혹한기 지역의 노후화 콘크리트 교량의 보수 성능 향상과 50% 이상의 비용 절감을 통한 국가·지자체의 유지관리 예산에 절감할 수 있는 기술이 개발돼 화제를 모으고 있다.
수축량 0.0184% ‘자랑’ 부식 등 표면 박리 저항성 탁월
뿜칠 시공 전용 노즐 개발 넓은 면적 빠르게 시공 ‘장점’
강원도 소재 교량에 적용 이후 기술이전 등 상용화 추진
국내 대표적 혹한기 지역인 강원도 지역에서는 현재 노후화된 교량이 지속적으로 증가하면서 보수·보강에 대한 대책 마련이 시급이 요청되고 있다.
현재 국내 교량 기대수명인 30년 정도를 고려할 때, 강원도는 약 370개소의 교량이 준공 30년 이상을 맞이하고 있으며, 약 30%의 교량이 유지보수 대상인 것으로 알려졌다.
강원도와 같이 혹한기 지역의 교량의 주요 열화 원인으로는 동결·융해의 반복적인 발생과 많은 제설제 살포 등이 꼽히고 있다.
이 같은 원인들로 손상을 입은 혹한기 지역의 교량 보수를 위해 현재 시멘트계 또는 폴리머계를 주로 적용하고 있지만, 보수 수명이 2~3년 정도로 매우 짧아 지자체의 예산 부담으로 작용하고 있는 실정이다.
실제로 겨울철마다 교면이나 연석 등에 대한 보수작업을 실시하고 있지만, 동절기 기후 특성을 고려한 보수재료와 공법이 적용되지 않아 보수 효과가 오래 지속되지 못하는 ‘땜질식 보수’가 이뤄지고 있는 현실이다.
노후화된 교량 증가는 비단 강원도 지역만의 문제가 아니다. 하지만, 유지보수에 필요한 SOC 투자비율은 지속적으로 감소하고 있는 추세로 교량 보수를 위한 예산의 효율적 활용이 가능한 기술 개발에 요구되고 있다.
또한, 중앙아시아 등 혹한 기후의 국가에서도 노후화된 인프라 시설물이 꾸준히 증가하며 유지보수 시장이 확대되는 추세로 관련 기술 확보가 현안으로 떠오르고 있다.
이에 ‘혹한기 지역 맞춤형 슈퍼 보수재료·공법 개발 및 실증’ 연구가 진행되고 있다.
연구내용
‘혹한기 지역 맞춤형 슈퍼 보수재료 개발’ 부문에서는 기존 보수재료 문제점 분석과 기 개발된 슈퍼콘크리트의 개선사항 도출 연구와 함께 혹한기 지역 맞춤형 슈퍼 보수재료 배합 개발과 성능 평가 연구를 진행하고 있다.
‘혹한기 지역 맞춤형 슈퍼 보수 재료·공법 실증계획 수립’ 부문에서는 지자체와의 협력 관계 구축을 비롯해 지자체에서 제공한 보수 대상 교량 리스트 13개소와 안점점검보고서의 분석, 단계별 실증내용 등을 수립하고 있다.
‘혹한기 지역 맞춤형 슈퍼 보수재료 현장실증 및 시험 평가’ 부문에서는 강원도 화천군 소재 화음교 교대 기초 부위를 대상으로 슈퍼 보수재료와 일반 폴리머계 보수재료와의 성능 비교를 위한 실험을 진행하고 있다.
이 같은 연구를 통해 연구진은 지난해 슈퍼 콘크리트 기술을 기반으로 동절기 특화형 슈퍼 보수재료를 개발하는 데 성공했다.
이 재료는 저온 조건에서 우수한 조기 강도 확보는 물론 동절기 주요 열화 현상인 염해, 동결융해, 표면 박리 등에 대한 내구성능을 확보했다.
실제로 0°C 조건 재령 1일 압축강도를 60MPa 이상 확보할 수 있고, 동절기 보수 시공 시 교량의 조기 개방도 가능하다.
수축량은 무수축 그라우트 수준인 0.0184%를 나타내고, 제설제에 의한 내부 보강재 부식 가능성과 표면 박리에 대한 저항성이 매우 우수하다.
