휘어지는 콘크리트 『Ductal』
초경량이면서도 콘크리트보다 강한 재료를 『원하십니까? 게다가 금속처럼 휘어지기까지한다면?
당신이 원하는 형태로 제작 가능하면서 돌보다 마모에 강하고 세라믹보다 부식에강한 재료가 있나요?
그리고 세월이 지나도 변하지 않는 독특한 색상과 질감을 갖도록 만들 수 있습니까?』
프랑스 소재의 건축재료 업체인 라파즈(Lafarge)에서 개발한 "Ductal"을 광고하는 문구이다.
Ductal은 건설 산업에서 필요로 하는 다양한 조건들(강하고 오래가면서도 유연하고 아름다움)을 만족시키는 최신 재료이다.
1. Ductal의 역사
Ductal은 프랑스 기업인 Lafarge, Bouygues, Rhodia의 연구원들에 의한 10여 년의 연구 결과 태어났으며, 1994년과 2001년 사이에 4건의 특허를 획득하였다. 초기에는 유럽에서 사용되기 시작하였으며 1998년 처음으로 미국에 소개되어 현재에는 교량을 비롯하여 건축, 토목의 다방면에서 새로운 시장을 개척해 나가고 있다. 프랑스와 한국의 합작으로 2002년도에완공된 길이 120 m의 보행자 전용 다리인 선유교는 그 아름다움과 독창적인 디자인으로 많은 사람들에게 사랑받고 있지만, 정작 이 다리의 3 cm 두께 바닥판이 강재가 아닌 Ductal로 만들어졌다는 사실을 아는 사람은 별로 없다.
2. Ductal의 개요와 특징
Ductal은 본질적으로 새로운 형태의 콘크리트 재료라고 할 수 있는데, 시멘트, 보강재(금속 또는 유기물), silica fume, 모래, mineral filler(nano-fibers), superplasticizer, 물 등이 화학적으로 상호 보완작용을 할 수 있도록 그 크기와 형상을 조절하여 배합한 것이다. 개별적인요구에 적합한 배합비율로 생산할 수 있으며, 공장에서 미리 배합을 끝낸 후 20 kg 또는 500 ~ 1,000 kg 자루에 담아 현장으로 이동된다.
Ductal의 특성은 다음과 같다.
① 강도
압축강도 1800 ~ 2300 kgf/cm2, 휨강도 400 ~ 500 kgf/cm2로서 일반 콘크리트에 비해 월등히 큰 값을 가진다. 특히 높은 휨강도로 인해 Ductal로 제작한 교량의 보에는 철근 배근이 필요가없으며 단면 크기도 감소시킬 수 있어 경제적인 시공이 가능하다.
② 연성도
연성도란 변형이 발생한 상황에서도 지속적으로 하중을 받을 수 있는 특성을 말한다.
Ductal이 영어 "ductility(연성도)"에서 그 이름을 따온 것에서도 알 수 있듯이, 일반적인 콘크리트에 비교가 안 되는 연성도를 가지고 있으며, 심지어는 균열발생 이후에도 강도 발현이 가능하다.
미국의 연방고속도로 관리국에서 행한 실험에 의하면 24 m의 실대 교량 보가 300 mm의 처짐이 발생한 상황에서도 보 중앙부에서는 균열이 발생하지 않았으며 최종 파괴 시 처짐량은 480 mm이 었다.
③ 다양한 형태, 색상, 질감
Ductal은 미세한 분말 형태의 재료를 사용하고 고유동성이 있으며 착색이 가능하기 때문에, 사용자가 원하는 색상을 담아 다양한 형태의 거푸집과 표면처리를 통해 미적감각이 있는 건축 요소를 생산할 수 있다.
④ 내구성
Ductal 내부에는 미세한 공극이 불연속적으로 분포되어 있어 수분의 이동이 발생하지 않는다.
그 결과 동결융해, 염화물, 기타 화학 물질에 대한 저항성이 크다. 뿐만 아니라 마모와 충격에 강하고 형태가 오래도록 보존되며 일시적인 하중이 가해진 후의 회복력 또한 우수하다.
