• 친환경인증 건축자재

• 발명특허 (한국, 중국, 미국)

• 철도시설공단 신기술등록 (2009-0011)

• 녹색기술 인증 (GT-10-00056)

PPS 혼화재를 이용한 콘크리트 방수기술 < PPS 콘크리트 구체방수ㆍ방식기술 >

[분류: 친환경제품 설계 및 소재]

2010. 07

www.jscm.kr & www.altong.co.kr

[문의처: T. 02-6258-6063, E-mail : jsm5019@unitel.co.kr]

- 2 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

1. 녹색기술의 개요

가. 기술의 명칭 및 개요 ................................................................................ 3

(1) 기술의 명칭 ............................................................................................ 3

(2) 기술의 개요 ............................................................................................ 3

나. 기술의 특징과 활용범위 ........................................................................... 4

(1) 기술의 특징 ............................................................................................ 5

(2) 활용 범위 ................................................................................................ 5

다. 녹색기술과 기존 기술과의 비교 ................................................................ 5

2. 녹색기술의 기술성

가. 기술의 개발주기상 위치 ........................................................................... 7

나. 녹색기술의 우수성 .................................................................................... 7

(1) 방수성 향상기술 ..................................................................................... 7

(2) 방청성 발휘기술 ..................................................................................... 8

(3) 내구성 향상기술 ..................................................................................... 8

(4) 친환경 녹색기술 ..................................................................................... 9

(5) 품질 균일성 시공 ..................................................................................... 9

다. 녹색기술의 조성물과 사용방법 .............................................................. 10

(1) 조성물의 구성 ........................................................................................ 10

(2) 조성물의 적정사용량과 시공법 ............................................................. 11

(3) 기존 기술과의 장ㆍ단점 비교 ............................................................... 12

라. 녹색기술의 기술 수준 .............................................................................. 13

3. 녹색기술의 활용과 시장성 .................................................................... 14

4. 녹색기술의 녹색성

가. 구조물 장수명화와 건설산업의 녹색성 ................................................. 16

나. 기존 공법의 주기적 보수로 인한 환경훼손 억제 ................................ 17

다. 보호공 불필요로 건설자원 절약과 건설 폐기물 발생감소 .................. 17

라. 기후변화에 대비한 지속 가능한 구축물 건설 ...................................... 18

마. 공법선정 및 공사기간, LCC비교 ........................................................... 19

(1) 공법선정 ................................................................................................. 19

(2) 녹색기술의 공사기간 ............................................................................ 20

(3) 녹색기술의 LCC비용 ............................................................................ 21

목 차

- 3 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

1. 녹색기술의 개요

가. 기술의 명칭 및 개요

(1) 기술의 명칭

1) 기술 명칭 : PPS(pozzolan polymer stearate) 혼화재를 이용한 콘크리트

방수기술 (PPS 콘크리트 구체방수ㆍ방식기술)

2) 제품 규격 : PPS 구체방청ㆍ방수재 (Hipermix JSCI-99)

3) 인증 번호 : GT-10-00056

4) 인증 일자 : 2010. 07. 28

(2) 기술의 개요

자연환경 보존에 대한 의식이 날로 강화되고 있는 오늘날, 지구온난화를 가속화

시키는 이산화탄소 발생과 건축폐기물, 폐수량(廢水量) 증가 등으로 환경 문제

의 중심에 놓여있는 건설 분야에서도 Sustainable(지속 가능한) 건설재료의 개

발 및 활용이 절실하다.

특히 SOC 관련 철근콘크리트 구축물의 경우 구조물의 거동이나 주행하중에 의

한 진동으로 표면균열이 발생할 경우, 물ㆍ수분 또는 유해이온이 콘크리트 내부

로 침투 확산하는 경우 동결팽창과 철근부식 현상으로 철근이 팽창되어 콘크리

트에 균열 및 박리가 발생하게 되면 콘크리트 구조물의 성능을 저하시키고 내

구성이 현저하게 떨어진다.

또한 해수지역이나 유난히 습기가 많은 지역의 콘크리트 구조물 혹은 폐수처리

시설인 경우 외부에는 멤브레인(membrane)계 재료로 방수처리하고, 콘크리트

내부에 표면 도포처리 공법으로는 충분한 방수 및 방식효과를 얻을 수 없을 뿐

만 아니라 내구성에 한계가 있어 보다 내구성이 강화되고 다기능 고품질의 방

수(防水) 및 방식(防蝕)기술이 요구된다.

본 기술의 인공(人工) 무기계 PPS(pozzolan polymer stearate) 합성조성물로

구성된 방청(防錆)기능을 갖는 콘크리트용 방수재(이하 ‘PPS 구체방청ㆍ방수

재’ 또는 ‘PPS’ 로 표기)는 방수성능과 내염해성(耐鹽害性) 및 내산성(耐酸性)

을 가지는 소재로서 콘크리트를 만들 때 혼합ㆍ시공할 경우 화학ㆍ물리 작용을

통해 철근부식이 방지되고, 수밀한 콘크리트 경화체와 내수성이 강한 수화조직

- 4 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

이 생성되므로, 투수 및 흡수성이 감소되어 내구성이 높은 콘크리트를 제조할

수 있는 콘크리트 구체방수ㆍ방식기술(軀體防水ㆍ防蝕技術)에 적합한 친환경적

인 특허 신소재이다.

본 기술은 방수성능뿐만 아니라 피복두께가 부족하거나 내ㆍ외적 요인으로 발

생하는 균열 등으로 유해이온이 침투하여도 철근 부식을 억제하는 우수한 방청

성능으로 콘크리트 내구성을 증대시킨다. 이를 통해 시공 효율성의 증대는 물론

공정 단순화, 공기단축, 공사비 절감, LCC(life cycle cost: 생애주기비용) 비용

절감 등의 효과를 얻을 수 있는 친환경적이고 경제적인 ‘PPS 콘크리트 구체방

수ㆍ방식기술’의 재료 및 시공측면의 기술적인 효과는 다음과 같다.

