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문제 정의
- 본 고에서는 국가 주요시설인 LNG 저장 시설의 친환경화 방안으로 친환경 콘크리트의 현장 적용성 검토를 실시하였다.
- 현재 10곳의 현장에 적용완료 하였으며 5곳의 현장에 적용 예정 중에 있다. 본 고에서는 그 중 LNG 저장시설에 적용하기 위해 검토된 사례를 소개하고자 한다.
제안 방법
- 당 현장 부대시설에 대하여 현장 적용성 검토를 실시하였다.<그림 12 참조>
- 실험계획은 [표 2]와 같고 배합사항은 [표 3]과 같다. 실험사항으로서 굳지않은 콘크리트에서는 슬럼프, 공기량을 측정하고 경화콘크리트에서는 압축강도, 간이수화열, 내구성 실험은 염소이온 확산계수, 촉진중성화를 평가하는 것으로 계획하였다.
- 실험은 대상 구조물별 기존 적용되던 콘크리트와 친환경 콘크리트를 비교하였고, 친환경 콘크리트의 배합은 사전 배합실험을 통하여 결정하였다.
- 현장 배쳐플랜트 조건 에서 굳지않은 콘크리트의 기초물성 및 경화 콘크리트의 압축강도를 평가하였다.
대상 데이터
- 검토대상 구조물은 Bottom Center와 Roof 구조물이며 현장개요 및 현장모습은 [표 1] 및 와 같다.
- 대우건설은 친환경 콘크리트 기술과 관련하여 국내 최초로 실용화에 성공하였으며 이 기술은 2010년 1월 매일경제를 비롯한 40여 언론사에 홍보 되었다<그림 1참조>. 적용 사례로, 송도푸르지오 현장 기초콘크리트 2만4천m3에 적용하여 약 1,900톤의 이산화탄소를 절감하였으며, 이는 소나무 69만 그루가 1년 동안 흡수하는 양으로 계산된다. 현재 10곳의 현장에 적용완료 하였으며 5곳의 현장에 적용 예정 중에 있다.
- 적용 사례로, 송도푸르지오 현장 기초콘크리트 2만4천m3에 적용하여 약 1,900톤의 이산화탄소를 절감하였으며, 이는 소나무 69만 그루가 1년 동안 흡수하는 양으로 계산된다. 현재 10곳의 현장에 적용완료 하였으며 5곳의 현장에 적용 예정 중에 있다. 본 고에서는 그 중 LNG 저장시설에 적용하기 위해 검토된 사례를 소개하고자 한다.
성능/효과
- 1), 3), 7) 친환경(저탄소) 콘크리트란 “콘크리트 제조 시 산업부산물을 다량 사용함으로서 시멘트 사용량을 최소화 하여 탄소 배출량이 저감된 콘크리트”라고 정의하고 있다.2), 4) 본 고에서 소개할 친환경 콘크리트는 기존 매스콘크리트 대비 동등 이상의 경제성으로 수화열 저감 및 조기강도 등 품질측면에서 우수한 성능을 발현한다.
- 평가결과, 먼저 Bottom Center의 친환경의 경우 기존 대비 초기 및 28일 재령에서 높은 압축강도 발현을 나타내었고, 장기재령에서는 유사한 결과로 나타났다. 또한, Roof의 경우는 반대경향으로 나타났는데, 기존배합이 초기재령 및 28일 재령까지 높은 강도발현을 나타내었고 장기재령에서는 유사한 결과로 평가되었다.
- 또한, 공기량의 경우에는 Bottom Center의 경우 4.9%, Roof의 경우 3.5%로 평가되어 목표로 하였던 공기량 범위를 모두 만족하는 것으로 나타났다.
- 또한, 공기량의 경우에는 Bottom Center의 경우 기존 4.9%, 친환경 4.0% 로 평가되었고, Roof의 경우 기존 5.0%, 친환경 3.7%로 평가되어 목표로 하였던 공기량 5.0±1.5 % 범위를 모두 만족하는 것으로 나타났다.
