건설기술硏, 부식 없는 철근 개발…해양·항만 구조물 수명 100년 이상 늘린다

FRP 하이브리드 보강근 [사진=한국건설기술연구원 제공]

 

아주경제 최서윤 기자 = 한국건설기술연구원(KICT)은 기존 철근과 달리 물이나 공기에 부식되지 않는 'FRP(Fiber Reinforced Polymer) 하이브리드 보강근'을 개발했다고 13일 밝혔다. 보강근은 콘크리트 벽, 바닥, 보 등의 성능을 강화하기 위해 삽입되는 철근을 말한다. 

콘크리트를 철근으로 보강하는 철근 콘크리트 구조는 우리나라 주요 시설물의 70%를 차지할 정도로 일반적인 시공방법이다. 철근 콘크리트 구조는 외부 하중에 대해서 콘크리트의 압축 저항능력과 철근의 인장 저항능력이 결합돼 서로의 결점을 보완해준다. 내화성, 내구성, 내진성, 풍압 등에 강하며 경제적 효율도 좋다.

다만 철근은 재료적인 특성상 공기와 물에 노출될 경우 쉽게 부식되는 단점이 있으며 철근의 부식은 콘크리트 구조물의 성능저하와 유지보수 비용의 상승을 유발한다. 특히 염해의 가능성이 높은 항만이나 해양에서는 더욱 쉽게 부식되는 경향이 있다. 철근이 부식되면 팽창하는 성질이 있는데 그 결과로 철근을 둘러싼 콘크리트에는 균열과 파손이 발생한다.

박기태 KICT 박사 연구팀은 기존 철근의 문제점을 해결하고 대체할 수 있는 'FRP 하이브리드 보강근'을 개발했다. FRP 하이브리드 보강근은 기존의 철근과 유리강화섬유(GFRP)를 합성해 부식 방지는 물론 인장성능이 대폭 강화된 새로운 보강근이다. 철근은 구조용 보강근의 역할을 수행하며 표면의 유리강화섬유는 인장성능 향상 및 부식 방지의 역할을 수행한다.

유리 강화섬유와 합성수지를 혼합해 제작한 FRP는 철근보다 가벼우면서도 인장강도가 철근의 수배~수십 배에 달하며 부식이 발생하지 않는다. 또한 표면에 샌드 코팅처리를 해 콘크리트와의 부착력을 강화했다.
 

FRP 하이브리드 Hybrid 보강근 Bar 제작 과정 [사진=한국건설기술연구원 제공]

박기태 KICT 박사는 "FRP 하이브리드 보강근을 해양·항만 구조물에 적용하면 수명은 100년 이상, 장기적인 관점에서의 유지관리 비용은 20% 절감이 가능할 것으로 예상된다“고 말했다. 

그는 이어 "개발된 FRP 하이브리드 보강근은 기존의 철근이 보유하고 있는 탄성계수와 부착성능이 유사해 콘크리트 구조물 시공 현장에 즉시 적용도 가능하다"고 덧붙였다.