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(주)나눔테크

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노출 콘크리트에 요구되는 가장 중요한 요소는 외관과 내구성이라 할 것이다.
중후하면서도 소박함, 자연미 - 이것은 노출 콘크리트라고 하는 마감, 그것만이 갖고 있는 맛과 독특함에서 비롯된다. 더불어 마감이 없는 마감재라 할 수 있기에 외관 및 내구성을 유지시키기 위해서는 각고의 노력이 필요하다 할 것이다. 그러나 현재 노출 콘크리트 자체는 물론이고 발수제라고 하는 것이 일반화되어 있지 않은 상황이며, 설사 노출 콘크리트를 접해본 이들조차 노출 콘크리트라고 하는 것은 거푸집을 탈영하면 그것으로 모든 것이 끝난 것으로 인식하고 있다.

건설현장에서 시공된 노출콘크리트의 면상태는 천차만별로, 주의깊게 시공을 하더라도 골재분리, 모서리각의 탈락 등 많고 적게 결함부위가
발생하며 이에 따라 보수를 할 수밖에 없는 상황에 처하게 된다. 또한 환경변화에 따라 산성비, 배기가스 등 콘크리트를 열화시키는 요인도 많으며
콘크리트를 보호하는 각종 마감재도 다양하다.

여기에서는 보수공법에서부터 표면 마감재 그리고 콘 마감재까지 노출콘크리트 마감에 쓰이는 공법, 재료를 소개하고 보다 완성도 높은 노출콘크리트 마감을 위한 방법을 소개한다.

노출 콘크리트는 최근 들어 유행의 물결을 타고 있는 느낌이다. 시공 기술도 크게 발전되어 최근에는 일찌기 노출 콘크리트 건축물이 많이 지어진 나라들 수준에 못지 않은 노출 콘크리트 건축물이 국내에서도 생겨나고 있으며, 기술적으로도 많은 연구가 계속되고 있다.

일반적으로 무결점 상태의 완벽한 노출 콘크리트 건축물을 시공하는 것은 극히 어렵다. 노출 콘크리트 표면에 결함이 생길 경우, 보수 부분은 반드시 미관상 자연스러움을 요하며 그리고 보수 재료는 부착강도, 내구성, 내충격성 및 시공 후 균열의 발생 여부 등을 고려하여야 한다.
콘크리트와 전혀 다른 이질 재료로 보수할 경우 변색의 위험이 있으며 접착성이 떨어질 경우 들뜸 현상 등이 발생할 우려가 있다.
따라서 국내외의 건자재 시험연구소에서 검사한 검증된 자재를 사용하여야 한다.

최근, 노출 콘크리트 보수 기술이 발전함에 따라 보수만 하게 되면 모든 것이 해결되는 듯한 인식을 갖고 있는 경우가 있는데, 지나친 보수는 역효과를 보게 된다는 점에 유의하여야 한다. 보수를 하지 않은 듯한 보수가 가장 잘된 보수라 할 것이며, 보수를 하기 전에 품질 기준 및 보수 범위를 확실히 설정하는 것이 중요하다.

노출 콘크리트는 바이브레이타의 사용 미숙, 거푸집 제작의 미숙, 보강.보양 불충분, 또는 거푸집 청소 및 관리의 소홀 등 여러 가지 원인으로
인하여 면 오염, 골재 분리, 모서리각의 탈락 등 다양한 형태의 결함이 발생된다.
결함을 최소화한 노출 콘크리트 건축물을 완성하기 위해서는 설계 단계에서부터 콘크리트의 조합, 철근, 거푸집 공사, 콘크리트의 제조, 운반, 타설, 양생 등 전반적인 관리를 신중히 하지 않으면 안된다. 이것 중 어느 하나라도 소홀히 하면 결함 부위는 반드시 발생하게 되는 것이다.

아래 표 1-1 “공사별 결함부위의 발생빈도”에서 보는 바와 같이 노출 콘크리트 시공 후 발생되는 결함부위의 발생 빈도를 그래프로 나타내면
다음과 같다.