구 분 주 요 작 용 구성 및 효과

재료

기술

▪ 방수 및 방청성능을 동시에 갖는 친환경 합성조성물 개발

방수성 향상기술

방청성 발휘기술

내구성 향상기술

▪ 규산질 미분말의 Micro Filler Effect 와 포졸란 반응에

의한 수밀성 증대

▪ 발수성 물질과 불용성막 생성을 통한 방수성 극대화

▪ 양극형 무기염과 탄닌의 반응으로 부동태 피막을 형성

하여 철근부식 억제기능 확보

시공

기술

▪ 소량의 시공물량 또는 현장 Agitator 에서 품질확보 가능

품질 균일성 시공

친환경방수ㆍ방식시공

화학혼화제와 호환성

▪ 각종 화학혼화제와 우수한 호환성 확보

▪ 친환경 인증제품을 활용한 내구성이 우수한 방식시공가능

[표 1-1] 녹색기술의 구성과 효과

나. 기술의 특징과 활용범위

일반적으로 수용성(水溶性)구조체인 콘크리트는 시간과 수압에 비례하여 투습

(透濕)되기 때문에 지하수가 높은 지하구조물 방수는 수압이 작용하는 외부에

서 물을 차단하는 외부 방수공법 또는 수압이 본체에 작용하지 않도록 배수공

(排水工)으로 콘크리트 본체에 방수성을 확보하여야 한다.

본 기술은 콘크리트를 만들 때 PPS 소재를 투입ㆍ시공할 경우 화학ㆍ물리작용

으로 콘크리트 자체에 물ㆍ수분 침투를 방지하는 방수성뿐만 아니라 주행하중

- 5 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

에 의한 진동 또는 처짐이나 내ㆍ외적 요인으로 콘크리트 표면에 균열이 발생

하여 유해물질에 의한 철근 부식을 방지하는 방청성도 확보할 수 있는 콘크리

트 구체방수ㆍ방식기술이다. 따라서 구조물의 장수명화로 건설산업의 녹색효과

를 기대할 수 있는 본 기술의 특징과 활용범위는 다음과 같다.

(1) 기술의 특징

• 품질관리가 용이하고 공정이 단순하여 공사비를 절감할 수 있다

• 구조물의 변형 등으로 불가피한 균열발생시 발견과 보수가 용이하다

• 내약품성, 내식성, 동결융해저항성, 마모저항성 증진 등 품질이 향상된다

• 방청기능과 방수성능을 동시에 확보할 수 있어서 방식시공이 불필요하다

• 구조물의 장수명화로 폐기물 발생량을 감소시키는 친환경인증 제품이다

• 백화와 결로현상을 방지하고, 내구성이 모체와 동일하여 LCC가 절감된다

(2) 활용 범위

☑ 방수·방식이 요구되는 구조물

오ㆍ폐수처리시설, 하수종말처리장, 지하수조, 배수지, 수영장, 정수장, 방수ㆍ

방청기능이 요구되는 철근콘크리트 구조물

☑ 해양·연안지역 콘크리트 구조물

교통분야 구조물, 건물지하 바닥 및 벽체, 교량슬래브, 지하철, 터널, Box

Culvert 등 내구성이 요구되는 시설물, 불량한 습윤상태의 환경조건이거나 협

소한 작업조건의 구조물

☑ 방수 및 방청성이 요구되는 P.C제품

Tunnel Lining Segment, 전력·통신용 암거, P.C 암거, P.C 맨홀, P.C Pile,

보강토 Block, 방파제 Block, 인공어초, P.C 판넬, 수조용 Segment 등 전기

절연성과 방수성, 내구성 등이 요구되는 공장타설 Precast Concrete 제품

다. 녹색기술과 기존 기술과의 비교

구조물 표면에 작용하는 수분은 구조물 내구성 및 성능저하에 가장 큰 영향을

미친다. 따라서 콘크리트 구조물에 노출되어 있는 수분의 범위를 관리 통제하

여 콘크리트 수밀성과 방수성을 개선 유지하는 방법은 콘크리트 내구연한을 좌

우하는 매우 중요한 요소라 할 수 있다.

- 6 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

또한 사용하는 구조물에 균열이 발생하거나

콘크리트의 피복두께가 부족하여 유해물질

이 철근까지 도달하여 부식현상이 일어나는

경우, 혹은 물, 탄산가스, 염소이온 등의 유

해물질이 내부로 침투하여 동결융해, 탄산화,

염해 등으로 철근 부식이 발생하는 경우에

도 콘크리트의 투과성 즉 방수성과는 별도

로 철근 자체의 방청성능을 높이기 위한 방

안을 마련해야만 내구연한을 극대화 할 수

있다.

당사는 기존의 방수ㆍ방식의 경우와는 달리 콘크리트 자체에 방수성능과 방청

성능을 부여해 KS품질기준에 부합하는 우수한 성능의 합성조성물을 개발하였

다. 당사의 녹색기술은 이 신소재를 활용하여 B/P에서만 혼합하여야 균등한 성

능을 얻을 수 있었던 기존 분말형 혼화재의 문제점을 보완하고 소규모 시공물

량이거나 Truck Agitator에서 투입ㆍ혼합하여도 안정적인 품질확보가 가능하

도록 한 시공법이다.

