< Previous논단 | COLUMN Magazine of the Korea Concrete Institute 8 강단에 서면 여전히 가슴이 설레고 학생들의 초롱초롱한 눈망울을 보고 있자면 최선을 다해서 그들에게 학문이 주는 기쁨과 희열을 느끼게 해 주고 싶다. 그래서 주위에서 원로교수라는 말을 들 을 때에 실감이 나지 않는다. 여전히 내 마음속엔 교육과 연구에 대한 열정이 변한 것이 없는 듯한 데 주위에서 볼 때 이제 은퇴를 얼마 남기지 않은, 그래서 첨단과는 약간 거리가 있는(?) 원로 교수 로 비치고 있는 것 같다. 지금의 콘크리트학회는 명실공히 우리나라의 콘크리트에 관련된 모든 분야의 전문인들의 모임 으로서 콘크리트의 재료, 구조, 시공, 유지 관리와 제품의 제조에 관한 학문과 기술의 발전 및 보급 에 중추적인 역할을 하고 있다. 특히 내가 10기 편집위원장을 하였던 학회의 얼굴, 영문논문집이 이제는 어엿이 권위 있는 SCI 국제논문으로 자리매김한 것에 대해 무한한 자부심을 느낀다. 여느 집단과는 달리 콘크리트학회 발전의 뿌리가 교육자와 연구자들의 열정과 그 결과물이란 점에서 내 가 지난 30여 년의 교육과 연구 활동에서 함께 나누고 싶은 한 가지씩을 주관적인 관점에서 그저 가벼운 마음으로 적어보고자 한다. 1. 콘크리트 교육: 속도보다는 이해를, 가상현실보다는 터치 가능한 현실을 콘크리트 연구 및 산업과 관련된 종사자들은 건축 혹은 토목 전공자들이 다수를 차지한다. 왜 우 리는 콘크리트를 선택했는가? 그 선택의 학문적 출발점은 대학이다. 따라서 대학에서의 교육을 통 해 학생들은 콘크리트에 대한 열정과 장래 비전을 갖게 되고 장래 전공으로 결정하게 된다. 그런 점 에서 나의 수업내용과 방식이 학생들로 하여금 철근콘크리트는 재미없고 난해한 과목이라고 느끼 게 한다면, 나는 학생들이 갖고 있는 잠재력에 동기부여를 하지 못한 우를 범한 것이 된다. 나는 교육자로서 시행착오를 거쳐야 했다. 1990년도에 처음 강단에 섰을 때, 학생들을 잘 가르 치겠다는 일념에 영어로 된 철근콘크리트 원서 반 권을 한 학기에 걸쳐 나름 최선을 다해 열정적으 로 가르쳤다. 학기 마지막 주에 학생들에게 강의가 어땠는지 물어보았더니 나의 장밋빛 기대와는 다르게 한 학생이 무엇을 배웠는지 하나도 모르겠다고 말해서 무척 당황스러웠다. 당연히 다음 학 기 수강신청 학생 수가 모자라 폐강이 될 뻔하였다. 나름 열심히 가르친 나로서는 무엇이 잘못되었 는지 알지 못했고 그렇게 7년이 흘러갔다. 7년 후, 미국 대학에 1년 안식년으로 방문할 기회가 생겼다. 그때, 저명한 노 교수님의 강의를 청 강하게 되었는데 내 생각과는 달리 모든 학생들이 이해할 수 있도록 천천히, 그리고 다양한 예를 들 어가면서 강의를 하시는 것을 보고 신선한 충격을 받았다. 학문을 전달함에 있어 속도보다는 이해 가 중요하다는 그 평범한 진실을 절실히 느낀 순간이었다. 그 후, 다시 강단에 서는 마음으로, 강의 30년 교육자, 연구자로서의 돌아봄 Retrospection of 30 Years as an Educator and Researcher 이차돈 Chadon Lee 중앙대학교 교수30년 교육자, 연구자로서의 돌아봄 K O R E A C O N C R E T E I N S T I T U T E 제 33권 4호 2021. 07 9 범위와 내용을 학생들 눈높이에 맞추고 설명도 기본 원리 부터 응용까지 꼼꼼히 재정리하여 가르치게 되었다. 