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낡은 터널ㆍ교량 성능 높이는 보강공법 국내서 개발

하중 저항능력 2배, 내구수명 3배↑… 기존 공법 단점 개선

최누리 기자 | 기사입력 2020/08/27 [13:58]

낡은 터널ㆍ교량 성능 높이는 보강공법 국내서 개발

하중 저항능력 2배, 내구수명 3배↑… 기존 공법 단점 개선

최누리 기자 | 입력 : 2020/08/27 [13:58]

▲ 하중 저항능력 2배, 내구수명 3배 높이는 보강공법 개요도  © 한국건설기술연구원 제공

 

[FPN 최누리 기자] = 국내 연구진이 잘 타지 않는 불연소재인 탄소섬유 보강재와 시멘트 혼합물을 활용해 노후시설물 성능을 높일 수 있는 보강공법을 개발했다. 

 

한국건설기술연구원(원장 한승헌, 이하 건설연)은 김형열 박사 연구팀이 노후시설물의 하중 저항능력을 2배 높이고 내구수명을 3배로 강화할 수 있는 보강공법을 개발했다고 지난 24일 밝혔다. 

 

국토교통부 자료에 따르면 노후시설물 기준을 준공 후 30년으로 했을 때 교량과 터널, 지하철 등 사회기반시설 37%는 노후시설물이다. 20년 뒤에는 80%로 증가할 전망이다. 노후시설물은 예산 부족 등 이유로 교체할 수 없기 때문에 유지보수를 실시해 성능을 유지해야 한다. 

 

사회기반시설은 물론 주택과 아파트 등 주거시설 90% 이상은 콘크리트로 시공되고 있다. 이중 노후 콘크리트 시설물 보수를 위해 고강도 탄소섬유를 시트나 패널 형태로 접착 시공하는 방법이 일반적이다. 이는 구조물에 에폭시 수지 등 유기계 접착제를 이용해 탄소섬유 시트나 패널을 부착하는 방식이다.

 

하지만 유기계 접착제는 화재에 취약하고 지하구조물 등 표면이 젖은 구조물에 시공할 수 없다. 시공 후 접착된 부분이 수분에 노출되면 탄소섬유가 떨어지는 문제점도 있다고 건설연은 설명했다. 

 

이에 김형열 박사 연구팀은 기존 탄소섬유 접착공법 문제점을 개선하기 위해 유기계 접착제 대신 시멘트 혼합물을 활용한 공법을 개발했다. 

 

이 공법은 노후시설물 표면에 격자 형상으로 제작한 탄소섬유 보강재와 고성능 시멘트 혼합물을 일체화 시공해 보강하는 공법으로 시멘트 혼합물이 접착제 역할을 대신한다. 

 

건설연은 “탄소섬유와 시멘트 혼합물 모두 불연소재로 내화성능이 우수해 화재위험에 노출된 시설물 보강에 효과적”이라며 “젖은 구조물이나 동절기에도 시공이 가능하고 누수가 발생해도 떨어지지 않는 등 기존 공법의 단점을 보완했다”고 말했다.  

 

또 탄소섬유는 철근처럼 부식하지 않아 제설제를 사용하는 도로시설물이나 염분에 노출된 방파제와 같은 해양항만시설물 보강에도 효과적이다. 

 

건설연에 따르면 이 공법의 성능 검증 결과 구조물 하중 저항능력이 2배 향상된 것으로 확인됐다. 건설연이 개발한 시멘트 혼합물에는 제철소에서 발생하는 산업부산물이 50% 배합돼 보통 사용하는 시멘트 혼합물 대비 재료비를 절반 정도 줄이고 내구수명은 3배 높인다.

 

한승헌 원장은 “앞으로 탄소섬유를 고내구성과 장수명이 요구되는 노후시설물 보강 등 건설산업 전반에 활용하는 연구를 확대하겠다”고 했다.  

 

최누리 기자 nuri@fpn119.co.kr   

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