구 분 기존 기술 녹색 기술

콘크리트 성능

방수ㆍ방식공사

추가 요구성능 ㆍ방수측면의 외벽 Membrane 방수 ㆍ방수ㆍ방식 측면의 내부 도막처리

없음

시공 공종 ㆍ콘크리트 타설 ㆍ외부 방수공사(보호공 포함) ㆍ내부 방수ㆍ방식공사

ㆍ PPS 구체방청․방수재 투입 ㆍ콘크리트 타설

[표 1-2] 녹색기술과 기존 기술과의 비교

[그림1-1]구체방수ㆍ방식콘크리트 模式圖

- 7 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

2. 녹색기술의 기술성

가. 기술의 개발주기상 위치

수밀화 콘크리트는

내구성을 향상시키

기 위하여 W/C비와

공기의 공극률을 가

능한 작게 하거나

양질의 화학혼화제

등으로 수밀성을 증

대시켜 물의 침투를

저하시키지만 장기

적인 흡수, 투수에 대한 저항성이 부족하여 표면 외방수 또는 콘크리트 자체의

방수성을 극대화시켜야 한다.

그러나 수밀콘크리트보다 높은 방수성을 가진 재료의 개발로 구체방수 시공법

이 보급되고 있으나, SOC 관련 시설물의 경우 구조물의 거동이나 주행하중에

따른 진동으로 표면균열이 발생하는 경우 물·수분 이외의 유해물질이 침투해

철근부식이 발생하여 구조물의 파괴는 콘크리트 내구성이 저하되는 현상을 피

할 수 없게 된다.

따라서 콘크리트 피복두께가 부족하거나 변동하중 비율이 큰 구조물에서 피로

파괴로 발생하는 균열에 우수가 침투하여 동결팽창을 일으키고, 유해이온 침투

로 인한 철근 부식은 구조물의 내구성 저하로 직결되므로 방수뿐만 아니라 방

청성능까지 발휘하는 구체방수·방식기술이 개발되어 각종 SOC 관련 시설물에

적용되고 있는 PPS는 국제특허(한국,중국,미국)을 획득한 신소재로 이를 이용

한 녹색기술의 우수성은 다음과 같다.

나. 녹색기술의 우수성

(1) 방수성 향상기술

대부분의 콘크리트 시설물은 강우에 의한 수분 접촉뿐만 아니라 여러 경로로

수분에 노출되어 있는 경우가 많다. 일반적으로 시행되고 있는 방수시공은

콘크리트 구조물의 표면에 방수재를 도포하는 것으로, 해수지역이나 다습지

[그림 2-1] 녹색기술의 개발주기상 위치

- 8 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

역의 경우, 방수재의 외부 도포만으로는 충분

한 내구성과 방수효과를 얻을 수 없다.

본 녹색기술을 적용할 경우, 콘크리트 내부의

공극과 모세관 표면에 불용성(不溶性) 방수막

이 생성되어 수분 흡수 및 투수에 대한 저항

성이 높아지고, 공기ㆍ물과 접하는 콘크리트

표면에 소수성(疏水性) 화합물이 생성된다.

KS F 4926 규정에 의한 시험결과 일반콘크리

트 보다 2~3배 정도 향상된 방수성을 얻을

수 있다.

(2) 방청성 발휘기술

철근콘크리트 구조물은 외부에 존재하는 각종

유해물질(염소이온, 이산화탄소, 황산염 등)로

부터 장기간에 걸쳐 부분적인 침투나, 확산,

흡수, 혹은 모세관작용 등 다양한 메커니즘에

의해 열화되고 결국에는 철근의 부식을 일으

켜 붕괴되기도 한다. 본 기술은 콘크리트 및

철근의 화학, 물리작용을 통해 철근표면에 부

동태 피막이 형성되어 철의 부식 진행을 방지

한다. KS F 2561 규정에 따라 오토클레이브

(Autoclave)장치를 이용한 철근부식 촉진시험

결과 95%이상의 방청률을 발휘한다.

(3) 내구성 향상기술

본 기술은 콘크리트를 만들 때 PPS의 융합반응을

통해 수밀한 콘크리트 경화체와 내수성(耐水性)이

강한 수화조직 생성으로 내구성이 높은 콘크리트

를 제조할 수 있을 뿐만 아니라 염분에 의해 철근

이 산화되는 것을 방지하는 우수한 방청성능을 확

보할 수 있다. 공장에서 생산하는 콘크리트 기성제

품의 경우 별도의 방수 및 방청처리를 하지 않고

[그림 2-2] 방수성 모식도

[그림 2-3] 방청성 모식도

[그림 2-4] PPS 콘크리트

- 9 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

현장에 거치하므로 현장타설 콘크리트 제품보다 내구성 측면에서 취약한 점

이 있다. 본 기술을 현장 및 공장타설 콘크리트에 적용할 경우 화학, 동해,

염해, 탄산화, 마모저항성이 우수하여 내구성 증진 효과를 얻을 수 있다.

(4) 친환경 녹색기술

구조물의 장수명화는 폐기물 발생량을 감소시킬 뿐만

아니라, 같은 기간 동안 자원소비량과 건설현장에 투입

되는 에너지를 감소시킬 수 있어 건설자원을 효율적으

로 활용할 수 있다. 기존에 사용되는 Membrane계 재

료는 유기질 액체형과 화학적 성형물인 시트형이 대다

수이지만 내구 수명에 한계를 가지고 있다.

따라서 이로 인해 주기적으로 발생되는 산업폐기물은

환경오염을 야기시키고 부가적인 처리비용을 발생시킨

다. 뿐만 아니라 기존의 멤브레인계 방수층을 보호하기

위해서는 벽돌쌓기 또는 모르타르 미장이 필요하기 때문에 건설자원의 소비가

가중된다. 한국환경산업기술원(KEITI)에서 환경관련기준에 적합여부를 검증

한 결과 자원 절약형 친환경 건축자재로서 녹색기술 인증을 받았다.