또 종이 속 활자와 그림에 의존하여 이론적으로만 가르 치던 것을 지양하고 학생들이 조별로 직접 보 거푸집과 철 근을 조립하고 콘크리트 타설과 양생, 이후 가력 실험을 통 해 전단파괴와 휨파괴를 직접 눈으로 보고 체험하며 계산 식 결과와 비교하도록 하였다. 철근콘크리트가 가상현실 이 아닌, 학생들 스스로 콘크리트를 손으로 만져보고 보의 파괴되는 양상을 관찰할 수 있는, 터치가 있는 현실로서의 체험을 학생들이 할 수 있게 하였다. 작금의 나는 나의 철근콘크리트 과목이 기피 대상의 과 목이 아니라 조금은 인기 있는 과목이라고 자부해본다. 학 기가 끝나면 강의로 인하여 콘크리트 구조에 관심이 생긴 것과 장래 취업도 구조에 대해 긍정적으로 생각하게 되었 다는 감사의 이메일을 받는 보람도 있다. 이론과 실험으로 이해가 되면 관심이 생기고 그 관심은 열정으로 이어지며 그 열정이 심화되어 결국 콘크리트 분야의 발전에 기여하 는 전문인을 탄생시키리라 믿는다. 2. 콘크리트 연구: 실무와의 비대칭을 대칭으로 1874년 A. Bernad에 의해 강섬유를 콘크리트에 투 입한 복합재 특허가 등록된 이후, 강섬유보강 콘크리트 (SFRC)에 대한 연구는 현재까지 매우 활발하게 진행되고 있다. 특히 SFRC를 구조물에 적용하기 위한 휨해석을 전 공한 자로서 이 재료에 대한 나의 열정은 남다르다고 자부 한다. 90년도에 학위를 받을 때만 해도 SFRC가 장래 콘 그림 1. SFRC에 대한 지침서 및 기준의 발전 (a) Anti-Progressive Collapse 철근 (b) 시공 장면 그림 2. 에스토니아의 SFRC 층간슬래브 건물(ACI 544.6R에서 발췌)논단 | COLUMN Magazine of the Korea Concrete Institute 10 크리트 구조물에 어느 정도 기여를 할 것인가를 예측하기 란 쉽지 않았다. 현재, 다양한 연구자들의 연구 결과에 의 해 SFRC는 눈부신 발전을 하였다. <그림 1>과 같이 유럽, 호주, 미국 등을 중심으로 SFRC의 구조적 응용에 대한 다 양한 보고서, 지침, 기준 등이 발간되었다. 또 <그림 2>와 같이 에스토니아 등 일부 국가에서는 다층 건물에 기본적 인 APC(Anti-Progressive Collapse) 철근을 배근하되 이방향 휨 철근이 완전히 배제된 SFRC만의 플랫플레이트 슬래브를 시공하고 있다. 최근 국내의 경우, 일부 기업들이 자체적으로 새로운 형 태의 구조용 강섬유를 생산하게 됨에 따라, 이를 콘크리트 구조물에 철근 일부 대체용으로 적용하기 위한 연구도 조 금씩 진전을 보이고 있다. 당연히 구조적으로 안전할 뿐 아니라 경제적인 여건도 만족해야 하므로 적절한 적용 분 야를 찾는 것은 관련 연구자와 생산업체 공동의 몫이다. 그러나 무엇보다도 SFRC를 철근콘크리트 구조물에 적용 함에 있어, 구조기술사와 같은 설계 실무자들의 SFRC에 대한 이해가 가장 중요한 역할을 함과 동시에 SFRC의 건 설 산업화 진입에 있어 이 부분이 가장 큰 장벽을 이루고 있음을 자주 느낀다. 연속 철근 배근에 대해서만 학습되 고 익숙한 구조설계 실무자들이 짧은 강섬유에 대하여 의 구심을 갖는 것은 당연하다. 특히 구조설계의 법전과 같은 관련 기준이 국내에 거의 없으므로 실무자들이 난감해 할 수밖에 없다. 이런 면에서 연구의 결과물 무게와 실무 무게를 매단 저울은 한쪽으로 기울은 비대칭 형상이다. 이 비대칭이 SFRC 분야에만 국한되지 않았다고 하면 조금은 성급한 결론인지 모르겠다. 비대칭을 조금은 더 대칭인 형상으로 바꿀 수 있는 것은 연구자 개개인의 역량에 있지 않고 관련 전문 연구자들의 집단인 콘크리트학회 전문위원회 등을 축으로 그 출발점이 이루어져야 한다고 생각한다. 