탄소섬유 활용한 첨단건설기술 개발

첨단소재인 탄소섬유를 콘크리트 구조물 및 연약지반 보강에 활용하는 기술이 개발돼 실용화가 가능할 전망이다.

이를 통해 콘크리트 구조물을 보다 고품질화ㆍ장수명화하면서 동시에 공사기간 및 공사비도 크게 줄일 수 있게 될 것으로 예측된다.

24일 국토해양부는 지난 2005년부터 국토부가 지원해 온 자유공모 과제중 하나인 탄소섬유 활용 기술이 개발돼 실용화가 기대된다고 밝혔다. 이 기술은 국토부가 발주해 한국건설교통기술평가원이 위탁 수행한 연구개발사업이다.

자유공모란 민간 연구자의 다양한 아이디어를 최대한 활용하기 위해 연구내용을 지정하지 않고 자유롭게 제안을 받아 우수한 과제를 선정ㆍ지원하는 방식으로, 국토부에서는 올해까지 총 72개 과제를 지원했다.

탄소섬유(Carbon Fiber)란 콘크리트 구조물에 일반적으로 사용하는 철근에 비해 무게는 1/5에 불과하지만 강도가 6배 이상인 첨단재료로써, 내부식성ㆍ내구성 등도 매우 우수하다.

철근과 달리 부식이 원천적으로 발생되지 않기 때문에, 해양, 지하, 하수처리 등 부식되기 쉬운 환경에 다양하게 활용할 수 있으며, 이 경우 구조물의 수명을 30% 이상 연장할 수 있다.

탄소섬유는 현재 항공기 등 첨단분야에서 주로 사용되며, 건설공사에서는 구조물의 보수․보강에 극히 일부 사용되고 있으나, 향후 주요 구조재료 등으로 확대 적용될 것으로 보인다.

또한, 매립지 등 연약지반을 보강하는 데에도 가벼운 탄소섬유를 이용해 시공하는 공법과 장비도 개발됐다.

기존까지 연약지반을 보강하기 위해 사용된 공법은 쇄석말뚝(Stone Column)을 설치하는 것으로 이 경우 상부의 하중에 의해 쇄석말뚝이 팽창하면서 파괴(Bulging Failure)되는 현상이 발생하는 것이 문제점으로 지적됐다.

이번에 개발한 기술은 탄소섬유로 고강도 지오그리드망을 만들어 쇄석말뚝의 외부를 감싸서 팽창을 억제하는 “고강도 지오그리드 보강 쇄석말뚝(Stone Column) 공법”으로, 시공 자동화 장비도 함께 개발했다.

국토해양부는 앞으로도 업계ㆍ전문가의 다양한 아이디어를 수렴, 첨단기술개발을 적극 지원한다는 차원에서 2009년도에도 자유공모과제를 신규 선정하여 약 30억원을 지원할 계획이다.