(5) 품질 균일성 시공

일반적으로 콘크리트 혼입용 혼화재의 경우 레미콘 제조시 다른 원재료와 같

이 배치플랜트 믹서에 투입하여 생산하는 것이 바람직하다. 그러나 레미콘 공

장에 별도의 분말형 저장 사이로가 없거나 사용물량이 적을 경우에는 레미콘

운반용 트럭 에지테이터(truck agitator)에 투입ㆍ혼합하게 되는데 레미콘 트

럭 드럼내부에는 교반과 배출을 위한 더블스파일 형태의 블레이드가 부착되어

재료분리를 방지하는 구조로 되어있기 때문에 혼합균질성의 확보가 불확실하

다.

하지만 PPS는 천연광물질이 아닌 인공 무기계 합성조성물로서 충분한 분산성

과 시멘트보다 가벼운 비중인 1.9±0.2, 분말도 3,000㎠/g이상의 초미립(超微

粒)의 구상(球狀)입자인 특성을 가지고 있다. 용역기관에 의뢰한 연구 자료에

따르면 PPS는 레미콘 운반용 트럭 에지테이터(Truck Agitator)에서도 일정

혼합시간을 준수하였을 경우 균등한 품질을 얻을 수 있음이 확인되어 ,시

공법으로 현장여건에 따라 시공하고 있다.

[그림 2-5]친환경표지

- 10 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

❶ 시공법 ❷ 시공법

분말형 저장사이로가 설치된 배치플랜트

(Batcher Plant)에서 시멘트, 골재, PPS

등과 동시에 혼합하여 타설한다.

레미콘 생산 공장에서 트럭 에지테이터

(Truck Agitator)에 PPS를 투입하여 운반하

는 경우 또는 Truck Agitator가 현장에 도착

한 후 PPS를 투입하는 경우에는 고속회전

(8~10 RPM)으로 2.5분 이상 균등질이 될

때까지 혼합하여 타설한다.

[그림 2-6] 제품 특성에 적합한 시공방법

다. 녹색기술의 조성물과 사용방법

(1) 조성물의 구성

특허소재인 인공(人工) 무기계 PPS(pozzolan polymer stearate) 합성조성

물(이하 ‘PPS’ 또는 ‘녹색기술’로 표기)은 포졸란 활성제 및 규산질 미분말,

부식억제제를 주성분으로 하고, 지방산계 금속염 및 고성능 감수제, 분산성

분말수지 등으로 구성된 조성물(제품명: PPS 구체방청ㆍ방수재, 규격명: Hi-

permix JSCI-99)로서 환경관련기준에 적합판정을 받은 친환경 제품이다.

- 11 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

철근콘크리트 혼입용 분말형 방청ㆍ방수재의 화학적 조성과 물리적 성질은

다음과 같다.

[사진 2-1] PPS 의 사용 형태별 모형

PPS 비중 비표면적 (㎠/g)

겉보기밀도 (g/㎖)

외관

SiO₂ Al2O₃ CaO Fe2O3 MgO 1.9±0.2 3,000 이상 0.65~0.85 회백색

≥30% ≥7% ≤20% ≤8% ≤3%

[표 2-1] PPS 의 화학, 물리적 조성

(2) 조성물의 적정 사용량과 시공법

조성물의 적정 사용량은 압축강도 27MPa 미만의 경우에는 11.0kg/㎥를 투

입하고, 압축강도 27MPa 이상의 경우에는 12.0kg/㎥정량을 투입하여 콘크

리트의 각 재료와 균등질이 되도록 충분히 섞어 사용한다.

시공물량이 대량일 경우에는 벌크 트럭(bulk truck)으로 B.P의 저장부에 저

장하고 배치플랜트 믹서(batch plant mixer)에 자동계량장치로 정량을 투입

하여 생산 System에 따라 생산된 레미콘을 운반, 타설하는 것이 바람직하다.

그러나 레미콘 공장에 별도의 분말형 혼화재 저장 사이로(silo)가 없거나 물

량이 소량일 경우 PPS를 레미콘 운반용 트럭 에지테이터에 투입하여 고속회

전(8~10RPM)으로 2.5분 이상 균등질이 될 때까지 혼합하여 타설한다.

PPS 조성물 지대포장 대형포장 Bulk 적재

- 12 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

[표 2-2] PPS 투입 장소별 시공법

(3) 기존 기술과의 장ㆍ단점비교

기존방수ㆍ방식기술

녹색기술

- 13 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

구 분 장ㆍ단점

기 존 기 술

방수

Membrane 방수

ㆍ(3~4 회)도포 시 공기 지연 ㆍ습윤 환경하의 시공의 어려움 ㆍ곡선부와 요철부에서의 작업성이 떨어짐 ㆍ겹침 부위의 누수우려와 시트 접착 시 숙련공 필요 ㆍ화기에 요주의 및 품질 균일성 시공 곤란

침투식 방수

ㆍ알칼리 조건에서만 불용성화 겔 생성, 조건상실시 문제 발생 ㆍ산이나 염소 등의 화학물질이 포함된 수질조건, 직사광선을 직접 받는

조건, 진동이나 거동환경조건에서의 사용이 제한됨(KS F 4918 에 규정) ㆍ콘크리트 내부로 침투진행에 대한 검토 불가능

방식

철근도포처리 ㆍ피막은 강성이 낮고, 표면이 매끄러워 철근과의 부착력이 떨어짐 ㆍ심각한 부식 환경에서 피복두께에 따라 코팅 두께를 준수해야 함

콘크리트 표면처리

ㆍ콘크리트와의 부착성, 균열 대응성, 시공성 등의 검토 필요

혼입용 방청제 ㆍ콘크리트 물성에 해로운 영향을 미치지 않는 소재이어야 함 ㆍ인체 무해하고 환경오염의 원인이 되는 유해물질이 포함되지 않아야함 ㆍ W/C 와 염화물량의 증가에 따라 최적 사용량을 산정하여 적용하여야함