정년을 이태 남겨둔 연구자로서 이와 관련하여 학회에 기여를 하 지 못한 것이 아쉬움으로 많이 남는다. 그러나 훌륭한 후배 연구자들이 있음에 이 아쉬움을 기대감으로 채운다. 이차돈 교수는 미국 미시간주립대학교에서 공학석 사(구조공학)와 이학석사(수학) 및 공학박사 학위를 취득 하였고 1990년 3월부터 현재까지 중앙대학교 교수로 재 직 중이다. 2011년부터 2012년까지 한국구조물진단유 지관리공학회의 부회장, 2012년부터 2013년까지 한국 건축구조기술사회 부회장을 역임하였고 2001년 콘크리 트학회 논문상, 2004년과 2010년에 각각 한국과학기술 단체총연합회 과학기술우수논문상을 수상하였다. 주요 연구 분야는 강섬유를 포함한 복합신소재의 철근콘크리트 구조물에의 응용이다. cdlee@cau.ac.kr 담당 편집위원 : 김우석(금오공과대학교) kimw@kumoh.ac.kr •저 자 : 한국콘크리트학회 •출판사 : 기문당 •발행일/Page : 2020.12.25 / 144 page •정가(비회원가) : 22,000원 •회원할인가 : 17,600원(20%) 굳지않는 콘크리트의 레올로지 특성 및 적용 최근 새로운 고성능 화학혼화제 개발과 나노입자(nano particle)를 비롯한 광물계 혼화재료의 광범위 한 사용을 통해 콘크리트의 레올로지를 시공조건에 따라 자유롭게 제어할 수 있는 기술, 레올로지 측정값 을 사용하여 콘크리트 펌핑, 타설 과정과 같은 시공의 각 과정을 해석적으로 예측하는 기술들이 개발되고 있다. 이 실무지침에서는 시공성능 예측에 바탕이 되는 콘크리트 레올로지와 레올로지 측정값이 어떻게 활용될 수 있는지에 대해 중점적으로 다루고 있다.제3회 콘크리트의 날 기념식 | THE 3RD CONCRETE DAY EVENT 제 33권 4호 2021. 07 11 제3회 콘크리트의 날 기념식 및 2050 콘크리트 탄소중립 공동 선언 금년 3회째를 맞는 콘크리트의 날은 3년전 우리학회 창립 30주년을 맞아 콘크리트 유관단체인 대한전문건설협 회 철근콘크리트공사업협의회, 한국고로슬래그미분말협회, 한국레미콘공업협동조합연합회, 한국레미콘공업협회, 한국시멘트협회, 한국콘크리트공업협동조합연합회와 우리 학회 창립 기념일인 6월 24일을 콘크리트의 날로 제정 하고 공동으로 선포식을 처음 개최하였다. 금번 제3회 콘크리트의 날은 2021년 6월 24일(목) 16:00, 과학기술회관 12층 SC컨벤션에서 우리 학회 박홍근 회 장을 비롯한 유관단체장 및 수상자 등 60여명이 참석하여 성대히 기념식을 개최하였다. . 전문사회자의 개회 선언과 국민의례 및 내빈 소개 후 콘크리트의 날 제정 당시 작성된 콘크리트의 날 선언문을 낭독하였다. 이후 기념식 준비위원장이 노병철 부회장(상지대 교수)이 경과보고하고 한국시멘트협회 이현준 회장 이 콘크리트의 날의 의미와 유관 단체의 협력 강화에 대한 기념사를 말씀하였다. 이어서 콘크리트 그린뉴딜 특별행사를 학회 그린뉴딜특별위원장인 김진만 부회장(공주대 교수)이 준비하여 「2050 콘크리트 탄소중립 공동선언」발제를 발표하고 노병철 부회장이 공동선언문을 낭독하였다. 선언문에는 탄소중립 달성을 위한 저탄소 콘크리트 혁신 기술개발 및 생산구조 전환, 콘크리트 중심의 순환경 제를 실현, 콘크리트 산업의 지속가능한 발전과 탄소중립이 동시에 실현될 수 있는 중장기 로드맵 개발, 구체적인 R&D 아이템의 지속적인 발굴을 통한 콘크리트 산업경쟁력 향상, 글로벌 탈탄소 사회 실현을 위해 세계 시멘트 및 콘크리트 단체와 국제적인 협력강화, 탄소중립을 위한 국민적 합의와 공감대 확산 등을 위한 공동 협력에 관한 내 용이 담길 예정이다. 