3. Ductal의 활용사례
Ductal은 다양한 건축 및 토목 재료로서 사용되고 있다. 그 중 몇 가지 대표적인 사례로는 다음과 같은 것들이 있다.
선유교 (The footbridge of Peace)
선유교는 새천년을 맞이하여 서울시와 프랑스 2000년 위원회의 공동사업으로 건설한 보행자 전용 다리이다 설계는 . 프랑스 건축가 Rudy Ricciotti가 맡았다. 중앙의 아치 형태로 된 부분이 순수하게 Ductal로 만들어졌는데, 길이 120 m, 폭 4.3 m에 파이(Π) 형태의 바닥판은 단지 3 cm의 두께로 지주 없이 한강 북단과 선유도를 연결하고 있다.
Sherbrooke Bridge
캐나다 Quebec주에 있는 보행자 전용 다리로서 60 m의 길이를 최소의 단면과 프리스트레싱만으로 연결하고 있다. 교량의 바닥판은 철근 배근이 없는 3 cm 두께의 순수 Ductal로 만들어졌으며 트러스 부분은 Ductal을 충전한 지름 15 cm 스테인리스 강관으로 제작되어 고강도와 내부식성을 동시에 만족시켰다. 그리고 전체 교량은 10 m 길이로 나뉘어 공장 제작된 후 현장으로 이동하여 하루 만에 조립이 완성되었다.
모나코 정거장의 터널 내부 마감
얇고 가벼우면서도 열차와 레일 사이에서 발생하는 높은 소음 수준을 감소시킬 수 있는 마감재로 여러 재료를 시험해 본 결과 Ductal로 제작된 패널이 사용되었다. 이 패널에는 가로 세로 15 mm 크기의 구멍이 균일하게 분포되어 있어 소음을 흡수하는 역할을 하며 동시에 미적인 아름다움도 가지도록 설계되었다.
Shawnessy LRT Station 플랫폼
캐나다 Calgary의 LRT 기차역 플랫폼 역시 설계자가 원하는 대로 자유롭게 만들 수 있는 Ductal을 이용해 제작되었다. 24개의 상부 캐노피는 개당 5.1 m x 6.0 m의 넓이를 가지며 두께는 불과 2 cm에 불과해 막구조를 훌륭하게 표현하였다. 게다가 내구성이 뛰어나고 유지관리가 수월해 플랫폼과 같은 외부 구조물에 적합하다.
4. 대우건설의 대응방안
① 우선적으로 플랫폼, 야외광장의 지붕, 조경시설 등에 활용 가능할 것으로 보인다.
② 장기적으로는 자체적인 실험을 통해 구조 부재로서의 사용 가능성을 검토하여 안전성이 입증되면 현장 적용을 추진한다. Ductal의 장점 중 하나인 우수한 조형성은 턴키 설계 시장점으로 작용할 것으로 보인다.
5. 문서 요약
Ductal은 1990년대 말에 프랑스에서 새롭게 개발된 건축, 토목, 조형용 재료로서 콘크리트와 유사하지만 특히 인장 및 휨강도에서 기존 콘크리트에 비해 우수한 특징을 가지고있다.
Ductal의 특징은 높은 압축 및 인장 강도, 큰 연성도, 강하고 오래가는 내구성, 미적·조형적 우수함이다. 재료 자체만의 인장 강도가 크기 때문에 철근을 거의 필요로 하지 않으며 최소 단면만으로 요구되는 성능을 만족시킬 수 있으며, 연성도가 우수하기 때문에균열 발생이 적고 균열 발생 이후에도 지속적으로 하중을 받을 수 있다.
Ductal은 경량 구조물, 건물의 외부 마감, 공원과 역사 플랫폼 등 국내·외에서 비구조 부재를 중심으로 활용되고 있으며, 교량의 상판을 비롯해 구조 부재로서의 적용 사례도 넓혀가고 있다.
첫댓글 좋은자료입니다.