영하 15도에서도 쓸 수 있는 콘크리트 시공 기술 개발

[이데일리 강민구 기자] 한국건설기술연구원 연구진이 영하 15도의 기후에 대응할 수 있는 콘크리트 시공 기술과 시공관리 시스템을 개발했다.

경기도 북부, 강원도, 접경지역은 국내 다른 지역과 달리 동절기가 길다. 이 지역에서 건설공사를 할 경우 충분한 공사기간을 확보하기 어렵고, 공사 준공 기한을 맞추려면 동절기에 공사를 할 수밖에 없다.

면상발열체.(사진=한국건설기술연구원)

동절기 공사는 온도를 고려해 재료 관리, 콘크리트 타설, 양생 등 철저한 동절기 공사계획을 수힙해야 한다. 그러나 일부 현장에서는 동절기에 타설된 콘크리트 재료 불량 등 품질관리 문제가 계속 발생하고 있다. 콘크리트의 적정 강도를 확보하지 못하면 인명피해를 포함한 다양한 사고로 이어질 수 있다.

매년 동절기 콘크리트 보온양생 작업 시 갈탄 연료 사용에 의한 일산화탄소 질식 사고도 끊이지 않고 있다. 2021년 한국산업안전보건공단에서 발표한 자료에 따르면 최근 10년간 건설업 질식 재해사고 25건 중 17건이 콘크리트 보온양생 작업 중에 발생했다.

건설연 남북한인프라특별위원회 연구팀은 동절기 충분한 공사 기간과 품질 확보를 위해 혹한 기후 조건에서도 건설시공을 할 수 있는 ‘고성능 콘크리트 배합 기술’과 에너지 사용량을 최적화한 ‘저비용·고효율의 양생 기술’, 콘크리트의 품질관리가 가능한 ‘AI 기반 동절기 시공관리 시스템’을 개발했다.

특히 동절기에 고성능 콘크리트의 초기 강도 향상을 위해 구성 재료 선정과 역학적 성능 검증을 통해 최적의 배합을 도출했다.

그 결과, 초기 응결 시간을 16% 줄였고, 콘크리트 타설 후 1일 만에 거푸집 탈형 강도 14MPa(메가파스칼) 이상인 19.6MPa을 기록했다.

연구팀은 또 나노 탄소 기반 재료가 포함된 면상 발열 시트를 활용해 낮은 전기 공급으로도 높은 열효율을 기대할 수 있는 저전력·고효율 양생 기술을 개발했다. 면상 발열 시트는 얇은 면상의 전도성 발열체 위에 금속 전극을 설치한 후 절연 처리해 면 전체가 발열되는 시트이다.

이 밖에 동절기 안전한 현장 관리를 위해 ‘AI 기반 동절기 시공관리 시스템’도 개발했다. 기상청의 실시간 기상정보를 반영해 예기치 못한 기상변화에 대응하도록 시스템을 설계했다.

딥러닝 AI 기술을 기반으로 건설 환경에 최적화된 배합 정보를 제공하고, 외부 온도 압축강도와 양생 일정 정보를 제공해 콘크리트 품질관리를 할 수 있다. 웹 기반으로 개발돼 노트북, 스마트폰에서도 실행할 수 있다.

김병석 원장은 “동절기 콘크리트 공사의 문제점 해결을 위한 핵심 기술을 개발한 것으로, 지자체 등과 협업해 실증사업을 할 예정”이라며 “연구 개발을 통해 국내 유관 기관, 기업 등에 관련 기술 등을 공유하도록 노력하겠다”고 했다.