또한, 이 자리를 통해 콘크리트 관련 단체는 콘크리트 산업의 지속적인 발전과 미래사회의 변 화에 대응하기 위하여, 콘크리트 관련 기술자들의 자긍심을 높이고 상호 협력하여 콘크리트 산업 발전에 적극 노력 하기로 선언하였다. 특별행사 이후 콘크리트 기술 발전에 기여한 공로를 치하하기 위하여 국토교통부장관 표창, 한국콘크리트학회장 표창, 유관단체장 표창이 순서대로 진행되었다. 수상자 명단은 다음 페이지에 수록하였다. 마지막으로 수상자 기념사진 촬영 후 기념식을 폐회하였다. 페회 이후 우리 학회 박홍근 회장은 유관단체장 및 전임회장 등과 유관 업계의 현안을 청취하고 발전방안을 모색하는 자리를 마련하고 콘크리트의 날 기념식을 더욱 벌전시키기로 협의하였다. 2050 콘크리트 탄소중립 선언 참여 22개 단체 한국콘크리트학회, 한국건축시공학회, 한국건설순환자원학회, 한국구조물진단유지관리공학회, 대한건축학회, 대한토목학회, 대 한공간정보학회, 한국지반공학회, 한국도로학회, 한국건설관리학회, 한국초고층도시건축학회, 한국전산구조공학회, 대한전문건설제3회 콘크리트의 날 기념식 | THE 3RD CONCRETE DAY EVENT Magazine of the Korea Concrete Institute 12 협회 철근콘크리트공사업협의회, 한국리모델링협회, 한국CM협회, 한국건축구조기술사회, 한국세라믹기술원, 한국고로슬래그미분 말협회, 한국레미콘공업협동조합연합회, 한국레미콘공업협회, 한국시멘트협회, 한국콘크리트공업협동조합연합회 이하 콘크리트 기술유공자 포상 명단 ▷ 국토교통부장관 표창 ▲이석무 일우건설(주) 대표이사 ▲배상훈 한국기초소재(주) 상무 ▲오주권케이엠레미콘(주) 대표이사 ▲김병찬 (주)동양 부장 ▲이재한 한라시멘트 부장 ▲정재홍 (주) 영남플륨 대표이사 ▲심 별 다올이앤씨(주) 상무 ▷ 한국콘크리트학회장 표창 ▲이정훈 덕일플러스건설(주) 대표이사 ▲송승근 큐베건(주) 대표이사 ▲이재환 (주)에스피에스엔에이 부장 ▲ 최지성 성신씨엠 팀장 ▲최인웅 국민레미콘(주) 차장 ▲이환공 (주)한덕산업 이사 ▲반동훈 아주산업(주) 팀장 ▲서기환 (주)삼표산업 팀 장 ▲최승호 삼표시멘트 차장 ▲김명기 한국시멘트협회 과장 ▲현미선 (주)중앙기업 대표이사 ▲유시봉 (유)세일환경블록 대표이사 ▷대한전문건설협회 철근콘크리트공사업협의회장 표창 ▲이강석 한양대학교 교수 ▷한국고로슬래그미분말협회장 표창 ▲김재요 광운대학교 교수 ▷한국레미콘공업협동조합연합회장 표창 ▲이호재 한국건설기술연구원 수석연구원 ▷한국레미콘공업협회장 표창 ▲이창홍 포스코건설 부장 ▷한국시멘트협회장 표창 ▲정철우 부경대학교 교수 ▷한국콘크리트공업협동조합연합회장 표창 ▲이지영 한국도로공사 수석연구원 기념사(한국시멘트협회 이현준 회장) 국토교통부장관 표창 수상자 단체사진 기념식 경과보고(우리 학회 노병철 부회장) 시상식(우리 학회 박홍근 회장) 행사장 전경 콘크리트그린뉴딜특별행사(우리 학회 김진만 부회장) 우리 학회장 표창 수상자제 33권 4호 2021. 07 13 특집 | SPECIAL ARTICLES 제설환경 고속도로 콘크리트 구조물의 염해 및 내구성 확보 기술 State-of-the-Art of the Chloride Attack and The Durability Insurance of Expressway Concrete Structures under De-icing Salts Environments 고속도로 교량의 열화패턴 및 제설염해• 김홍삼, 이일근, 박양흠 고속도로 교량 콘크리트의 내구성 기준 및 염해 내구성 평가 절차• 김홍삼 제설제 침투 최소화를 위한 무조인트 교량의 기술 현황• 남문석, 이영천 제설염해 방지를 위한 고속도로 교량 상세 설계 및 유지관리 개선• 김기환, 김홍삼 콘크리트 구조물 단면복구공사 실태 및 개선방향• 정유석, 김우석, 윤성환, 민근형 콘크리트 구조물의 조기 열화 원인 중 하나인 염해는 염소 이온과 같은 유해 이온이 콘크리트 중으 로 침투, 확산하여 콘크리트 중 철근을 부식시킴으로써 부재 또는 구조물의 내구성을 크게 저하시키 는 것을 말한다. 