안 태 호_ 한양대학교 국제지속가능공학소재(ISEM)센터 센터소장 

박 준 희_ ㈜세릭(SERIC) 연구개발센터 선임연구원 

1. 서 론 

최근 한국사회는 세월호 사건을 비롯하여 잦은 지하철 인사사고, 도로 지반침하 등 사회전반에 걸쳐 크고 작은 안전불감증과 관련된 많은 사건들이 계속적으로 증가되고 있는 추세이다. 특히 작년 9월 경주 지진 이후부터는 더 이상 한반도도 지진 안전국이 아니라는 것이 증명되었으며, 이로 인하여 지금까지와는 다른 사회기반 시설물의 안전성 점검과 보수, 보강 대책이 시급히 요구 되고 있는 실정이다. 특히 구조물의 장수명화를 위한 사회기반시설물에 있어서 주요 역할을 담당하는 콘크리트 구조물의 균열을 감소시키는 것에 관한 사회적 요구는 상당히 증가 되고 있다. 또한 각국의 토목건설 분야에 있어서도 유지 보수의 효과를 감소시키는 것 없이 그 비용을 어떻게 줄일 수 있는지가 큰 이슈화 되고 있는 실정이다. 그림1은 선진국인 미국, 일본을 참고로 교량의 예를 들어 사회기반 시설물의 노후화를 예측한 것이다. 한국도 마찬가지로 선진국들과 30년정도의 차로 사회기반 시설물들이 급속도로 노후가 진행 되고 있어 유지 보수, 보강 시장의 지속적인 성장과 이러한 새로운 시장 형성 속에서 유지관리 비용을 절감할 수 있는 새로운 보수, 보강 기술의 개발에 많은 관심이 증폭되고 있는 실정이다.  

이러한 사회적 배경하에 유지 관리 비용을 대폭으로 절감할 수 있는 가능성이 있는 균열 자기치유 콘크리트의 실용화에 많은 연구자들이 큰 관심을 가지고 있다. 특히 이웃 일본의 경우는 일부 자기치유 콘크리트, 보수기술의 상용화를 기반으로 이미 많은 연구가 진행 되고 있는 실정이다. 특히 터널이나 대규모 지하구조물의 경우에는 누수 대책으로서 방수 시트를 이용한 배면방수공법이 적용되지만 아직까지도 누수를 획기적으로 방지할 수 있는 기술이나 시공법은 극히 드물며, 완전한 방수를 실현하는 것은 대단히 어려운 실정이다. 따라서 균열이 발생하더라도 콘크리트 자체에 누수 방지 성능을 회복하는 기능을 보유 할 수 있도록 할 수 있다면 그 효용성은 대단히 크다고 할 수 있다.

본 고에서는 신규 또는 기존 터널 구조물을 대상으로 균열 자기치유 기술을 보다 효율적인 방법으로 누수 억제 대책에 적용하는 새로운 공법에 관한 기초적인 연구 사례와 신규 터널 공사 등에도 적용이 가능한 NATM공법을 대상으로하여 자기치유 조성물을 함유한 숏크리트의 사용을 상정한 실험결과를 보고한다(그림 2(a)). 또한 기존 터널의 누수 보수 공사 적용에 대해서는 균열부에 적절한 간격으로 삭공을 행하고 그곳에 자기치유 성분을 함유한 무기계 보수 재료를 충전하는 방법을 보고한다. (그림. 2(b)). 이상의 2가지 방법으로부터 숏크리트 또는 충전부위로부터 외적 내지 후천적으로 균열 부위에 자기치유 수화물을 생성시키는 방법과 그 효과에 관하여 보고한다.