콘크리트구조물 사용수명 연장시켜주는 신개념 박테리아 활용 보수공법
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열화의 진전도에 구조체 성능 내구성 저하 등 문제 유발
열화보호 효과 생태학적 보수 기술 주목
콘크리트 구조물이 노후화되면 점진적으로 구조물의 성능이 저하되고, 적절한 유지관리가 이뤄지지 않는다면 균열 등의 노후화 손상이 확대돼 콘크리트 구조물의 안전성 문제가 발생하게 된다. 이에 따라 구조물에 대한 정기적 점검은 물론, 구조물의 성능이 저하되기 전에 보수, 보강이 필요하다.
철근 콘크리트 구조물에서 발생하는 화학적 열화는 외부 열화 요인에 의한 시멘트 경화체의 수화물 변화, 철근의 부식 등의 원인이 될 수 있다. 콘크리트 구조물의 열화 정도는 열화 요인에 노출되는 시간에 다소 의존적인 특성을 가지고 있기 때문에 구조물이 신설된 초기에는 안전성과 사용성에 큰 영향을 미치지 않는다.
2021년 국가연구개발 우수성과 100선에 선정
하지만 화학적 열화의 정도는 콘크리트 구조물의 사용시기가 경과됨에 따라 다소 급격하게 진전되는 특징도 가지고 있어 열화의 진전이 상당 수준 이뤄진 경우 구조체의 성능과 내구성 저하 등의 문제를 유발할 수도 있다.
또한 황산에 의해 발생되는 화학적 침식은 일반적으로 콘크리트 표면으로부터 열화가 진행되기 때문에 표면 관찰을 통해 열화 과정을 비교적 용이하게 확인할 수 있다. 하지만, 하수 콘크리트 구조물의 경우 유독성 황화수소 가스의 발생, 산소부족과 유입수로 인한 인명 피해 등의 우려로 지속적인 점검과 유지관리를 수행하기에 많은 어려움이 따르고 있다.
이에 따라 하수 콘크리트 구조물의 부식을 유발하는 화학적 열화를 사전에 적절히 판별하고, 기존 구조물의 안전성 확보와 함께 유지관리를 최소화 할 수 있는 효율적인 보수 기법을 적용하는 것이 중요하다.
일반적으로 열화 된 하수 콘크리트 구조물의 보수는 에폭시 등의 유기계 재료 또는 무기계 재료인 시멘트 모르타르를 주요 재료로 하는 단면 복구재와 표면 처리제 등이 이용됐으며, 근래에는 폴리머 시멘트 모르타르가 주로 이용되고 있다. 에폭시 등의 유기계 재료는 공법의 절차가 간단하며 경화시간이 빠른 장점이 있지만 항상 습윤의 상태로 존재하는 하수관거 환경에서는 사용이 어려우며 모체 콘크리트와의 재료적 이질성으로 시공면에서의 전체 탈락이 빈번하고 성능 유지기간이 매우 짧은 단점이 있다.
폴리머 시멘트 모르타르의 경우에는 모체와의 높은 부착성능, 차염성 등의 효과를 갖지만 구조내력이 요구되는 곳의 사용은 주의가 필요하다. 또한 고가의 폴리머 사용에 따른 단가 상승을 이유로 그 혼입량을 최소화하려고 하기 때문에 적절한 보수 성능의 발현이 미비한 경우가 많아 기존 노후 콘크리트의 보수 현장에서도 하자는 빈번하게 발생하고 있다.
이에 따라 기존 보수공법의 단점을 보완해 황화수소가스와 황산에 의한 열화인자에 항시 노출되는 콘크리트 구조물의 단면을 복구하고, 지속적으로 열화보호 효과를 갖는 생태학적 보수 기술이 주목을 받고 있다. 이 기술은 표면보호의 효과를 갖는 슬라임(진액) 형성 박테리아를 활용했다는 것이 주목을 받고 있는 가장 큰 이유다.
이 박테리아가 적용된 보수재의 시공을 통해 열화 인자에 노출된 콘크리트 구조물의 노후화를 반영구적으로 보호할 수 있게 된다. 특히 유기계 재료 또는 유·무기계재료를 활용한 기존 보수 공법과 차별화되는 생·화학적 열화 저항 기능의 박테리아 소재를 활용함으로서, 빈번한 점검과 보수가 어려운 하수 콘크리트 구조물에서 유지관리를 최소화 할 수 있다는 것이 특징이다.
또한 박테리아의 지속적인 생장과 슬라임 형성 대사의 효율성 향상을 기대할 수 있는 생장처(carrier) 제공 기술을 활용해, 생태학적 보수재가 시공된 콘크리트에서 슬라임에 의한 황산열화 저항의 효과를 반영구적으로 기대할 수 있는 생태학적 유지관리의 개념을 가지고 있다.
이러한 박테리아를 활용한 보수공법을 개발한 ㈜홍익산업개발은 지난 1993년 설립부터 친환경, 신기술, 신공법에 대한 꾸준한 연구 개발을 통해 환경부 신기술인증서 취득과 다수의 특허출원 등록을 했으며 개발된 신공법, 신기술을 시공에 적용해 전문 사업 분야를 확대하고 있다.
특히 바이오기술을 활용해 지하 하수관 시설물의 단면을 보수할 수 있는 공법인 ‘기능성 박테리아를 활용한 생태 유지관리형 단면 보수공법’은 국토교통부로부터 건설신기술 제910호로 지정받았으며, 국내외 시장의 노후 구조물 관리에 패러다임을 전환시키고 있다.
홍익산업개발 정연용 대표이사(사진)는 “박테리아를 활용한 보수공법은 노후 하수관에 의한 지반침하, 싱크홀 등의 사회적 문제에 대응하면서 구조물의 사용수명 연장을 통해 사회적 비용을 절감할 수 있다는 점에서 국가 공공복지의 성격이 강하다”며 “특히, 육안점검이 어려운 지하 시설물에 대한 유지관리 예산 절감, 정부 또는 지자체 주도의 상·하수관의 관리체계 특별법에 대한 대응 기술로 활용이 가능하다는 것이 장점”이라고 말했다.
박테리아의 슬라임을 활용해 콘크리트 구조물을 보수, 유지 관리를 진행하는 국내외 유사기술이 전무한 상황이다. 이에 새로운 개념의 생태학적 보수재료로 국내외에서 기술력을 인정받고 있는 홍익산업개발은 유지관리를 최소화할 수 있는 바이오 융합기술로 콘크리트 구조물의 안전성 확보에 기여할 것으로 기대되고 있다.
[공학저널 전찬민 기자]
과기부·KISTEP, ‘2021년 국가연구개발 우수성과 100선’ 발표
2021년 국가연구개발 우수성과 100선 주요내용 정보 그림 (사진출처=과학기술정보통신부)
출처 : 대한전문건설신문(http://www.koscaj.com)
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