이러한 염해 유발 인자는 해양 환경에서 해수 또는 해수 비말 등에 의한 직 · 간접적 인 영향과 도로환경에서 겨울철 눈을 녹일 목적으로 사용되는 제설제에 의한 영향으로 나누어진다. 제설제의 사용은 고속도로를 이용하는 운전자의 안전과 원활한 교통소통을 위해 필수적인 것이나, 최근의 제설제로 인한 콘크리트 구조물에서 발생하는 열화의 급증은 교량 구조물의 유지관리 단계 에서 보수보강 비용의 증가로 인한 경제적인 부담 요인이 되고 있다. 또한 적절한 보수보강이 이루어 지지 않는다면 장기적으로 구조물의 안전에 위협요인이 될 수 있으므로 고속도로의 설계, 건설 및 유 지관리 단계에서의 염해 대책에 대한 전반적인 고민을 해야 할 시기이다. 도로교 한계상태설계법 도 입(2015) 이후 설계 단계에서부터 제설환경 콘크리트 구조물의 내구성 확보를 위해 설계기준 압축 강도 상향, 피복두께 증가, 고내구성 콘크리트의 적용 등의 조치가 다수 시행되었으나 국외와 비교해 보면 적극적인 방호 조치는 다소 미흡한 실정이다. 이 특집기사에서는 습염식 제설 방식 도입 이후 발생된 고속도로 구조물의 열화 및 이를 해결하기 위한 노력의 일환으로 지난 10년간 시행한 고속도로의 설계, 건설 및 유지관리 단계별 대응 방안 중 중요 사항을 정리하고 관련 연구의 활성화를 위해 기획되었다. 이 내용이 우리 학회의 관련 분야 연구 및 기술 발전에 도움이 되기를 바란다. 주간: 김홍삼(한국도로공사 도로교통연구원 연구위원/특수환경콘크리트위원회 위원장)Magazine of the Korea Concrete Institute 14 특집 1 | SPECIAL ARTICLES 고속도로 교량의 열화패턴 및 제설염해 Deterioration Patterns and Chloride Attacks of Expressway Bridges under De-icing Salts Environments 01 김홍삼 Hongsam Kim 한국도로공사 도로교통연구원 구조물연구실 연구위원 박양흠 Yangheum Park 한국도로공사 도로교통연구원 원장 이일근 Ilkeun Lee 한국도로공사 도로교통연구원 구조물연구실 실장 1. 머리말 교량의 사용성, 내구성, 기능성 및 안전성에 영향을 미쳐 교량 노후화 현상를 유발하는 인자는 초기 하자에 해당되 는 결함, 시간에 따라 물리화학적인 요인에 의해 발생되는 열화, 그리고 외부의 물리적인 힘에 의해 발생되는 손상으 로 구분할 수 있다. 교량 구조물의 여러 손상 유형 중 시간에 따라 구조물의 물리화학적 성능이 저감되는 열화에 대한 영향인자 분석은 유지관리 단계에서 교량 또는 구조물의 사용 수명을 연장시키기 위한 방안을 도출할 수 있을 뿐만 아 니라 설계 및 건설단계에서부터 이에 대책을 수립하는데 기초 자료가 될 수 있다. 콘크리트 구조물에서 발생하는 대표 적인 열화 현상은 염해, 중성화, 동결융해, 알칼리-골재 반응 및 화학적 침식으로 구분한다. 