공사별 결함부위의 발생빈도
면오염
70%
골재분리
90%
모서리각탈락
80%
물곰보
42.5%
모렛발무늬
35%
콘탈락, 묻힘
22.5%
콜드조인트
5%
균열
15%
면돌출
20%
이어치기부위단차
12.5%

이와 같이 노출 콘크리트 시공 후에는 대부분 결함이 발생한다. 면 오염, 골재 분리, 모서리각 탈락 같은 경우는 어찌 보면 필연적으로 발생하는
결함이라 할 수 있다. 따라서 노출 콘크리트 보수는 노출 콘크리트 시공상 반드시 필요한 공정이라 할 수 있다.
시공에 관련된 관계자들은 이상과 같은 결함을 사전에 예방하도록 모든 조처를 취해야 할 것이며 노출콘크리트 마감처리에 따르는 적절한
예산 책정 및 기준 등을 사전에 고려하여 시공에 임해야 할 것이다.

시흥시 M성당 보수공사    
E도서관 신축공사        
W성당 신축공사     
천안 Z빌딩 신축공사      
분당 G교회 신축공사       
Y주택 신축공사         
부산 S빌딩 신축공사        
시흥 J빌딩 신축공사       
Y도자기연구소 신축공사          
H한의원 신축공사       
거제도 B레스토랑 신축공사        
창원 P氏 주택 신축공사     
S아파트 조경물 신축공사        
중앙전파관리소 D분소 증축공사          
Y미술관 신축공사      
영동고속도로 K휴게소 신축공사    
양평D주택 신축공사       
의정부 H청사 신축공사       
S성당 신축공사        
M성당 신축공사        
대구 B대 신축공사     
분당 S빌딩 신축공사      
수원 L산부인과 신축공사        
S전원주택 신축공사        
H동사무소 신축공사       
S주택 신축공사          
대치동 D주택 신축공사        
대구 H센터 신축공사       
함안 Y전시관 신축공사     
응암동 K빌딩 신축공사         
청담동 K빌딩 신축공사       
충남 테크노파크C밸리 신축공사     
화성 S주택 신축공사         
분당 G주택 신축공사        
삼전동 D주택 신축공사       
대치동 S빌딩 신축공사    
S교회 신축공사         
A출판단지 신축공사         
K대 신축공사    
H사 사옥 신축공사       

부분별 시공 결함 사례를 아래 사진을 통해 살펴보겠다.

노출 콘크리트의 면 보수공법은 크게 보수범위에 따라 부분 보수공법와 전면 보수공법, 그리고 어떠한 재료가 기술에 결정적인 영향을 미치는가에
따라 미장공법과 도장공법으로 나뉠 수 있다. 이러한 노출 콘크리트 면 보수공법 가운데 기술의 핵심은 자연스러움을 얼마만큼 살리는가에 있을
것이다.
다음 표1-2는 노출 콘크리트 면 보수공법의 종류 및 특징을 나타낸 것이다.

보수공법의 분류
부분 보수공법
  • - 노출콘크리트의 자연미를 최대한 살리는 공법으로 오염제거,재료분리, 코너각 탈락 등 일반적으로 문제가 되는
       부분만을 집중적으로 보수하는 공법
  • - 전체가 아닌 부분만을 보수하는 공법이기 때문에 고도의 보수 기술을 필요로 함.
전면 보수공법
  • - 노출 콘크리트 면의 품질 상태에 상관없이 전체를 표면처리하는 공법으로, 전체적으로 깨끗한 품질을 얻을 수 있음.
  • - 부분 보수공법에 비하여 상대적으로 자연스러움이 떨어짐.
미장공법 - 부분 보수 공법과 연관되는 공법으로, 무기질계의 콘크리트용 보수 전용 시멘트를 이용하여 보수하는 공법.
도장공법 - 도막형 색조 발수제나 수지계 페인트를 사용하여 마감처리하는 공법.

노출 콘크리트 보수 재료는 다음과 같은 성능을 필요로 한다.

  1. 1. 균열의 발생을 방지하기 위하여 수축성이 없는 배합재료를 사용할 것.
  2. 2. 보수부위의 탈락을 방지하기 위하여 보수재료는 접착성이 좋은 재료를 사용할 것.
  3. 3. 변색이 없는 높은 내후성의 재료를 선택할 것.
  4. 4. 보수재료의 강도는 콘크리트 모체와 동일하거나 또는 그 이상일 것.