- 또한, 압축강도 측면에서도 관리재령에서 설계기준강도 이상을 만족하는 것으로 평가되어 현장적용에 적합한 것으로 확인되었다.
- 실험결과, 먼저 슬럼프의 경우 Bottom Center는 170mm로 평가되었고, Roof는 110mm로 나타나 목표로 하였던 ±25mm를 만족하는 것으로 평가되었다.
- 실험결과, 먼저 슬럼프의 경우 Bottom Center는 기존 140, 친환경 155mm으로 평가되었고, Roof의 경우 기존 120, 친환경 110mm로 나타나 모든 배합에서 목표로 하였던 ±25mm를 만족하는 것으로 평가되었다.
- 즉, Bottom Center 및 Roof 모두 28일 재령에서 설계기준 강도를 상회하여 관리재령에서 설계기준강도를 만족하는 것으로 평가되었다.
- 즉, 배쳐플랜트 적용에 따른 굳지않은 콘크리트의 유동성 및 공기량 확인결과 모두 적합한 것으로 평가되었다.
- 이온의 확산을 방지하였기 때문인 것으로 분석된다. 즉, 친환경 콘크리트의 경우 기존 콘크리트 대비 해양환경의 염소이온 침투저항성능에서 우수한 것으로 평가되었다.
- 친환경 콘크리트는 굳지않은 콘크리트의 물성, 경화콘크리트의 압축강도 및 내구성에서 기존 콘크리트 대비 동등이상인 것으로 평가되었다. 또한, 배쳐플랜트 및 현장 적용성 측면에서도 적합한 것으로 평가되어 향후 매스콘크리트 구조물의 친환경화 및 품질향상 기술로 활용 가능할 것으로 예상된다.
- 평가결과 Bottom Center 및 Roof 모두 28일 재령에서 설계기준 강도를 만족하는 것으로 나타나 현장적용에 적합한 것으로 평가되었다.
- <그림 7 및 8>은 기존 및 친환경 콘크리트의 재령별 촉진 중성화 실험 모습 및 결과를 나타낸 것이다. 평가결과 기존 콘크리트와 친환경 콘크리트의 중성화 깊이는 유사한 것으로 나타났다.
- <그림 4>는 기존 및 친환경 콘크리트의 재령별 간이수화열 온도이력을 나타낸 것이다. 평가결과 먼저, Bottom Center 기존배합의 경우 시간이 경과함에 따라 온도가 상승하기 시작하여 약 29시간 후 35.6℃의 최고온도를 기록하였고, 친환경 콘크리트는 37시간 후 35℃의 최고온도로 나타나 최고온도 및 최고온도 도달시간 측면에서 온도균열 발생저감에 우수할 것으로 예상된다.
- <그림 5 및 6>은 기존 및 친환경 콘크리트에 대한 재령별 염화물 침투저항 특성을 나타낸 것이다. 평가결과 모든 재령에서 친화경 콘크리트의 경우가 작게 평가되어 염화물 침투저항성능이 우수한 것으로 나타났다.
- 평가결과, 먼저 Bottom Center의 친환경의 경우 기존 대비 초기 및 28일 재령에서 높은 압축강도 발현을 나타내었고, 장기재령에서는 유사한 결과로 나타났다. 또한, Roof의 경우는 반대경향으로 나타났는데, 기존배합이 초기재령 및 28일 재령까지 높은 강도발현을 나타내었고 장기재령에서는 유사한 결과로 평가되었다.
후속연구
- 친환경 콘크리트는 굳지않은 콘크리트의 물성, 경화콘크리트의 압축강도 및 내구성에서 기존 콘크리트 대비 동등이상인 것으로 평가되었다. 또한, 배쳐플랜트 및 현장 적용성 측면에서도 적합한 것으로 평가되어 향후 매스콘크리트 구조물의 친환경화 및 품질향상 기술로 활용 가능할 것으로 예상된다.
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