이러한 구분을 토대로 콘 크리트 구조물에서 다양한 노출 환경에서 발생된 열화현상을 반영하여 이에 대한 콘크리트의 내구성 확보를 위해 설 계 단계에서부터 고려할 수 있도록 관련 구조설계기준 및 표준시방서 등에서 언급하고 있으나, 여전히 그 중요성은 간 과되고 있는 실정이다. 특히, 염해는 염소이온과 같은 유해이온이 외부로부터 콘크리트 중으로 침투, 확산하여 철근을 부식시킴으로써 구조물의 내구성을 크게 저하시키기 때문에 콘크리트 구조물의 주된 열화 인자 중 하나로 간주된다. 이러한 염해 유발인자는 해양 환경에 있어서 해수 또는 해수 비말 등에 의한 직 · 간접적인 접촉과 겨울철 눈을 녹일 목 적으로 사용되는 제설제의 접촉으로 구분된다. 이러한 염해는 국내의 경우 주로 해양 환경의 콘크리트 구조물과 관련 된 연구가 주를 이루고 있다. 이와는 달리 고속도로는 대부분의 교량 구조물이 제설환경에 노출되어 있으나 제설염해 에 대한 인식과 관련 연구 및 대책 등이 필요한 실정이다. 이에 본고에서는 고속도로 콘크리트 교량구조물의 열화 특 성을 분석하고 제설염해의 현황 등을 정리하여 관련 연구 및 실무에 도움이 되도록 하였다. 2. 고속도로 교량의 열화 특성과 주요 열화패턴 2.1 고속도로 교량의 열화 특성 한국도로공사 도로교통연구원에서 수행한 “교량손상 분석을 통한 점검 효율화 방안 연구(2013)”및 “교량 내구수 명 100년을 위한 유지관리 전략개발 연구(2015)”에 따르면, 고속도로 교량의 열화 특성은 다음과 같다. 이 연구에서는 1996년부터 2010년까지 실시된 한국도로공사 관리 교량 중 정밀안전진단이 고속도로 교량 915개(전체 교량 7,805개 제 33권 4호 2021. 07 15 대비 약 12 %, 2011년 기준)를 대상으로 분석하였다. 분석결과에 따르면, 고속도로 교량의 대표적인 열화 원인은 신축이음부, 교대 지점부, 그리고, 캔틸레버부에 서의 누수에 의해 발생되었다. 콘크리트 교량의 경우, 백태, 균열 및 탈락, 철근부 노출과 같은 콘크리트 열화 가 발생되었고, 강재 교량의 경우, 도장 박리 및 탈락이 발생되었다. 또한, 공통적 부분으로는 포장부 균열 및 제설제에 의한 교면 슬래브 열화 현상이 나타났으며, 바닥판, 콘 크리트 거더, 교대, 그리고 교각과 같은 콘크리트 부재 의 경우, 주로 철근 부식에 의한 손상이 많이 발생되었 다. 특히, 교대의 경우 신축이음부를 통한 누수에 의한 열화 발생이 높게 나타났다. 강재 거더의 경우, 신축이 음부 및 스플라이스부를 통한 우수유입에 따른 부식 및 도장 손상이 주로 발생되었으며, 교량 받침 또한 신축 이음부를 통한 누수와 도장 열화에 따른 부식이 주로 발생되었다. 고속도로 교량에서의 손상 발생비율은 상부구조가 86 %로서 하부구조보다 손상 발생 비율이 높고 상부구 조의 경우 신축이음, 교면 포장, 받침 등 교량의 부속시 설의 손상 발생 비율이 약 73 %로 주 부재보다 높으며 주 부재의 경우 바닥판 손상비율이 가장 높게 나타났 다. 또한 교량 구조물의 상태등급이 D와 E급의 부재 현 황을 분석한 결과, 신축이음부가 가장 빈번히 발생되었 고 표면포장, 배수시설, 받침부, 바닥판 순으로 나타났 다<그림 1>. 참고로 이들 교량 및 부재는 보수 · 보강조 치가 완료되었다. 일본의 국토교통성 자료<표 1>에 따르면 1977 ~ 2006 년 사이에 실시된 교량의 철거 및 교체 원인 중 선형개 량 및 하천 개수 등의 개량공사로 인한 원인은 전체의 40 ~ 50 %를 차지하고 있고, 그 다음으로 기능상의 문 표 1. 