NRS 공법은 노출 콘크리트 본래의 내츄럴한 이미지를 연출하는 기술로, 노출콘크리트 관련 최초의 특허(제 2001-0069825호 : 메이크업층을 이용한
노출 콘크리트 보수 공법)를 획득한 공법이다. 노출 콘크리트 보수 기술이 발달된 일본에서 검증된 보수 공법으로, 보수에 사용되는 재료는
콘크리트와 동일한 무기질계의 재료로서, 변색의 위험이 없으며 반영구적인 내구성을 갖추고 있다.(표1-3 참조) 연출(produce)하여
NRS 공법은 기존 타설면과 보수면과의 위화감을 최대한 줄여 노출 콘크리트 건축물 본래의 자연스러운(natural) 느낌을
건축물의 완성도를 높일 수 있는 공법이다.

  1. 그라인딩 또는 샌딩작업으로 오염물질 제거 ( 오염 정도가 심하지 않을 경우 간단한 청소 작업 )
  2. 기존의 면과 같은 색깔이 되도록 보수용 시멘트 혼합비율 조절
  3. 혼합 조절된 보수용 시멘트를 혼화제와 배합하여 면 정리 작업
  4. 샌딩 작업 후 먼지 및 오염물 제거
  5. 보수용 시멘트를 혼화제와 배합, 스프레이 도포 작업
  6. 사포 작업 후 색조 작업
  7. 콘메움 작업
  8. 발수제 작업
보수 재료 성능 시험표
연도변화 ± 20 % 이하 합격
부분 보수공법 표준양생 0.7 N / ㎟ (7.1 kg.f / ㎠) 이상 1.3 (13.3)
저온양생 0.5 N / ㎟ (5.1 kg.f / ㎠) 이상 0.9 (9.1)
시공 후 크랙의 유무 금이 가지 않을 것 합격
내충격성 금이 가거나 벗겨지지 않을 것 합격
흡수량 2.0g 이하 0.65
내구성 금이 가거나 팽창 또는 벗겨짐이 없고 부착강도가 0.7 N / ㎟ (7.1 ㎏.f / ㎠) 이상이 될 것 1.4 (14.5)

콘크리트 구조물은 반드시 통기성을 갖추어야 하며 구조물 내측에서의 혼화된 수분을 밀어내어 콘크리트 상태를 최적으로 유지하게끔 해야 한다.
그러므로써 그 강도가 정상적으로 발휘되며 장기적으로 초기 강도가 유지된다.
노출 콘크리트의 표면 마감재인 발수제는 방수제와 달리 물을 밀어내는 성질과 함께 통기성이 있어서 콘크리트 내.외부의 습도와 공기상태를
최적상태로 유지시키는 역할을 한다.
따라서 수분, 풍화, 염분 등에 의한 콘크리트 구조물의 철근.철골의 부식 및 열화를 방지하여 건물의 내구성을 유지시키는 효과를 가져온다.
노출 콘크리트의 보호공법으로서 침투성 발수제 또는 도막형 발수제만을 시공하는 것으로부터 시작하여,
침투성 발수제와 도막형 발수제를 복합 시공하는 것까지, 다양한 공법이 개발되어 왔다.

표1-7은 노출 콘크리트의 표면 마감재의 변천을 나타낸 것이다

노출 콘크리트 표면 마감재의 변천
실리콘계 발수제의 도포 콘크리트의 방수성 향상 목적으로 사용 - 시공 후 오염의 문제
수지계 도막형 발수제의 도포 아크릴계, 우레탄계의 도막형 수지 (착색 반투명도 있음)에 의한 콘크리트 보호
  • - 마감시 변색의 문제
  • - 내구성이 짧다
실란계 발수제의 도포 실리콘계 발수제의 대용으로 침투성을 높이고 콘크리트 보호와 콘크리트 본래의 자연스러움을 표현 - 방수효과 성능은 뛰어나나 소재 자체가 가스
  투과성이 있으며 중성화 방지효과에 문제가
  있음.
복합공법으로 마감 실란계 침투성 발수제와 아크릴 실리콘수지 또는 불소수지의 도막형 발수제의 복합공법에 의한 마감 처리 - 시공 단가가 다소 높다

