금속용사 공법을 이용한 아트형 콘크리트 마감공법 개발

Abstract

철근콘크리트 건축물의 외부 마감은 건축물의 외부 디자인뿐만 아니라 외부로부터 온도, 눈, 바람, 비 등 자연적 환경이나 재해를 막고 내구성을 향상시키기 위한 중요한 요소 중 하나이다. 따라서 외벽의 마감 재료선정 및 마감공법에 대한 충분한 검토가 이루어져야한다. 현재 건축구조물에 적용되는 마감공법에는 습식공법과 건식공법이 적용되고 있다. 습식공법은 시공이 매무 간편하며 시공비가 비교적 저렴한 특징이 있지만 표면 오염 및 내후성 저하로 인하여 보수 주기가 약 1~5년으로 짧거나 유지관리 소요되는 비용이 큰 단점을 가지고 있다. 건식공법은 내구성이 뛰어난 반면 시공의 난이성와 함께 마감재의 파손 등에 의한 사유지관리 및 보수가 여려운 단점이 있다. 이에 본 연구는 기존의 사용되고 있는 외부 마감공법의 한계점을 극복하기 위해 내구성이 뛰어난 금속 패널을 기존의 시공법 보다 손쉬운 방법으로 시공하기 위한 방법으로 금속용사 공법을 이용하여 외부마감공법의 다양한 색체표현이 가능하고 유지보수 및 관리가 편리한 금속용사를 활용한 콘크리트 구조물 외부마감공법의 개발과 동시에 품질성능 및 현장 적용성을 평가하고자 하였다. 본 연구에서는 기존의 적용되고 있는 공법을 조사하였으며, 금속용사 공법에 대한 현황을 조사하였다. 또한 금속의 색 발현을 위해 금속의 색 발현 메커니즘을 조사 분석하였으며, 표면처리방법 및 콘크리트 표면 조도, 함수율에 따른 부착강도 평가를 실시하여 콘크리트 구조물의 외부마감재로 적용을 위해 가장 적합한 표면처리방법을 제안하였다. 또한 금속용사 피막을 콘크리트 구조물의 마감공법으로 적용을 위해 용사금속 종류 및 표면처리 방법에 따른 내투수성, 내약품성, 탄산화저항성, 염해내구성, 동결융해 평가를 통하여 금속용사 공법의 콘크리트 구조물 적용 가능성을 확인하였다. 이후에 외부마감재로서의 활용을 위해 용사피막의 색변화를 관찰하였다. 용사금속의 약품처리를 통한 단시간의 색변화를 관찰하여 디자인적 요소를 가미한 금속용사 외부 마감공법을 확인하였으며 금속용사 공법의 디자인 표현 가능성 및 경제성 분석을 실시하여 현장적용 가능성을 파악하였다. 본 연구에서 진행 실험의 결과를 통해 다음과 같은 종합 결론을 도출하였다. 1. 금속용사공법을 콘크리트에 적용하기 위해 부착강도 확보는 필수적이며 부착강도를 확보하기 위한 바탕면(콘크리트)의 조도는 20㎛(Ra) 이상 확보가 필요하며 조도뿐만 아니라 콘크리트 표면의 레이턴스 제거 등을 통한 충분한 표면강도 확보가 필요한 것으로 판단된다. 또한 함수율은 약 6% 이내로 관리가 필요한 것으로 나타났으며 이를 종합하면 샌드불라스트 + 조면형성제 + 용사금속 도포 + 봉공처리제 도포가 부착강도 확보를 위한 최적의 표면처리 방법으로 판단된다. 2. 투수성, 내약품성, 탄산화, 염해저항성,동결융해 평가 결과 각 금속 별로 각기 다른 특징을 갖고 있으며, 봉공처리제의 도포 유무가 내구성에 크게 영향을 미치는 것으로 판단된다. 3. 금속용사 공법은 모든 굴곡 표현이 가능했으며 금속에 따라 다양한 색변화 및 표현이 가능한 것으로 나타났다. 4. 금속용사 공법의 경우 석공사와 마찬가지로 재료선정에서 가장 큰 초기 시공비용의 차이를 나타내며 또한 3D 표면 및 다양한 색체 표현 등 디자인적 요소를 고려한다면 외부마감재로서의 활용이 충분한 가치가 있는 것으로 판단된다. 5. 본 연구에서 개발한 금속용사 방식 피막을 콘크리트 구조물의 마감공법으로 적용한다면 내구성 향상 뿐만 아니라 다양한 표현이 가능한 외벽 마감재료로 충분히 활용할 수 있을 것으로 기대된다.