[한천구의 콘크리트 세상] 팽창재 부작용 잇따라…부적합 환경·과다 사용 경계

콘크리트는 물로 반죽된 시멘트 페이스트가 골재를 결합하는 구조로, 물의 일부는 수화반응에 사용되지만 잔여 수분은 증발 과정에서 수축을 유발한다. 이로 인해 발생하는 건조수축 균열을 억제하기 위해 실무 현장에서는 팽창재를 사용하기도 한다.

팽창재는 적합한 재료를 올바른 환경에서 적정량 사용할 경우 균열 저감 효과를 기대할 수 있다. 그러나 재료 선택이 부적절하거나 사용 환경과 사용량이 맞지 않을 경우, 과도한 팽창으로 구조적 손상을 초래할 수 있다는 지적이 나온다.
 

난간 중지지대 등 기울임

 
2019년 10월, 청주의 한 아파트 단지에서 이러한 문제와 관련된 자문 사례가 접수됐다. 해당 아파트는 1997년 7월 준공된 4개 동 448세대 규모로, 일부 세대에서 발코니 난간 지지대가 외부 방향으로 기울어지고 바닥 미장층이 부풀어 오르는 현상이 발생했다. 일부 구간에서는 바닥 붕괴와 함께 하부 벽체가 외측으로 밀리는 변형과 균열도 확인됐다.

조사 결과, 난간 지지대 기울임과 바닥 미장층의 팽창은 발코니 바닥 미장 모르타르에 혼입된 팽창재의 영향으로 분석됐다. 1990년대 고층 아파트 건설 당시에는 바닥 난방 구조와 장판 마감 방식으로 인해 바닥 미장 모르타르를 콘크리트 펌프로 압송하는 과정에서 시공성 확보를 위해 물 사용량이 증가하는 경우가 많았다. 이로 인해 건조수축 균열과 바닥 마감 하자가 빈번히 발생했다.
 

발코니 바닥 변형 및 균열

 
이를 보완하기 위해 당시 다수의 건설사에서는 외국산 저가 CSA(Calcium SulfoAluminate)계 팽창재나 국내산 생석회(CaO)계 팽창재를 모르타르에 혼합해 사용한 사례가 많았다. 해당 아파트 역시 이와 같은 방식이 적용된 것으로 확인됐으며, SEM 분석 결과 생석회계 팽창재가 사용된 것으로 분석됐다.

문제는 팽창재가 실내 공간을 넘어 발코니까지 동일하게 적용됐다는 점이다. 발코니는 건조 환경과 습윤 환경이 반복되는 공간으로, 장기간 습기에 노출될 경우 생석회계 팽창재가 지속적으로 팽창하면서 바닥 미장층을 상부로 들어 올리고 수평 방향으로 밀어내는 현상이 발생할 수 있다. 이 과정에서 발코니 벽체와 철근콘크리트 구조가 외측으로 밀리며 난간 지지대 기울임과 창호 하부 콘크리트 균열로 이어진 것으로 분석됐다.
 

갤러리 바닥 및 타일 균열

 
이와 유사한 사례는 다른 시설에서도 관찰되고 있다. 2019년 11월 제주도에서 열린 학회 행사 기간 중 확인된 돌문화공원 박물관 바닥에서는 건조수축 균열이 다수 발생한 반면, 인접한 오백장군 갤러리에서는 팽창재 과다 사용이 의심되는 팽창 균열이 관찰됐다.

또한 서울 지하철 2호선 강남역 인근 보행 공간에서도 바닥 타일이 부풀어 오르며 중심부에 균열이 발생한 사례가 확인되고 있다. 정밀 분석은 이뤄지지 않았으나, 타일 제조 과정에서 석회석이나 돌로마이트 등 팽창 가능 성분이 집중적으로 포함됐을 가능성이 제기된다. Free-CaO나 MgO 성분은 수분과 접촉할 경우 지속적인 팽창을 유발할 수 있어 각별한 주의가 필요하다는 지적이다.

이 밖에도 벌크 시멘트 운반 차량(BCT 차량)에 생석회를 운반한 뒤 세척이 충분히 이뤄지지 않은 상태에서 시멘트를 운송해, 잔존 생석회로 인해 콘크리트 표면에 팝아웃(pop-out) 하자가 발생한 사례도 보고된 바 있다.

콘크리트 재료를 적용할 때는 재료의 특성을 충분히 이해하고 사용 환경을 고려해 적정 사용량을 준수할 필요가 있다는 지적이다.