노출 콘크리트는 콘크리트 자체가 마감재료이기 때문에 도장재 등의 마감재료가 있는 외벽과 비교하여 자연환경으로부터의 열화를 받기 쉬우며,
또한 동해, 백화현상이나 오염 등 생리적 오염 등의 영향을 받기가 쉽다.(표1-2 참조)
외벽면은 내구성 보존은 물론 미려한 외부 표면을 유지해야 하는데 이를 위해서는 반드시 벽체 표면이 숨(breathing)을 쉬고 있어야 한다.
즉, 외부에서 침입하는 물은 막아주고, 미세 공기는 지속적으로 숨을 쉬어 콘크리트의 내.외측을 평형 상태로 놓을 때 초기 강도는 물론
백화나 오염을 차단할 수 있다.

표1-9은 콘크리트에 영향을 미치는 주요 열화현상을 나타낸 것이다.

노출 콘크리트에 영향을 미치는 주요 열화 현상
중성화 시멘트의 수화 생성물인 수산화칼슘 등 콘크리트 중의 알칼리성 성분이 공기 중의 이산화탄소 등 산성 성분과 반응하여 표면으로부터 서서히 pH치가 저하된다.
철근 부식 콘크리트 내부의 철근은 중성화에 의한 pH치의 저하, 또는 균열이나 빗물 또는 염화물에 의해서 부식이 촉진된다.
균열 건조, 수축 등의 재료적 요인, 과하중이나 부동 침하 등의 구조적 요인 외에 환경적인 요인 등으로부터 콘크리트의 균열이 생긴다.
표면열화 콘크리트의 표면이 장기간에 걸쳐서 빗물 등의 영향으로 시멘트 페이스트가 밖으로 유출되어 골재가 씻겨 내려가는 상태가 되거나, 주로 산성 물질 등의 영향으로 열화가 진행된다.
강도열화 콘크리트를 구성하는 재료나 과하중 등의 구조적 요인, 사용 환경 등의 요인에 의하여 콘크리트 강도가 저하되어 간다.
변형 구조 설계의 요인이나 콘크리트의 강도 등의 재료적인 요인, 또는 과하중 등 사용상의 요인 등에 의하여 변형된다.
누수 콘크리트의 균열이나 시공상의 결함부로부터 물이 침투하여 열화를 촉진시킨다. 시멘트의 수화 생성물인 수산화칼슘을 콘크리트 표면에 유출시켜서 공기 중의 이산화탄소 등과 반응하여 탄산칼슘의 백색 결정물질을 발생시킨다.

발수제 미처리로 인한 오염사례를 사진으로 살펴보면 아래와 같다.

노출 콘크리트는 반드시 표면에 마감재를 도포, 시공해야 하는데, 현재 다양한 종류의 제품이 나와 있으며 표1-4에 분류한 것을 기준으로 대부분의
제품이 응용되었다 할 수 있다. 표면 마감재의 분류는 피막 형태에 따라 침투성 발수제와 도막형 발수제로 나뉜다.
침투성 발수제는 콘크리트 내부의 수분 침투를 저감시켜 물로 기인하는 갖가지의 열화를 억제시키는 방법이며,
도막형 발수제는 콘크리트 표면에 도막을 형성시켜 표면으로부터의 물이나 탄산가스의 침입을 방지하여 물에 의한 열화나, 탄산가스에 의한
중성화를 억제시키는 방법이다.
침투성 발수제는 모체 안에 불투수층을 형성하여 기능을 발휘하기 때문에 적외선에 의한 열화를 받기 어렵고, 흡수 방지 효과의 면에서
내구성이 뛰어난 공법이다.
침투성 발수제는 실란 계열의 발수제가 주로 사용되는데, 저분자량에 의한 침투가 깊이 일어나는 장점이 있어 고강도의 콘크리트 구조물에
주로 쓰인다.
실란 계열의 특성상 고강도라 하더라도 4~7mm까지 침투가 진행되지만, 저분자량으로 인해 대부분 대기 중으로 사라져
그 효과가 절대적이라고는 볼 수 없다.

