환경문제에 대한 콘크리트.시멘트 재료의 역할과 신소재 개발과 해양환경에 쓰일 고강도 콘크리트의 적용과 전망에 대해 알아보려한다.최근 과학기술·산업분야에서 활발히 전개되고 있는 기술 혁신의 물결 속에서 일렉트로닉스, 바이오테크놀로지 및 신에너지 등 용어가 탄생하고 있고, 이들은 차세대의 신소재란 이름을 가지고 첨단기술의 주역을 맡고 있다. 신소재에 관한 사회적 관심이 높아지고, 일명 신기술의 바람에 따라 소위 붐을 일으키고 있는 등 그 동향은 산업 각 분야 뿐만 아니라 건설산업 분야에도 적지 않은 영향을 미치고 있다. 종래 건설분야에서는 그 풍토, 시대에 대응하여, 적절한 재료의 이용이 시도되었다. 옛날에는 돌, 흙, 나무 등의 천연재료에서, 근대 생산방식에 의한 철, 콘크리트, 유리, 더욱이는 고도경제 성장기의 신 건자재라고 불리는 범용 플라스틱, 알루미늄재에 이르기까지 각종 재료의 발전으로 건설(특히 건축부문) 용도·부위에 응한 적재적소의 형태로 개발·사용되어 왔다. 이와 같은 관점에서 본 고에서는 그 동안 전통적인 건설재료로서 중요한 부분을 차지해온 시멘트와 콘크리트의 21세기 첨단 건설 기술에 대응한 새로운 발전 방향을 정리해 본다.. 건설분야의 신소재 응용 방향건축 및 토목분야에 있어서의 신소재는 신금속재료, 신고분자재료, 뉴세라믹스, 복합재료 등의 첨단 신소재 외에, 이제까지 다른 분야에서는 이용되었으나 건설분야에서는 이용되지 않은 상태에서 그 이용 기술의 개발을 기다리고 있거나, 금후의 이용이 기대되는 재료에 이르기까지 상당히 넓은 범위의 재료를 생각할 수 있다( 참조).건설분야에서 시멘트·콘크리트계 신소재로는 현 단계에서 크게 섬유 보강 콘크리트와 고강도 콘크리트를 들 수 있고, 계속적으로 이들 신소재를 이용한 건설 기술 및 구조물 품질 강화가 요구되고 있다. 그러나 이러한 재료들이 건설분야의 신소재로서 적극적인 도입이 어려운 원인으로는 다음의 사항을 들 수 있다.① 고성능·고기능이라고 하기에는 너무 가격이 높기 때문에 건설재료로서 대량 사용은 어이다. 이는 지구 광물 중 원적외선 발생이 큰 원소의 함유량이 많은 광물질(점토, 황토, 규사, 탄소 등)을 콘크리트와 혼합하여 구조체 혹은 마감재로 활용하므로서 그 동안 의견이 제기되었던 냄새, 곰팡이, 부식 등의 문제를 해결하는 바이오 콘크리트 제조를 연구하고 있다.나. 생태(Eco) 콘크리트콘크리트가 갖는 건조수축 및 온도수축·팽창 등의 영향을 최소화하고, 도시의 사막화 현상을 줄이기 위해 콘크리트 위에 직접 식물 재배를 할 수 있도록, 도심지의 열대야 현상을 방지하고, 집중 강우 시 홍수조절 역할을 하도록 하기 위하여 건축물의 옥상 공간을 녹화하기 위한 기술이 적용되고 있는 시점에서 콘크리트에 직접 식생을 목표로한 생태 콘크리트의 개발이 시작되고 있다.다. 시멘트·콘크리트의 기능성 향상 기술점차 기술이 첨단화되고, 인간의 생활이 윤택해지면서, 삶의 요구조건도 다양해지고 있다. 이에 대한 요구조건의 충족을 위하여 향후 미래 세대에서의 시멘트·콘크리트에의 요구 기능을 정리해 보면 다음의 와 같다.. 신소재로서의 시멘트·콘크리트에 요구되는 기술주거환경의 향상기능성의 향상·의장성·차음·흡음성·전파차단·실내공기 오염 방지·대기오염 방지·해양오염 방지·하천오염 방지·도로 및 철도 소음 방지·에너지 절약 기능·내력의 향상·내충격성의 향상·내피로성능의 향상·내마모성·센서기능 향상·기타 특수 성능안전성의 향상작업성의 향상·내화성·내열성·내구성·내염성·내수성·내약품성·경사면 작업성·뿜칠 작업성·터널 복공 작업성·매스 콘크리트 작업성·수밀 작업성. 