현재 연구진은 강원도 화천군 소재 화음교에 시범 적용하고, 지속적인 성능 모니터링을 수행하고 있다.
올해 진행 중인 2차년도 연구에서는 1차년도에 개발한 동절기 특화형 보수재료를 활용한 뿜칠 보수기술을 선보였다.
연구진은 슈퍼 보수재료가 뿜칠 공법에 활용될 수 있도록 물성을 조절하고, 슈퍼 보수재료의 뿜칠 시공 전용 노즐을 개발했다. 이 노즐은 기존 뿜칠 장비 개조와 추가 보완 없이 노즐부 교체만으로도 뿜칠 시공이 가능하다.
개발된 노즐부에서는 연결된 에어 컴프레셔을 통한 에어 배출구의 위치를 조절이 가능하고, 다양한 형상의 노즐을 제작, 현장 상황을 고려한 시공 성능도 확보했다.
이 기술은 작업자가 직접적으로 위치하지 못하는 지역에 보수 시공을 할 수 있고 넓은 면적을 빠르게 보수 시공할 수 있는 장점이 있다.
연구진은 강원도 화천군 내 노후 교량을 대상으로 시범 적용을 계획하고 있다.
한편, 이 기술들은 혹한기 지역의 노후화 콘크리트 교량의 보수 성능 향상과 50% 이상의 비용 절감을 통한 유지관리비용 감소도 가능하고, 기존 LMC 포장 공법 대비 공사비 56~87% 절감(포장 두께 고려) 효과도 거둘 것으로 기대를 모으고 있다.
연구진은 강원도 소재 교량에 적용한 후 기술 개발 속도에 따라 지자체와 대상 구조물 확대에 나서는 한편, 신기술 인증 등을 통해 기술이전 등 상용화를 추진할 계획이다.
인 / 터 / 뷰
노후 교량 수명 100% 이상 높여
LMC공법 비 제조단가 64% 절감
한국건설기술연구원 윤용식 박사는 “이 연구는 국내 대표 열화지역인 강원도의 노후 교량을 대상으로 기존 구조물의 성능을 개선시키고 장기간 지속될 수 있는 고성능 콘크리트 교량 보수재료와 공법 개발 연구”라고 밝혔다.
이어 “연구를 통해 개발된 기술을 활용할 경우 노후 콘크리트 교량의 수명을 100% 이상 증진시킬 수 있을 것으로 판단하고 있다”며, “개발된 기술의 수준으로 기존 LMC 공법 대비 최대 64%의 제조 단가 절감효과를 기대할 수 있다”고 강조했다.
또한, 높은 역학적, 내구적 성능으로 보수 두께 감소도 가능해 최종적으로 단위 면적당 보수비용을 최대 87% 절감할 것으로 기대를 모으고 있다.
윤 박사는 “향후 국내 노후 교량의 성능 개선과 지자체 예산 절감에 기여하기 위해 국내 노후 교량의 보수 및 성능 향상 사업에 참여할 계획”이라며, “또한, 뿜칠기술을 통해 개발 기술의 적용처를 교량은 물론 도로, 하수시설, 공항 활주로 등 열화로 인한 성능 저하 발생이 빈번한 구조물들로 확대해 나갈 예정”이라고 소개했다.
슈퍼 보수재료 활용 교면 포장 기술개발 추진
끝으로 윤 박사는 “이달 중 슈퍼 보수재료를 활용한 뿜칠 기술을 강원도 화천군 현장에 시범 적용할 예정으로, 동절기 조건에서 우수한 성능이 뚜렷하게 확인될 것”이라며, “3차년도에는 슈퍼 보수재료를 활용한 교면 포장 기술을 개발할 계획”이라고 말했다.
이어 “향후 강원도 내 열화가 심한 노후교량을 대상으로 전반적인 보수 작업을 수행할 예정”이라며, “슈퍼 보수재료 및 뿜칠·교면 포장 보수공법의 경제성과 시공 성능 개선을 위한 연구를 지속할 예정”이라고 밝혔다.