일본의 교량 철거 및 교체 원인 구분 교량 철거 및 교체 원인(교량 개수) 1977년1986년1996년2006년 상부구조 손상395280252179 하부구조 손상71443222 내하력 부족2920810060 기능상 문제248314542319 개량 공사778382894688 내진 대책0543823 그외1241096551 합계1,5451,6911,9231,342 표 2. 교량 구조물의 부재별 주요 열화패턴 부재주요 열화패턴원인 신축 이음부 •이물질퇴적(39.1 %) • 고무재, 충진재의 파손 또는 탈락 (22.7 %) •강재 신축이음장치 부식(18.9 %) 누수, 체수 교면 포장 • 반복차량하중에 의한 단차 또는 요철 (18.7 %) 중차량 통행 바닥판 •철근 부식에 의한 박락(32.7 %) • 신축이음부 통한 누수 및 백태 (10.0 %) 누수, 피복부족, 철근 부식, 중차량 통행 및 충격 받침부 • 신축이음부 통한 강재부식(37.6 %) •앵커볼트 부식(7.7 %) • 시공불량 또는 열화로 인한 도장박리 (5.1 %) • 고무받침 부풀음, 갈라짐, 변형 (4.4 %) 누수, 도장 열화, 받침대 불량 배수 시설 • 이물질퇴적에 의한 배수구 막힘 (45.7 %) •배수구 및 배수관 부식(5.8 %) 체수, 이물질 퇴적 방호 울타리 • 피복부족, 철근 부식에 의한 균열, 박리, 박락(27.5 %) 누수, 철근 부식 교대 • 신축이음부 통한 누수 및 백태 (37.8 %) •철근 부식에 의한 박락(18.9 %) • 청소불량에 의한 이물질 퇴적(8.9 %) 누수, 철근 부식, 받침 작동불량 교각 •철근 부식에 의한 박락(19.6 %) • 신축이음부 통한 누수 및 백태 (14.9 %) 누수, 철근 부식, 받침 작동불량 콘크 리트 거더 •철근 부식에 의한 박락(40.8 %) • 받침작동불량에 의한 균열 및 박락 (1.7 %) 누수, 피복부족, 철근 부식, 받침 작동불량 강재 거더 • 신축, 스플라이스, 중분대 누수로 인한 강재부식(66.9 %) •누수로 인한 볼트부식(30.5 %) •도장열화(12.8 %) 누수, 볼트 체결 불량 그림 1. 정밀안전진단보고서(1997~2011)의 ‘d’ 및 ‘e’ 등급의 부재 현황Magazine of the Korea Concrete Institute 16 제, 상부구조의 손상순서로 나타났다. 기능상의 문제로 는 도로 폭원이 협소한 경우가 대부분을 차지하였고, 손상으로 인한 경우는 상부구조의 손상이 하부 구조에 비해 4 ~ 8배 정도로 높게 차지하고 있는 것으로 나타 났다. 우리나라의 경우와 비교하면 다소 차이가 있지만, 상 부구조의 열화 손상이 크게 나타나는 것은 유사하였으 며, 한국도로공사의 경우도 제설제 살포로 인한 염해와 동해의 복합열화에 의한 교면포장 및 바닥판 손상이 주 로 나타났다. 2.2 고속도로 교량의 부재별 주요 열화패턴 신축이음장치의 누수는 나머지 주요 부재의 열화 원인 으로 신축이음의 누수 경로는 동절기 살포된 제설제의 이동경로가 됨을 알 수 있다. 따라서 이와 같은 주요 열화 발생 패턴을 <표 2> 및 <그림 2>와 같이 정리하였다. 3. 고속도로 교량의 제설염해 사례 3.1 제설염해에 의한 콘크리트구조물의 열화손상 콘크리트의 균열 발생은 내구성 저하는 물론 나아가 부재의 내력저하를 유발하므로 콘크리트 구조물(또는 부재)의 손상 과정을 이해하는데 매우 중요하다. 콘크리트 중 철근의 부식개시로부터 손상이 진행하 는 데까지의 과정은 외부로부터 염화물의 침투 → 철근 의 부식 개시 → 철의 부피 팽창 → 피복 콘크리트의 균 열 발생 → 콘크리트 표면에서 철근 녹 확인 → 피복 콘 크리트의 박락 → 부재의 내력 저하 등의 단계를 거치 게 된다. 콘크리트 중 철근의 부식개시 시기는 육안으 로 확인이 곤란하다. 