미래의 건설환경과 시멘트·콘크리트의 역할초고층 건축과 시멘트·콘크리트현재 세계적으로 초고층 빌딩의 건설에 많은 신경을 쓰고 있다. 그것은 그 나라의 상징이자 건설기술의 힘을 보여주기 위한 시도이기도 하다. 이에 미국의 엠파이어스테이트빌딩은 과거의 영광일 뿐이다. 말레이시아의 KLCC빌딩도 도전을 받고 있다. 우리나라에서도 서울에서 S건설이 초고층 빌딩을 계획한 바 있고, 부산에서는 이미 세계 최고의 빌딩을 짓겠다고 발표한 바 있트 제조과정 면에서 보면 소성 과정이 분말상의 원료와 연소기류가 직접 접촉되는 방식이며 소성 제품이 크링카 형태라는 점, 시멘트의 주 성분이 지각과 모든 소각회를 구성하는 대표적인 무기물로 되어 있고 조성도 크게 다르지 않다는 점, 소성로인 로타리 킬른은 온도나 규모로 볼 때 가장 완벽한 소각로와 같다는 점 등을 들 수 있다. 이어 시멘트 재료의 물성 면에서 보면, 타 재료와는 달리 물과 혼합하는 것만으로 성형·경화된다는 점, 이 때 액상이나 고상의 무엇이라도 혼합할 수 있다는 점, 성형체의 크기나 형상에 구애를 받지 않아 다공성의 과립형 2차 제품에서부터 대형의 콘크리트 구조물까지도 만들 수 있다는 점, 그리고 이들 모두가 상온에서 이루어 질 수 있다는 점 등을 들 수 있을 것이다.이러한 특성을 살려 시멘트 제조산업에서는 이미 환경 전문의 기관이나 업체를 포함한 어떠한 산업분야 보다도 앞장서서 환경문제에 기여하고 있다고 자부한다. 현재 우리나라의 시멘트 제조 산업에서 해결하는 부산물로는 각종 슬래그, 석탄회, 폐 플라스틱류, 폐타이어, 폐주물사, 폐유, 부산석고, 슬러지류 등으로 그 종류도 다양하며 그 처리량도 한 해에 거의 700만톤에 이르고 있고 일본에서도 전체 폐기물의 6%인 약 2,700만톤을 시멘트 산업이 원료와 연료로서 활용하며 이에 따른 CO2 배출 감축량도 16%나 된다. 그러나 그동안은 에너지 다소비형의 제조업으로서 연료 대체 수단을 찾아 폐기물 이용에 열중한 점을 부인할 수는 없으나 이제는 폐기물 처리기능을 보다 전략적, 적극적으로 추구하여 기술적 문제를 풀어 나간다면 환경문제의 해결에 더욱 큰 전문적 역할을 하게 될 것으로 기대된다.한 편 서두에서도 잠시 비쳤듯이 시멘트 재료가 환경문제의 해결에 기여하는 방법은 시멘트를 제조하는 부문과 제조된 시멘트를 사용하는 부문으로 나누어 생각할 필요가 있을 것으로 보인다. 그 이유는 우선 시멘트의 생산 분야와 재료화학을 통한 응용 분야를 필요로 하는 전문적 지식과 기술이 다르고 연구 노력의 형태도 다고정 및 흡착에 의한 고정일 것이다. 이 때에는 무해화가 주목적이므로 일반적 용도의 콘크리트나 연약토 처리용 고화재와는 달리 압축강도의 중요성은 크지 않지만 안정화 처리된 특정폐기물을 재활용하고자 할 때에는 이 용도에 맞는 강도와 형상을 갖도록 조절하고 있다.시멘트 콘크리트는 방사성 폐기물 처분에 대해서도 중요한 역할을 하고 있다. 방사성폐기물은 의학, 산업, 연구분야에서도 발생되지만 가장 주된 발생원은 원자력발전소와 핵연료 재활용과정, 소위 원자연료 사이클 과정이다. 방사능 유출에 의한 환경피해는 기형가축의 발생, 어족의 고갈과 기형어 발생, 기형아와 무뇌아의 출산, 발암 및 백혈병 등 그 폐해가 매우 심각함에도 불구하고 에너지 자원의 부족으로 핵연료의 사용은 불가피하며 현재 우리나라에서도 1997년 9월에 준공된 월성 2호기를 포함하여 총 12기의 원자력발전소를 가동 중이고 이들로부터 적지 않은 양의 방사성폐기물이 발생되고 있다. 