녹색기술

재료적 측면 ㆍ각종 유해이온 침투 저항성 향상 ㆍ콘크리트 탄산화와 동결융해저항성 향상 ㆍ구조물 수명과 동일한 방수 및 방식 내구성 확보

시공적 측면 ㆍ품질관리가 용이하고 시공성이 양호 ㆍ진동 및 처짐으로 발생하는 표면균열로 인한 철근부식을 방지 ㆍ환경인증제품을 사용한 친환경 기술로 구조물 장수명화를 기대

[표 2-3] 기존 기술과의 장ㆍ단점 비교

라. 녹색기술의 기술 수준

본 기술은 방수와 방청부분의 성능은 한국산업규격(KS)의 품질기준에 따라

방수분야는 KS F 4926(콘크리트 혼입용 방수재)의 품질규정에 따르고, 방청

분야는 KS F 2561(철근 콘크리트용 방청제)의 품질규정에 따라 방수 및 방청

부분을 시험한 결과 KS품질기준을 만족하는 안정적인 성능을 발휘하고 있다.

분야 시험 항목 KS 품질기준 녹색기술의 시험결과

방수

응결시간차(분) 초 결 -60 ∼ +60 +10 +30 -30 -20 +35

종 결 -60 ∼ +60 0 +20 -10 -10 +35

경시 변화에 따른 공기량 변화 ±1.5% 이내 1.2 -1.0 -1.0 -0.6 -

길이 변화율(%) 0.1 이하 -0.04 -0.05 0.01 0.01 -

동결융해에 대한 저항 성능

상대 동탄성 계수(%) 80 이상 91 81.7 82.6 81.5 -

28일압축강도비율(%) 80 이상 93 84.0 83.2 82.4 -

- 14 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

[표 2-4] 분야별 KS 품질기준과 녹색기술의 시험결과

3. 녹색기술의 활용과 시장성

탄산화 깊이비 기준의 0.8 이하 0.73 0.71 0.77 0.75 -

압축 강도비(재령 28일) 기준의 1.0 이상 1.06 1.04 1.03 1.05 1.04

물 흡수계수비 기준의 0.7 이하 0.50 0.35 0.29 0.26 0.36

투수비 기준의 0.7 이하 0.45 0.38 0.25 0.22 0.33

염소 이온 침투 깊이(mm) 3.0 이하 2.8 1.8 1.7 1.8 -

방청 콘크리트 중의 철근부식 촉진시험 방청률 95%이상 96.0 96.7 96.8 97.2 96.0

KOLAS 시험기관 KICM KCQT KCQT KCQT KTR

[참고] * KTR: 한국화학시험연구원, KICM: 한국건자재시험연구원, KCQT: 한국건설품질시험원

구 분 발 주 청 공 사 명 시공사/설계사

철도/

지하철

철도시설공단 경춘선 복선전철 제 3 공구(금곡-마석) 삼부토건

철도시설공단 도시형 자기부상열차실용화사업 시범노선 GS 건설

철도시설공단 소사-원시복선전철 건설공사 대우건설

철도시설공단 호남고속철도 1-1 공구 SK 건설

대구도시철도 대구도시철도 3 호선 1 공구 포스코건설

발전소

한국남부발전 하동화력 건설사무소 신축공사 삼성물산(건설)

한국남부발전 하동화력 제 2 회사장 리턴펌프장 신축공사 대우건설

한국남부발전 하동화력 7,8 호기 증설 및 터빈공사 삼성,두산중공

한국남부발전 하동화력 총질소제거건물 신축공사 대우건설

한국남부발전 남제주화력 3,4 호기 건설공사 포스코,현대중공

한국남부발전 영월 복합화력발전소 건축공사 한화,대영산업

한국남부발전 영월 복합화력 사택 오수시설 건설공사 섬원

한국남부발전 영월 복합화력 종합사무실 신축공사 고려산업개발

한국남동발전 영흥화력 폐수처리저장조 증설공사 풍창건설

한전남부건설처 영도지역전기공급시설(남부산/영도전력구공사) 대한컨설탄트

서울특별시 중량 위생처리장 탈취시설 개선공사 삼환기업

충주시 충주시 분뇨처리시설 개선공사 유장건설

광양시 진월 하수종말처리 시설공사 경남기업

서산시 대산 하수종말처리장 설치공사 삼덕건설

광주광역시 광주광역시 위생처리장 이설공사 동평토건

- 15 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

[표 3-1] 녹색기술의 시공 및 설계적용 대표적 사례

지구온난화로 인한 홍수, 지진, 폭염, 해일 등이 다발성이면서 큰 규모의 자연

재해와 가혹한 기후조건에도 견딜 수 있는 지속가능한 구축물 건설에는 필수적

으로 콘크리트가 물을 흡수하지 않도록 방수성을 극대화시키고, 구조물의 피복

두께가 부족하거나 내ㆍ외적 요인으로 발생하는 균열 등으로 철근에 유해이온

이 침투하여도 철근 부식을 억제할 수 있는 방청기능이 부여된 철근콘크리트

구조물을 축조하여야 한다고 본다.