일반적으로 실란계열은 벽체의 공극 사이로 침투하는 그 깊이에 있어서 우수한 특성을 가지고 있는 반면, 저분자량으로 인해 대기중으로 유출되는
약점이 있어 내구성능이 약하며, 실록산계열은 침투력은 떨어지나 내수성 측면에 더 큰 강점을 가진다.
따라서 최근에는 실란계열의 원료를 먼저 처리한 후 실록산계를 상도재로 처리하여 침투와 발수력을 동시에 높이고 내구성도 향상시키는
시공방법을 택하거나, 2차 도포의 번거로움을 피하기 위하여 그 혼합형인 실란/실록산을 쓰는 경우도 있다.
실리코네이드의 경우 인(P)이나 나트륨(Na)이 분자 내 붙어있어 도포량이 과하면 백화 가능성이 있어 주의해야 하며,
실리콘아크릴계의 경우 표면의 광택이 문제시되지 않는다면 아주 우수한 처리방법이라 할 수 있다.
불소계의 경우는 내구성능은 뛰어나나 광택으로 인한 표면 이색과 가격이 비싼 점 등의 단점이 있다. 그리고 노출 콘크리트 시공의 의도와는 달리
부자연스런 광택이 나거나 본래의 색상이 변하는 경우가 있는데, 이는 건축물의 가치를 떨어져 보이게 할 수도 있다.

표1-11는 실란계 및 실록산계 발수제의 일반적인 특징과 성능을 나타낸 것이다.

실란계 발수제의 특징과 성능비교
반응성
분자량
침투성
발수성
내수성
내알칼리성
내산성
통기성
오염성
가스투과성

노출 콘크리트의 표면 마감재인 발수제는 초기의 미려한 외관을 장기간 유지시키며, 뛰어난 내구성을 가지며, 인체에도 환경친화적인 제품이
최상의 제품이라 할 것이다. 그러나 발수제의 성능이 떨어지거나 실리콘 제품인 실리콘실란트, 실리콘 고무 등을 희석하여 판매하는 제품이 있는데,
이는 고분자형이라 침투도 거의 되지 않고 건축물 표면에 남아 오염의 증가, 백화 발생, 통기성 저하로 이어져 결국 건축물을 흉물로 만들 수 있다.
따라서 검증된 정품질의 제품을 사용하여야 하며, 국내외 제품 중에서 품질을 신중히 고려하여야 하며,
화학시험소 등에서 정확히 품질의 평가가 된 제품을 사용하는 것이 바람직하다.

발수제는 일반적으로 다음과 같은 성능을 필요로 한다.

  1. 1. 흡수 방지성이 우수할 것.
  2. 2. 콘크리트 모체의 외관 및 색상을 변화시키지 아니할 것
  3. 3. 콘크리트 모체에 잘 침투할 것.
  4. 4. 점착성이 없이 오염물질이 부착하지 않을 것.
  5. 5. 시공 후에도 모체의 통기성을 방해하지 않을 것.
  6. 6. 내구성(내알칼리성, 내염성, 내후성, 내열성)이 좋을 것.
  7. 7. 환경친화적인 제품일 것.

지금까지의 대다수 건축용 발수제는 유성(석유용제)으로 희석되어 적용되고 있는데, 그 이유는 원액 제조에 있어서 상대적으로 간단하고
제조에서의 불량 발생 가능성이 거의 없기 때문이다. 그러나 환경적 차원은 물론 국가적 차원에서도 5%의 실리콘 성능을 기대하여
기름 한방울 없는 나라에서 95%의 석유용제를 날려버리는 것은 바람직하지 않을 것이다.
따라서 수성 제품이 성능과 가격에서 만족할 만한 수준이라면 유성 제품을 수성 제품으로 대체, 권장하여야 할 것이다.
마감재로서의 콘크리트 보호 공법의 과제는 환경 친화적인 보호 공법의 개발과 건축 비용의 절감으로 이어진 공법의 개발일 것이다.

표1-12은 발수제의 소재에 따른 특성을 나타낸 것이다.

