콘크리트는 사회기반시설물 및 민간 구조물 구축에 지금까지 가장 많이 이용되어온 대표적 건설재료이다. 오늘날 구조물은 대형화·고층화·장대화 되고 있으며, 건설재료로서 가장 널리 사용되고 있는 콘크리트 재료에도 시공성·강도·내구성 강화가 요청되고 있다. 따라서 고성능 콘크리트(high performance concrete) 활용의 필요성 및 관련 기술개발이 시급한 실정이다. 최근에는 기존의 고성능 콘크리트보다 더욱 진일보한 초고성능 콘크리트(ultra-high performance concrete) 개발을 위한 연구가 전 세계적으로 활발히 진행되고 있다.
내구성강화 등 개발시급
현재 국내의 경우 초고층 주상복합건물에 압축강도 150MPa의 고강도 콘크리트가 적용되고 있으므로 압축강도 100MPa 정도의 고강도 콘크리트는 이미 실용화 단계에 접어들었다고 할 수 있다. 또한 국내 건설회사들은 이러한 기술을 이용하여 말레이시아 KLCC 빌딩(88층, 452m), 세계최고층 빌딩인 아랍에미리트연합국 Burj Tower(160층, 808m) 등 해외에서 초고층 건축물 건설 수주에 성공함으로써 막대한 이윤을 창출하고 있다.
국내외 이윤창출 원동력
국내에서도 잠실에 제2 롯데월드(112층, 555m), 인천 송도에 세계에서 두 번째로 높은 인천타워(151층, 610m) 등이 건설될 계획으로, 앞으로 국내외 초고층 빌딩에 대한 수요는 지속적으로 증가할 전망이다. 따라서 고강도 콘크리트를 중심으로 하는 고성능 콘크리트 개발 역시 더욱 확대될 것이다. 특히 SOC 건설사업에서는 교량·항만·공항·지하구조물 등 콘크리트 구조물 부재의 두께를 줄이고 경량화하면서 내구성을 향상시키는 기술개발이 진행되고 있다.
위에서 언급했듯이 현재 고성능 콘크리트 산업의 규모는 아직 약 3천억 원 정도에 불과하지만, 구조물의 장대화·대형화·초고층화가 증가함에 따라 고성능 콘크리트 시장은 더욱 급성장할 것이다. 현재까지 다양한 고성능 콘크리트가 개발되었음에도 불구하고 콘크리트는 압축강도에 비하여 매우 낮은 인장강도와 휨강도로 인한 낮은 연성(ductility) 및 에너지 흡수능력 때문에 여전히 심각한 단점을 지닌 재료로 인식되고 있다.
강도와 인성증진 최우선
이러한 콘크리트의 단점을 극복하기 위해 최근에는 단섬유를 다량으로 혼입하여 고인성을 지니도록 만든 콘크리트가 개발되어 제품화 되고 있다. 콘크리트의 성능을 혁신적으로 개선하기 위한 기술은 강도 증진, 인성 증진, 강도와 인성 증진으로 대별될 수 있으며, 강도와 인성을 모두 증진시키는 방법이 가장 최신기술로 인식된다.
초고성능 콘크리트는 압축강도 150MPa 이상의 초고강도 및 다량의 단섬유 사용 또는 단섬유와 장섬유 혼합사용을 통한 높은 인장강도 또는 휨강도 보유를 특징으로 한다. 현재 이와 같은 초고성능 콘크리트 개발 및 활용에 대한 연구가 전 세계적으로 한창 진행 중에 있으므로 향후 콘크리트 구조물의 고도화에 상당한 발전이 예상된다.
특히 한국건설기술연구원에서 개발한 UHPC는 압축강도 200M Pa 이상의 초고강도 콘크리트, 휨강도 45MPa를 확보할 수 있는 고인성 콘크리트, 내구수명 200년 이상을 확보할 수 있는 초고내구성 콘크리트로서 다짐작업이 필요 없는 자기충전형 고유동 콘크리트의 특성도 지니고 있다. 향후 건설산업의 미래는 친환경 생활공간 조성, 국토의 효율적 활용, 물류의 초고속화 등 광범위한 경제·사회·산업 환경의 변화를 반영하게 될 것이다.
사회적 수요증가 기대
또한 21세기에도 콘크리트는 여전히 건설현장의 기본재료로 활용될 것이다. 그러나 콘크리트의 구성요소인 시멘트 생산에 다량의 에너지가 필요한 점, 양질의 골재가 고갈되어 가는 현실, 플라이애쉬 및 고로슬래그 등과 같은 각종 산업부산물이 양산되고 있는 점 등을 미루어 볼 때 기존 콘크리트로는 오늘날 경제사회적, 시대적 변화 요구에 부응하기 어려울 것이다.
국민 삶의 질 향상, 국가 기간망 확충 등의 사회적 수요 증대에 대응하기 위해서는 초고층 생활·사무공간 및 기반시설물의 효율화와 안전성 확립에 필요한 콘크리트의 품질 고성능화 및 다양한 구조재료와의 결합기술을 확보할 필요가 있다. 〈한국건설기술연구원 원장〉