SOC 관련 시설물의 경우 콘크리트 바닥판은 주행하중에 의한 진동 및 처짐으

로 발생되는 균열과 변동하중 비율이 큰 구조물에서 피로파괴로 발생하는 균열

에 우수가 침투하여 동결팽창을 일으키고, 유해이온 침투로 인한 철근부식은 균

열 확대를 진행시켜 콘크리트가 파손되며 강재의 부식은 구조물의 내구성 저하

로 직결되므로 방수뿐만 아니라 방청성능까지 발휘하는 신청제품이 한국철도시

설공단에 신기술로 등록되어 각종 시설물에 적용되고 있다.

또한, 해안ㆍ연안지역에 인접한 신도시 건설시에 해수면과 접하는 지하 철근콘

크리트 구조물이나 노출된 철근 콘크리트 구조물의 경우 염화물의 침투로 인한

철근부식은 구조물의 내구성 저하로 직결되므로 방청성능을 발휘하는 녹색기술

오ㆍ폐수

처리시설

화성시 제부 하수종말처리시설 설치공사 대림건설

성주군 성주 분뇨축산폐수병합 처리시설공사 두성건설

청도군 풍각 하수종말처리장 설치공사 유성건설

화성시 정남 처리구역하수종말 처리시설공사 대우건설

나주시 나주 지방산업단지 폐수종말처리장 설치 송촌종합건설

거제시 거제 장목면 공공하수처리시설 건설 흥한건설

4 대강

살리기

수자원공사 낙동강살리기사업 제 22 공구 소수력발전소 현대건설

수자원공사 낙동강살리기사업 제24공구 소수력발전소 대우건설

수자원공사 한강살리기사업 제6공구 소수력발전소 현대건설

상수도시설 인제군 서화 상수도 확장시설공사 신화건설

인제군 귀둔 상수도 확장시설공사 신우엔지니어링

기 타

서울시특별시 한강공원 나들목 증설공사(구의동) 윤덕종합건설

서울시특별시 한강공원 나들목 증설공사(마포동) 특수건설

서울시특별시 한강공원 나들목 증설공사(양평동) 원화건설

서울시특별시 한강공원 나들목 증설공사(압구정동) 혜영건설

- 16 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

의 경우 한국전력공사 유관회사의 발전소와 지하에 매설되는 각종 프리케스트

(precast)제품에 방수 및 방식기능이 부여된 제품의 사용이 요구됨에 따라 수

요는 증가될 것으로 예상된다.

4. 녹색기술의 녹색성

가. 구조물 장수명화와 건설산업의 녹생성

자연환경 보존에 대한 의식이 날로 강화되고 있는 오늘날, 지구온난화를 가속

시키는 CO2 발생과 건축폐기물, 폐수량(廢水量) 증가 등으로 환경 문제의 중

심에 놓여 있는 건설분야에서도 지속 가능한(sustainable) 건설재료의 개발 및

활용이 절실하다.

[그림 4-1] 녹색기술의 녹색성

도시 및 건축물 등 건설생산물의 에너지 사용량이 국가 전체 사용량의 약

25%를 차지하는 등 에너지 사용비중이 높을 뿐만 아니라 건설에 활용되는 수

많은 건설자재에 대하여 자원순환의 촉진을 통해 폐기물 발생을 억제하거나 재

활용을 유도하는 경우 녹색성장의 상당한 효과를 기대할 수 있다. 또한 기능성

건설재료 및 자재를 이용하여 건설시설물의 기능과 품질을 고도화시켜 내구성

을 증진시킴에 따라 콘크리트의 장수명화가 가능하여 건설폐기물 발생이 저감

되는 등 자원 절약과 환경훼손 억제효과가 매우 크다.

향후 건설하는 SOC관련 시설물에 시공범위를 확대 적용하여 콘크리트 내구성

- 17 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

을 증대시킴으로써 자연재해와 가혹한 기후조건에 견딜 수 있는 고내구성 콘크

리트 구축이 가능함으로써 건설 폐기물 발생량 감소, 기존 방수공법의 주기적

인 보수로 인한 폐기물 발생량 감소, 방수층 보호공이 불필요하므로 건설자원

절약, 방수 및 방청 내구성이 콘크리트 수명과 동일하여 LCC 비용 등을 절감

할 수 있다. 과 오염물질의 발생을 감소시켜 건설자원을 절약하고 친환경적인

구축물을 실현하여 건설산업의 녹색성장은 환경을 보호하고 자연을 보존하는

녹색효과를 기대할 수 있다.

나. 기존 공법의 주기적 보수로 인한 환경훼손 억제

녹색기술은 콘크리트를 만들 때 PPS의 융합반응을 통해 콘크리트 내부에는

공극과 모세관 표면에 불용성의 방수막을 생성시키고 공기/물과 접하는 콘크

리트 표면에 소수성(疏水性) 화합물을 형성하므로 물의 침투를 방지하는 방수

기능뿐만 아니라 균열 발생으로 인한 물ㆍ수분 이외의 유해물질이 침투 확산

하여도 철근표면에 부동태 피막이 형성되어 철근 산화를 방지하는 방청 기능

을 발휘한다.

따라서 내수성이 강한 수화조직 생성을 통해 투수 및 흡수성을 감소시켜 콘크

리트 구조물의 성능저하 요인인 동결융해 작용, 유해이온에 의한 화학적 침식,

염화물에 의한 철근부식, 충격 및 마모 등에 대한 저항성을 향상시킴으로써 고

내구성 철근콘크리트 구조물을 구축할 수 있다.

기존의 멤브레인(membrane)계 방수재는 유기질 액체형과 화학적 성형물인 시

트(sheet)형이 대다수이지만 내구 수명이 한계가 있어 주기적으로 발생되는 산

업폐기물은 환경훼손을 가중시키고 부가적인 처리비용을 발생시킨다.

