[한천구의 콘크리트 세상] 겨울철 콘크리트 양생용 버블시트 개발

혹한기 콘크리트 시공에서 초기 동해 방지는 구조적 성능과 내구성 확보를 위한 핵심 관리 항목이다. 특히 슬래브와 같이 두께가 얇고 상부가 외기에 직접 노출되는 부재는 동결 위험이 높아 효과적인 양생 대책이 요구된다. 일본 삿포로 등 혹한 지역에서는 건물 외곽에 양생상옥을 설치하고 내부를 가열하는 공간가열 방식이 일반적으로 사용되고 있으나, 공사 기간 증가와 높은 비용 부담이라는 한계를 갖는다.

국내 겨울철 기후 조건은 일본 북부 지역과 차이가 있다. 서울을 기준으로 겨울철 일평균 기온은 약 –5℃ 수준이며, 최저기온이 –10℃ 이하로 하강하는 날은 연간 3~4회에 불과하다. 또한 ‘3한 4온’의 기온 특성으로 인해 콘크리트 타설 시기를 조정하면 상대적으로 온화한 조건에서 시공이 가능하다. 강설 역시 지속적 적설보다는 단기간 발생 후 해빙되는 경우가 대부분이다. 이러한 환경적 특성으로 인해 국내 현장에서는 공간 전체를 가열하는 방식보다 부재 자체의 단열 성능을 활용한 보온 양생공법이 보다 합리적인 대안으로 검토돼 왔다.

이에 따라 한국 기후 조건에 적합한 한중 콘크리트 양생공법 개발이 추진됐다. 초기 연구에서는 벽식 구조 아파트의 벽체를 대상으로 거푸집 단열 효과를 검토했다. 일반 거푸집 표면에 압착 스티로폼 단열재를 부착하고 표면 품질 확보를 위해 합성수지계 PP판을 조합한 실험 결과, 일정 수준의 단열 성능은 확인됐다. 그러나 추가 실험에서 벽 두께가 200mm 이상이고 합판 거푸집을 사용하는 경우, 콘크리트의 수화열과 합판 자체의 단열 성능만으로도 외기온 –10℃ 수준까지는 동해가 발생하지 않는 것으로 나타났다. 이에 따라 벽체 단열 거푸집 적용의 실효성은 제한적인 것으로 판단됐다.
 

일본 삿포로 시공현장

 
연구의 초점은 상대적으로 동해에 취약한 슬래브 부재로 이동했다. 슬래브는 단면이 얇고 상부가 외기에 직접 노출돼 초기 동결 가능성이 높다. 이를 개선하기 위해 스티로폼, 양생용 부직포, 천막지, 스펀지 등 다양한 재료를 활용한 상부 단열 실험이 반복적으로 수행됐다. 일부 재료는 단열 효과를 보였으나, 시공성 저하, 반복 사용의 어려움, 단열 성능의 불균일성 등으로 인해 현장 적용에는 한계가 있었다.

이 과정에서 공기층을 포함한 포장용 완충재인 에어 캡을 콘크리트 상부 단열재로 적용하는 실험이 진행됐다. 에어 캡을 두 겹으로 겹쳐 콘크리트 표면을 덮고 양생 중 온도 변화를 계측한 결과, 콘크리트 표면 및 내부 온도가 영상 상태를 유지하며 초기 동해가 발생하지 않는 것으로 확인됐다. 이후 반복 실험과 현장 적용을 통해 단열 성능과 시공성이 검증됐으며, 기포 구조와 적층 방식 등을 개선해 최종적으로 ‘2중 버블시트’ 공법이 개발됐다.

2중 버블시트 한중 콘크리트 양생공법은 2002년 12월 개발이 완료됐으며, 2003년 5월 관련 연구 논문 발표를 통해 기술적 타당성이 검증됐다. 이후 2007년 1월 4일 특허가 등록됐고, 반복적인 현장 적용과 성능 축적을 거쳐 2017년 5월 26일 국토교통부 신기술 제660호로 지정되며 공공 및 민간 현장에서 활용 가능한 공식 기술로 인정받았다.

현재 이 공법은 국내 연간 200여 개 건설 현장에서 혹한기 콘크리트 양생공법으로 적용되고 있으며, 해외 현장에서도 동일한 목적의 단열 양생재로 활용 사례가 확대되고 있다. 기존 포장재로 사용되던 에어 캡의 구조적 특성을 콘크리트 양생 분야에 적용한 기술로, 공간가열 방식 대비 시공이 간편하고 경제성이 높은 대안으로 평가된다.