일상적인 점검 등에서 확인 될 정 도의 철근 부식은 콘크리트 표면부 균열 및 녹 발생 또 는 피복콘크리트의 탈락 등이 발생한 단계이며, 대표적 인 해양 환경에서의 염해는 <그림 3>과 같다. 한편, 제설염해는 해양 환경의 염해(철근 부식)와 달 리 동해와 염해의 복합적인 작용으로 나타나게 된다. 동해는 콘크리트의 모세관 공극수가 얼었다가 녹는 과 정의 반복에 의해 생기는 콘크리트 자체의 열화이다. 즉, 콘크리트에 적절한 연행 공기가 도입되지 않거나, 압축강도가 낮게 되면 동해에 의해 스케일링 등이 발 특집 1 | SPECIAL ARTICLES 그림 2. 고속도로 교량의 주요 열화패턴 12종류 그림 3. 해양 콘크리트 구조물의 염해 상황(국외)제 33권 4호 2021. 07 17 생하고, 심한 경우 콘크리트는 점차 강도를 소실하게 된다. 반면, 제설환경에서는 적절한 연행 공기가 도입되어 동해에 대한 내구성을 확보한다 하더라도 동해와 염해 가 복합적으로 작용하게 될 경우 동결융해 반복에 의한 물리적 손상뿐만 아니라 시멘트 수화물의 변질로 인한 강도저하가 수반되며, 염화물에 의해 철근 부식의 발생 및 피복 콘크리트의 박리, 박락 등이 발생되어 콘크리 트 부재 또는 구조물이 열화되는 특징이 있다. 3.2 부재별 제설염해 발생 현황 제설염해의 실태 조사를 위해 2014년에 실시한 특별 점검 결과에 따르면, 교량구조물에 발생된 열화의 대부 분은 제설제의 직접접촉에 의한 염화물 침투 및 이로 인한 철근 부식으로 조사되었다. 발생된 염해 현황은 < 표 3>과 같고, 474개 교량의 886개 부재에서 염해가 발 생하였다. 대표적인 제설염해 사례는 <그림 4>와 같다. 고속도로 교량의 부재별 보수보강 비용의 대부분은 교면의 개량이 많은 부분을 차지하고 있으나, 교면 이 외의 부재에서 보수보강의 비용이 증가하고 있는 추세 이다. 습염식 제설방식 도입 이후 초기에는 제설제에 직접 접촉되는 비교적 낮은 설계기준 압축강도의 측구, 다이크 및 난간방호벽 등의 기계타설 부재의 보수비용 이 많았으나 점차 주 부재로 염해가 확산되는 추세로 나타났다. 특히, 신축이음 하부는 누수로 인해 제설제가 직접 접촉되는 부위의 교대 벽체, 교각 코핑 및 기둥, 슬래브 단부, 거더 단부 등에서 염해에 의한 열화가 발생하고 있으며, 이에 따른 보수비용은 2002년 기준대비 9.2배 증가하였다. 4. 맺음말 고속도로 교량의 열화패턴을 분석한 결과 신축이음 누수가 하부구조 손상에 큰 영향을 미치고 있음을 알 수 있다. 또한, 제설제의 직접 접촉 부재 또는 부위는 제 설제의 침투 확산으로 염해손상을 유발한 것으로 분석 되었다. 따라서, 제설환경의 콘크리트 구조물에서 소요 의 내구성을 확보하기 위한 기본적인 방법은 부재의 염 화물 접촉 차단 또는 지연조치가 핵심이다. (a) 중앙분리대 하면 및 바닥판 단부 철근 부식 및 박락 (b) 교대 구체 콘크리트 열화 및 피복콘크리트 제거 후 철근 부식 상태 (c) 코핑하면 염화물 오염 및 백태와 피복콘크리트 제거 후 철근 부식 상태 (d)교각 기둥부 염화물 오염, 균열 및 피복콘크리트 제거 후 철근 부식 상태 그림 4. 콘크리트 교량의 제설염해 사례 표 3. 교량의 부재별 열화 건수(단위 : 건/ 2014년) 부재 구분건수비율 바닥판26830.90 % 거더566.40 % 교대 벽체24328.00 % 받침 강재 10912.50 % 콘크리트384.40 % 교각 코핑849.70 % 받침 강재 435.00 % 콘크리트111.30 % 기둥141.60 % 기타(가로보등)20.20 %Next >