녹색기술은 기존의 멤브레인계 방수재료와는 달리 방청ㆍ방수성능이 콘크리트

수명과 동일하여 추가적인 방수층 보수로 인한 산업폐기물 발생을 막을 수 있

어 처리비용과 환경오염을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 같은 기간 동안 자원소비

량과 건설 현장에 투입되는 에너지를 감소시킬 수 있어 건설자원을 효율적으로

활용할 수 있다.

다. 보호공 불필요로 건설자원 절약과 건설 폐기물 발생감소

기존공법의 경우 콘크리트 표면에 멤브레인계를 사용한 후 도포재(塗布材)를

보호하기 위해서는 벽돌쌓기 또는 모르타르 미장을 시공하기 때문에 추가공사

- 18 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

비 및 건설자원이 소요된다.

이를 수치적으로 표시하기 위하여 아파트 현장의 년간 시트 방수면적 20,000

천㎡를 예를 들면 기존 멤브레인계 방수에 소요되는 보호공 추가 자재 소요량

(시멘트, 모래)이 447만톤 인데 비하여 녹색기술의 공법은 별도의 보호공이 필

요치 않기 때문에 추가 자재가 소요되지 않으므로 국내의 시멘트 및 모래의 자

원고갈 문제를 효과적으로 대처할 수 있어 녹색성장에 기여하는 환경 친화적

기술임을 알 수 있다.

항 목 멤브레인계 방수 보호공

단위 단 가 금액(원) 비 고 단위량 시공면적 소요량

시멘트 36.79㎏/㎡ 20백만㎡

73만톤 Ton 95,000 693억 1.6Ton/㎥

모 래 0.117㎥/㎡ 374만톤 Ton 7,500 280억

계 447만톤 973억

※ 멤브레인계 방수ㆍ방식보호공 ⇒ 녹색기술 = 447만톤(973억원) 절감효과

라. 기후변화에 대비한 지속 가능한 구축물 건설

우리가 사용하고 있는 모든 구축물은 물ㆍ수분 이외의 유해물질(염소이온, 이

산화탄소, 황산염 등)에 노출되어 있는 경우가 대부분이며 특히 유해물질과 접

촉하게 되면 콘크리트 구조물의 성능을 저하시키고 내구성을 현저하게 떨어진

다. 이러한 물ㆍ수분에 의한 문제점을 해결하고자 대부분의 콘크리트 구조물은

외부에 멤브레인(membrane)계 방수로 시공하고 있다.

자연환경 보존에 대한 의식이 날로 강화되고 있는 오늘날, 지구온난화를 가속

화시키는 이산화탄소 발생과 건축폐기물, 폐수량 증가 등으로 환경문제의 중심

에 놓여있는 건설분야에서도 지속 가능한(sustainable) 건설재료의 개발 및 활

용이 절실한 시기이다. 최근에 일어나는 폭우와 홍수와 같은 자연재해와 가혹

한 기후조건에 견딜 수 있고 100년 이상 사용할 수 있는 구조물을 만들기 위

해서는 콘크리트가 물을 흡수하지 않도록 방수성을 극대화시키고, 철근에 해수

등의 염해이온이 침투하여도 철근의 부식을 억제할 수 있는 방청기능이 부여된

고내구성 콘크리트를 사용해야 한다.

20세기 후반부터 나타나기 시작한 지구 온난화 현상으로 인하여 세계적으로

기상이변이 속출하고 있는 가운데, 환경보존에 대한 인식이 갈수록 증대됨에

따라 환경 규제가 날로 강화되고 있다. 또한‘지구 온난화로 금세기 중 해수면

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의 상승에 따른 침수’ 라는 최악의 시나리오에 대비하여 싱가포르는 국가적

차원의 대응책으로 200㎞에 이르는 해안에 거대한 제방을 쌓는 계획을 시행

하고 있는 실정이다.

따라서 그 어느 때 보다 물의 관리와 지진에 강한 내진설계 및 건물의 내구성

을 고려한 구축물의 시공에 많은 준비가 필요할 때 이며, 녹색성장에 기여하는

친환경건설자재를 이용한 건설은 불필요한 폐기물 발생을 막아 자원을 절약하

고 최적의 비용으로 효율적이고 내구성이 강한 구축물의 실현을 가능케 한다.

마. 공법 선정 및 공사기간, LCC 비교

(1) 공법 선정

[표 4-1] 녹색기술의 선정요소

구 분 PPS 콘크리트 구체방수ㆍ방식(아래 개념도 중에서 선택)

개념도

선정요소

ㆍ화학적 저항성 및 시공성이 양호

ㆍ방수성이 구조물 수명과 동일한 내구성 확보

ㆍ부분적 파손에 의한 방수층 전체의 기능 저하 방지

ㆍ타 공정에 의한 방수층 파손의 우려가 미미하며 보수가 용이

ㆍ우수, 염해, 각종 유기물의 침투로 인한 철근부식 및 내구성 저하 방지

공법선정

PPS 인공 무기계 합성조성물을 콘크리트에 혼합하여 콘크리트 표면에

균열이 발생하여 유해이온이 침투하여도 철근의 부식을 방지하는 방청성과

방수성이 있어 구조물의 내구성 확보가 가능한 공법.

