(건설타임즈) 김유현 기자= 한국건설기술연구원은 영하 15℃ 혹한 기후 대응을 위한 고성능 콘크리트 시공 기술과 AI 기반의 동절기 시공관리 시스템을 개발했다고 17일 밝혔다.
경기도 북부, 강원도 접경지역에서의 동절기 건설공사는 극한의 온도 조건을 고려해 재료 관리, 콘크리트 타설, 양생 등 철저한 동절기 공사계획 수립이 필요하다. 그러나 일부 현장에서는 동절기에 타설된 콘크리트의 재료 불량, 양생기간 부족 등의 품질관리 문제가 지속적으로 발생하고 있다. 이러한 품질관리 문제 때문에 콘크리트의 적정 강도를 확보하지 못해 인명피해를 포함한 다양한 사고로 이어진다. 또한, 매년 동절기 콘크리트 보온양생 작업 시 갈탄 연료 사용에 의한 일산화탄소 질식 사고가 끊이지 않고 있다
건설연 남북한인프라특별위원회 연구팀은 동절기 충분한 공사 기간 및 품질 확보를 위해 혹한 기후 조건에서도 건설시공이 가능한 ‘고성능 콘크리트 배합 기술’과 에너지 사용량을 최적화시킨 ‘저비용·고효율의 양생 기술’, 콘크리트의 품질관리가 가능한 ‘AI 기반 동절기 시공관리 시스템’을 개발했다.
동절기에 고성능 콘크리트의 초기 강도 향상을 위해 구성 재료 선정과 다양한 역학적 성능 검증 등을 통해 최적의 배합을 도출했다. 국내 최초로 초기 응결 시간을 16% 단축, 콘크리트 타설 후 1일 만에 거푸집 탈형 강도 14MPa(메가파스칼) 이상인 19.6MPa을 확보했다.
동절기 콘크리트의 품질 확보를 위해서는 콘크리트의 보온·가열 양생은 필수적이다. 연구팀은 나노 탄소 기반 재료가 포함된 면상 발열 시트를 활용하여 낮은 전기 공급으로도 높은 열효율을 기대할 수 있는 저전력·고효율 양생 기술을 개발했다. 면상 발열 시트란 얇은 면상의 전도성 발열체 위에 금속 전극을 설치한 후 절연 처리해 면 전체가 발열되는 시트다.
개발된 기술은 기존 공법의 문제점인 국부적인 온도 집중 현상을 해소할 수 있다. 또한 보온양생 시 화석연료를 통한 가열이 필요하지 않기 때문에 일산화탄소 질식 사고를 예방할 수 있고, 이산화탄소 배출이 없기 때문에 탄소중립 기여 효과가 있을 것으로 기대된다. 향후 국내 동절기 공사뿐만 아니라, 몽골, 러시아, 우크라이나, 중국 등의 북방지역으로 기술을 확대 적용해 나갈 예정이다.
AI 기반 동절기 시공관리 시스템은 기상청의 실시간 기상정보를 반영해 예기치 못한 기상변화에 대응할 수 있도록 설계했다. 딥러닝 AI 기술을 기반으로 건설 환경에 최적화된 배합 정보를 제공하고, 외부 온도 및 압축강도와 양생 일정 정보를 제공하여 콘크리트의 품질관리가 가능하다. 또한, 웹 기반으로 개발된 시스템으로 다양한 기기(노트북, PC, 태블릿 및 스마트폰 등)에서 실행이 가능하며, 공간적 제약 문제를 해결했다.
김병석 원장은 “최근 이슈화되고 있는 동절기 콘크리트 공사의 문제점 해결을 위한 핵심 기술을 개발한 것으로, 향후 지자체 등과 협업해 실증사업을 진행할 예정”이라며 “국내 유관 기관, 기업 등에 관련 기술 등을 공유할 수 있도록 노력하겠다”고 밝혔다.