발수제의 소재에 따른 특성 비교
아크릴수지(수성) 별점1(총 5점 만점) 별점1(총 5점 만점) 별점5(총 5점 만점) 별점5(총 5점 만점) 별점5(총 5점 만점) 100
작업성이 높고 환경친화적이나 내오염성, 내후성의 문제가 있음.
아크릴수지(유성) 별점1.5(총 5점 만점) 별점1.5(총 5점 만점) 별점3(총 5점 만점) 별점1.5(총 5점 만점) 별점4.5(총 5점 만점) 120
아크릴 에멀젼보다 광택이 있고, 오염이 덜 타는 경향이 있음.
아크릴우레탄수지(수성) 별점2(총 5점 만점) 별점2(총 5점 만점) 별점5(총 5점 만점) 별점5(총 5점 만점) 별점4(총 5점 만점) 140
쉽게 오염되지 않는 재료로, 인기가 높음.
아크릴우레탄수지(유성) 별점3(총 5점 만점) 별점2.5(총 5점 만점) 별점2(총 5점 만점) 별점1(총 5점 만점) 별점3.5(총 5점 만점) 180
내오염성은 불소, 아크릴실리콘 다음으로 좋음.
아크릴실리콘수지(수성) 별점3(총 5점 만점) 별점3.5(총 5점 만점) 별점4.5(총 5점 만점) 별점5(총 5점 만점) 별점3.5(총 5점 만점) 180
친수성의 실리콘 성분이 표면에 도막을 형성하여 내오염성, 내후성이 좋음.
아크릴실리콘수지(유성) 별점4.5(총 5점 만점) 별점4(총 5점 만점) 별점2(총 5점 만점) 별점1(총 5점 만점) 별점3(총 5점 만점) 280
내오염성에 있어서는 우수하나, 작업성 및 환경적 측면에서 문제가 있음.
불소수지(수성) 별점3.5(총 5점 만점) 별점4(총 5점 만점) 별점4.5(총 5점 만점) 별점5(총 5점 만점) 별점2(총 5점 만점) 350
내구성에 있어서는 우수하나, 비용면에서 문제가 있음.
불소수지(유성) 별점4(총 5점 만점) 별점4.5(총 5점 만점) 별점2(총 5점 만점) 별점1(총 5점 만점) 별점1.5(총 5점 만점) 400
내구성에 있어서는 우수하나, 작업성 및 비용 면에서 문제가 있음.

필자는 시공 현장에서 크고 작은 여러 가지의 트러블에 부딪치곤 하는데 그것은 상호간의 노출 콘크리트에 대한 인식 차이에 기인한다고 생각한다.
90%의 시공 잘못을 10%의 보수로써 100%의 완벽한 건물을 만들기는 불가능한 것이다.
기본적으로 노출 콘크리트에 관련된 이들은 기획, 설계에서부터 시작하여 시공 단계까지 각자 맡은 바 임무에 최선을 다하여야만
서로가 만족할 만한 수준의 품질을 얻을 수 있는 것이다. 단지 노출 콘크리트의 면 보수는 품질 수준을 한 두 단계 업그레이드시키는 것이지,
100% 완벽한 노출 콘크리트 건축물을 만드는 것은 아니다. 더불어 표면마감재의 처리는 보이지 않는 재료라 할 수 있기 때문에
신뢰할 만한 업체가 시공하는 것이 바람직하며, 발주자와 시공자 상호간의 신뢰 구축이 무엇보다도 중요하다 할 것이다.
노출콘크리트의 저변확대를 위하여는 보다 완성도 높은 노출 콘크리트 건축물이 많이 나와야 할 것이며 이를 위하여 노출 콘크리트에
관심이 있는 이들의 부단한 노력이 필요하다 할 것이다.
본 고가 노출 콘크리트에 대하여 올바른 인식을 갖게 하고자 하는 데 조금이나마 보탬이 되었으면 하는 바램이다.

참고 문헌
  1. 1) 建築仕上技術 ; 打放しコンクリートの美肌と維持,保全 , 1999.6
  2. 2) 建築仕上技術 ; 打放しコンクリートの保護に關する技術動向 , 2001.7
  3. 3) PROOF ; 打放しコンクリートの仕上げと保護 , 2002.4
  4. 4) 日本建築センター ; 打放しコンクリート外壁の補修,改修技術 ,1992
  5. 5) (주)나눔테크 http://www.nanumtech.co.kr