특 징

ㆍ공정의 합리화로 시공법이 단순하고 품질관리가 용이

ㆍ내약품성, 내식성, 동결융해저항성, 마모저항성이 우수

ㆍ방수 및 방청 내구성이 모체와 동일하여 LCC 비용절감

ㆍ콘크리트 타설 만으로 철근부식을 방지하므로 방식시공이 불필요

ㆍ구조물의 장수명화로 폐기물 발생량을 감소시키는 친환경인증 제품임

공사비 적용 구조물에 따라 초기공사비 절감효과 얻을 수 있음(비교표 참조)

검토결과 균열로 인한 내구성 저하방지 및 LCC 개념을 감안할 경우 매우 경제적임

- 20 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

(2) 녹색기술의 공사기간

[그림 4-2] 기존 기술 및 녹색기술 시공법

타설면 점검

콘크리트 배합

콘크리트 타설

PPS 투입ㆍ혼합

준비작업

양생/시공완료

녹색기술 시공법

타설면 점검

타설면 점검

바탕면 점검

바탕면 점검

방수시공점검 방수방청점검

바탕면 정리 및 청소

바탕면 정리 및 청소 콘크리트 양생

콘크리트 양생

콘크리트 타설

콘크리트 타설

콘크리트 배합

콘크리트 배합

사전방청시공

사후방청시공

멤브레인 방수시공 멤브레인 방수시공

보호/시공완료 보호/시공완료

기존방수ㆍ방식 시공법

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[표 4-2] 기존기술과 녹색 기술과의 공사기간 비교

(3) 녹색기술의 LCC 비용

철근 콘크리트 구조물의 수명에 물리ㆍ화학적으로 미치는 영향은 대체로 온

도 변화, 계절 변화, 동결 융해, 강우ㆍ습도, 대기조건, 흙의 화학물질 농도

등 환경적인 요인으로 탄산화, 염화물에 의한 철근부식, 동결융해, 유해이온

에 의한 화학적 침식 등으로 나타나고 있다. 이러한 콘크리트 열화 요인의 메

커니즘은 아래와 같다.

작 업 공 종 기존방수ㆍ방식시공 녹색기술 비 고

사전 준비작업 철근 가공 및 설치 거푸집 설치 콘크리트 타설 콘크리트 양생

약 15일 소요 약 15일 소요

내부비계 및 동바리 정리 콘크리트 바탕면 처리 도포(3~4회) 작업 도막형성 양생

약 15일 소요 약 2일 소요

방식공법에 따른 시공 약 7일 소요 -

공사기간 계 약 37일 소요 약 17일 소요 약 20일 공기단축

기존방수ㆍ방식 시공의 경우 사전 또는 사후 처리방법에 따라 방청공사

의 작업순서가 변경되거나 전체적인 공사기간 또한 방청공법에 따라 차

이가 있다. 하지만 녹색기술은 콘크리트 표면처리 방청공법으로 시공할

경우보다 약 20일 정도의 공기단축 효과를 기대할 수 있다. 이는 전체

공정에 큰 영향을 미치는 요소이다.

녹색기술의 경우 콘크리트 양생과 동시에 추가적인 보완공사 없이 방수

및 방청공정이 완료되어 후속공정이 불필요한 장점이 있기 때문에 이에

따른 공정의 단순화와 공사기간 단축 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라

하자 여부를 확인하기 힘든 기존 멤브레인계 공법과는 달리 즉각적인

하자 발생 확인 및 신속한 조기대응이 가능하여 유지관리가 편리하고

이에 따른 비용을 절감할 수 있다.

- 22 - 장 산 씨 엠 주 식 회 사

① 철근 콘크리트 열화의 정도는 구조물이 처한 주변 환경, 페이스트의 미세

구조 및 콘크리트 압축강도에 좌우된다.

② 주변 환경적 요인은 계절적인 온도변화, 동결융해에 따른 수축팽창, 강우

및 상대습도의 변화, 땅속에 있는 열화물질의 침투, 지하수 및 대기 조건

등이다.

③ 콘크리트를 조기에 열화 시키는 가장 중요한 인자는 수분의 침투이다. 따

라서 콘크리트의 방수성은 거시적인 측면에서 콘크리트 내구성의 척도로

사용될 수 있다.

④ 콘크리트의 화학적 열화는 콘크리트의 공극구조에 상당한 영향을 받는다.

우리나라는 북반구에 위치하고 사계절이 뚜렷하며 삼면이 바다로 둘러싸인

반도 국가로서 겨울과 여름의 기후 차가 심하고 봄ㆍ가을은 일교차가 심하다.

따라서 여러 가지 내구성 요인 중에서 염해 및 동결 융해에 다른 수축 팽창

에 대한 고려가 필요하다.

따라서 콘크리트를 열화시키는 가장 중요한 인자가 수분과 유해물질(염화물,

화학물질 등)의 침투이다. 따라서 구조물의 물리적 수명을 향상시킬 수 있는

신소재로 방수와 방청성을 발휘하는 신청 기술의 시공법은 구조물의 내구수

명을 향상시킬 수 있는 척도라고 할 수 있다.

녹색기술의 경우 장기 재령(1,2년)의 물흡수비는 재령 1년에서는 0.29, 재령

2년에서는 0.24로 장기 재령에 대한 흡수비는 안정적이며 시간이 지날수록

흡수에 대한 저항성이 큰 것으로 나타났다. 또한 투수비는 재령 1년에서는

0.31, 재령 2년에서는 0.27로 투수에 대한 저항성도 장기재령을 갈수록 더욱

크게 나타났다. 그러므로 방수성은 콘크리트 수명과 같은 내구성을 발휘한다

고 추정할 수 있다. 따라서 녹색기술의 경우 주기적인 유지관리비가 발생하지

않으므로 LCC 비용은 최소화 할 수 있다.

국내 콘크리트 구조물의 초기 신축비용이 25%, 개ㆍ보수 유지관리 및 처분

비용이 75%을 차지한다고 한다. 콘크리트 표준시방서에 콘크리트 구조물의

내구 2등급(구조물 내용 : 높은 내구성이 요구되는 구조물)의 목표수명이 65

년으로 설정되어 있다. 이 경우 기존 방수ㆍ방식기술로 시공하였을 경우 목표

수명까지 개ㆍ보수 횟수를 4~5회로 추정할 경우 LCC 비용은 매우 크게 발

생한다. “끝”