정주환경과 도시주거환경 등 사회기반 시설의 대부분을 차지하고 있는 콘크리트와의 대화와 소통이 필요하다고 생각한다.
2. 휴먼쉘터로써 사람과 콘크리트와의 상생
돌이켜보면 현대포틀랜드 시멘트를 사용한 콘크리트의 역사는 100여년 정도밖에 되지 않는 신재료이지만 콘크리트가 본격적으로 사용되기 시작한 20세기 중반에서부터 21세기에 있어서도 콘크리트가 사회기반시설의 주요소재로 되고 있다.
그동안 골재부족, 가수에 의한 품질의 신뢰성 저하, 강도의 부족 및 내구성 등에 대한 문제도 적지 않아 콘크리트 위기(Concrete Crisis)의식이 고조되기도 했으나, 콘크리트 자원 확보의 용이성, 경제성, 구조 재료 및 마감 재료로서의 우수한 성능과 기능성 재료로써 잠재성능을 지니고 있다.
앞으로도 콘크리트를 대체할 새로운 재료의 출현은 예측하기 어려우며, 사회기반 건설 소재로서 콘크리트는 21세기에 있어서도 건축용 콘크리트 구조물이 한층 초고층화, 대규모화, 고성능화, 고기능화 및 고내구성화가 급속히 진행되는 기술의 고도화 시대가 도래할 것으로 사료된다.
최근 우리나라에서도 육상뿐만 아니라 해상에서도 건설구조물용 콘크리트 구조물이 고층화되고 대규모화 되어가고 있는 추세로 국민들의 많은 관심과 자부심을 갖게 하고 있으나, 한편 방재와 안전 면에서 성공적인 결실이 얻어지기를 기원하면서 축원하고 있는 것이 사실이다.
건축용 콘크리트 구조물은 그 사용목적에 적합하게 하기 위해 구조안전성, 내구성, 시공성, 사용성 등의 여러 가지 성능이 요구되고 있다.
이러한 콘크리트의 성능과 품질은 기획 및 설계단계에서 구조물의 계획수명을 명확히 산정하기 위해 콘크리트의 설계기준강도, 사용재료의 종류, 피복두께, 사용위치 조건, 마감 등을 결정해 설계도서 및 시방서의 완성도를 높여야 한다.
기획·설계단계에서 시간을 단축하기보다 신중하고 심도 있는 충분한 검토와 분석을 한 후 시공성을 향상시켜 건설생산의 시공단계에서 설계변경을 최소화해 콘크리트 구조물의 성능과 품질을 최대한도로 향상시킬 뿐만 아니라 공사비를 대폭적으로 절감시킬 수 있다.
예를 들면 건축콘크리트 구조물의 경우, 세계적으로 건축물 높이가 500~800m 정도로 고층화되고 있어 압축강도 100~200MPa 정도의 초고강도 콘크리트가 요구되고 있기 때문에 콘크리트의 사용조건, 사용재료의 종류, 철근의 피복두께 등을 세밀하게 검토하고 결정해야 한다.
해수에 항상 접촉하고 있는 해상에 건설하는 콘크리트 구조물인 교량의 경우, 콘크리트에서 사람으로 말하면 피복(옷)역할을 하는 피복두께를 8~10cm 정도로 증가시켜 철근 방청효과를 증대시켜야 한다.
그럼에도 불구하고, 일반교량과 같이 4~5cm 정도의 피복두께로 했다면 100~200년 이상의 내구수명을 요하는 해상구조물인 경우 내구수명이 30년 내외로 단축되어 재해 및 안전측면에서 사회·국가적으로 큰 문제가 될 뿐만 아니라 경제적으로도 큰 손해를 입게 되는 것이다.
이러한 것은 재료자체의 문제라든가 콘크리트 구조물이 현재 규정되어 있는 설계방법에 준거하지 않았다는 문제가 아니라, 어느 정도의 재해 및 안전 외력에 충분히 견딜 수 있도록 목표를 설정하고 그 목표를 달성하기 위한 재해 및 안전에 대처하는 전략적인 구조물의 설계목표를 세워야 한다.
이러한 구조물의 발주 방식으로 시방규정과 성능규정이 있는데, 시방규정에 의한 발주는 구조물의 형상, 치수, 재료 등을 구체적으로 나타내어 수주자는 이에 따라 시공하면 된다.
한편, 성능규정에 의한 발주는 발주자가 요구하는 성능을 제시해 수주자는 이를 달성하기 위한 기술제안을 하여 이에 따라 시공하는 것이다.
다시 말하면, 요구 성능을 만족하는 것이 보장되면 설계·시공 및 사용재료의 선택은 자유이다.
이러한 방식은 설계·시공의 자유도가 증가해, 공사비절감이나 신기술·신공법의 개발을 촉진하는 효과가 있다.
또한, 구조물의 목표 성능이 명확하게 되므로 사회기반시설의 이해를 심화시키는 것도 기대할 수 있다.
이러한 이유로 발주에 있어서 시방규정으로부터 성능규정으로의 이행이 세계적인 추세이고 대한건축·토목학회의 콘크리트 표준시방서에서도 이러한 성능규정형으로 이행하는 과정에 있다.
이와 같이 기술기준의 성능규정화는 국가 사회적 요청이고, 여러 분야에서 확대되리라고 예상된다.
그러나 종래의 시방규정에 의한 발주, 설계 및 시공의 의미와 역할이 없어지는 것이 아니라 시방규정도 성능시방과 같이 구조물의 목표 성능에 이르는 하나의 기본적인 틀과 줄거리가 되고 있다. - <다음호에 계속>
한국건설신문 김덕수 기자