이러한 폐기물로부터의 방사성 물질의 누출, 생활권 환경까지의 이동을 억제하는 재료로서도 시멘트 콘크리트는 매우 중요한 역할을 하고 있다. 그러나 폐기물 처분시설의 설계나 재료의 열화에 의한 지수능력의 저하, pH 등 화학적 요소의 경년 변화등에 대한 안전평가는 콘크리트 기술만으로 될 수 있는 것이 아니고 반드시 전문 연구기관들의 역할분담과 명확한 책임하에서 진행시킬 것이 요구된다. 한편 시멘트 콘크리트는 적당한 골재와 함께 방사성 폐기물과 관련된 시설의 구조재나 원자로의 핵 차폐재로서도 활용된다.생태환경 개선을 위한 연속공극 다공성 시멘트 콘크리트의 활용그동안 시멘트 콘크리트는 철도, 도로, 하천, 항만 등의 인프라 정비나 각종 건축물에 사용되어 경제나 문화의 발전에 크게 공헌해 왔다. 그러나 이들 구조물의 편리성이나 건축물의 기능만을 열심히 추구한 나머지 가까운 숲이나 하천, 호수 등 생활 주변의 자연 파괴를 경시하여 생물의 서식 환경이나 그 소생태계에는 악영향을 미친 경우가 많을 것으로 생각된다. 이렇게 시멘트 콘크리트로 야기구 노력에 의해 실용레벨의 흡음효과가 얻어지는 제품이 생산 가능하게 되었다. 구미에서는 이와는 다른 소립경골재 노출공법이라는 것도 보인다. 기술적으로 거의 확립되고 표준화되어 있는 것은 오스트리아에서 개발된 소립경골재 노출공법이다. 이 콘크리트에는 그 저소음성에 따라 Whisper Concrete 라 불리는 것도 있다. 이는 고품질의 사이즈의 소립경단위 쇄석을 조골재로 한 콘크리트를 박층으로 하층콘크리트 위에 균일시공하고 그 표면의 몰탈을 쓸어내어 균일하면서도 소요의 결정 깊이를 갖는 골재노출 표면을 형성함으로서 타이어 노면 소음을 저감시키는 공법이며 저소음의 원리는 소음은 타이어 진동음과 에어 펌핑음으로 구성되는데 10mm 이상의 파장의 파에서는 진폭을 작게 하는 것이 타이어 진동(저 주파수 영역의 소음)을 감하고 2∼10mm의 파장에서는 진폭을 크게 하는 것이 에어 펌핑음(고 주파수 영역의 소음)을 작게 한다는 개념이다.3) 열환경 개선과 콘크리트도시 도심부의 기온은 도시 주위보다 높다고 한다. 이와 같이 온도가 높은 대기가 마치 섬과 같이 도심부에 형성되는 현상을 히트 아일랜드(Heat Island, 열섬)현상 이라고 하는데 특히 저녁시간에 도시 주위와의 온도차이가 생겨 국소적인 상승기류가 발생하고 이 때문에 도시형의 집중호우가 다발한다고도 한다. 도시에 있어서의 히트 아일랜드 현상으로 대표되는 열환경의 악화는 일상의 인간생활에 따르는 열 방출량의 증가나 건조물에 의한 대기 순환의 차단 등 여러가지 원인에 의한다고 생각되지만 지표면이 포장 등으로 피복되어 있다는 것이 직접적 또는 간접적으로 도시의 열환경에 악영향을 준다는 지적이 있다. 이를 해결하고자 최근 표층에 다공질로 투수기능을 갖는 재료를 사용하여 노면상의 체수를 방지함과 동시에 소음발생의 억제나 흡수도 기대되는 배수성 포장공법이 개발 시공되고 있다. 이 포장이라면 열환경에 미치는 악영향이 완화될 뿐만 아니라 집중호우시의 홍수유출의 제어도 기대된다. 시야를 좀 더 좁혀 문화 복합시설, 병원, 집단 례이다.
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