UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

 

안녕하세요

오늘은 UHPC에 대해서 내용을 공유할 까 합니다.

UHPC는 보통 초고성능 콘크리트라고도 하고 언론매체에 따라 수퍼콘크리트라고도 하는 데

아주 예전에 철만큼 강한 콘크리트라고 신문에서 나오기 시작하면서

그런게 있구나 하는 정도였는 데 좀 더 관심을 가지게 되었던 때가 

서울식물원 온실 구조체 때문에 김찬중 건축가님을 알게 되면서 좀 더 관심을 가지게 되었습니다.

제가 서울식물원 온실 구조체의 설계변경에 관여하게 되면서 그때 관련된 내용은 

아래의 블로그를 확인해 보시면 참고가 되실 듯 합니다.

 

https://blog.naver.com/hansol9596/223409938608

서울식물원 온실구조체 신축공사(계룡건설)

 

서울식물원 온실 구조체에 처음에 장경간 보에 철근콘크리트 구조로 되어 있는 상태에서

이게 가능한가 하는 의구심에서 김찬중 건축가라는 분이 어떤 분인가 탐색하는 과정에서 

 

UHPC를 더 알게 되었던 것 같습니다.

보통 구조기술사 시험이나 시공기술사 시험의 1교시 서술형 문제로나 나올 때 알던 

 

UHPC를 김찬중 건축가분이 실제로 이를 이용하여

건축디자인에 많이 적용하시는 모습이 무척 고무적이다라고 느끼던 때였습니다.


UHPC는 Ultra High Performance Concrete의 첫글자만 따온 글자인데 한국말로 옮기면 

 

초고성능 콘크리트 정도로 번역됩니다.

이 UHPC는 콘크리트라는 입장에서 볼 때 초고강도, 고내구성, 고유동성, 고인성 특성을 

 

모두 갖춘 콘크리트이니까 

딱봐도 가격이 비쌀 거 같다는 생각이 듭니다.

실제 저는 연구실에서나 접해봤 지 이걸 가지고 현장에 적용해본 적은 없습니다.


UHPC는 강도기준에 따라 다르지만 보통 일반콘크리트 강도의 5배에서 8배 정도에 해당되는 

 

우수한 역학적 성질을 가지고 있습니다.

(압축강도 200MPa, 인장강도 15MPa, 휨강도 35MPa/ 탄성계수는 일반콘크리트의 2배)

가장 특징 중 하나가 구조체 자체로 사용될 때 철근없이 콘크리트만으로 

 

구조체를 구성할 수 있다는 것이 특징입니다.


내구성 측면에서는 강섬유로 보강되기 때문에 시멘트경화체의 조직이 치밀하여 

 

열화인자의 침입이 어렵고 

그래서 염해저항성과 탄산화(중성화), 동결융해에 강한 측면이 있습니다.

또한, 고유동성 성질도 가지고 있어 반응성 분체(RPC)와 고성능 감수제의 역할도 할 수 있습니다.

마지막으로 강섬유 보강에 따른 연성거동도 증가하여 인성측면에서 고인성의 성격을 띄기도 합니다.


재료는 시멘트, 잔골재, 물로 기본재료로 구성되고 여기서 굵은 골재는 사용되지 않는 특징이 있습니다.

결합재로는 플라이애쉬와 슬래그 미분말이 사용되고 혼화제로는 

 

실리카퓸과 고성능 감수제로 사용됩니다.

그리고 강섬유와 충전재로 같이 섞어서 만듭니다.


배합순서는 건비빔을 한 10분 정도하고 물과 고성능감수제를 섞어서 10분 정도 배합을 합니다. 

그리고 강섬유 자동분산을 약 5분간하고 습윤양생을 24시간 정도 시행합니다. 

그 다음 중요한 것은 1일에서 2일간 고온중기 양생하는게 중요합니다.


UHPC사용에 유의사항은 성분량에 따라 민감함으로 철저한 품질관리가 선행되어야 한다는 것입니다.

그리고, 높은 강도로 인해 단면축소를 할 수 있어서 사용성(진동, 처짐) 설계 요주의가 필요합니다.

또 폭렬에 대한 대비책이 특별하게 생각나지는 않지만 초고강도 콘크리트다 보니 화재 발생할 경우, 

폭렬 현상에 대비해 조치가 필요한 것은 사실이긴 하나

별도로 따로 조치하지는 않는 것 같습니다.


이렇게 모두 비용 들어갈 일만 있어서 일반적인 건물에는 사용하기가 쉽지 않고

제가 보기엔 김찬중 건축가 같으신 분들이 건축디자인으로서 구현하실 때 

 

종종 UHPC를 사용하시는 것 같습니다.


제 개인적인 생각에 건축디자인을 구현하기 위해 UHPC를 가장 잘 활용하시는 분은 

국내에서 김찬중 건축가님을 따라갈 건축가가 없어 보입니다.(개인적인 의견입니다.)

더시스탬랩의 홈패이지에서 가져온 사진과 내용으로 UHPC를 사용한 사례를 간략하게 설명하면 

3가지 건축물 정도 될듯한데요.. 

코스모스 리조트의 주요구조체, KEB산업은행 외부마감재,  

 

삼진제약 연구소 외부마감재 정도 될 것 같습니다. 


아래 코스모스 리조트에 대한 내용과 사진은 더시스템랩의 홈페이지에서 인용하였습니다.

여기 내용에 따르면 코스모스 리조트(KOSMOS RESORT)의 주요구조부 

 

일체는 UHPC로 현장타설되었고, 

120mm 두께의 연속적인 나선형 VAULT들이 기본적 형상을 이룬다고

하는 걸로 봐서 육상에서 만들어서 운반한 게 아니고 울릉도 현장에서 제작된 것으로 보입니다.

제가 해군시설장교일때 경험한 울릉도 현장은 레미콘 공장이 하나밖에 없어서 

그 업체가 단가를 부르는 게 값이었던 것으로 보이는 데

이 시공 과정도 들여다보면 우여곡절이 많았을 것으로 보입니다.

혹여나 이 시공과정의 내용들을 더 구체적으로 알게 되면 그때 다시한번 공유해보도록 하겠습니다.

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

두번째는 KEB하나은행의 외벽마감재로 사용된 사례인데 건물외부에 안쪽의 유리면과 

바깥쪽의 UHPC 모듈로 구성하고 그 사이를

이중외피 공간으로 설정하여 에너지 관리를 효율화함과 동시에 

 

테라스 공간으로 사용할 수 있도록 하였고 

공장생산 UHPC모듈은 건물에 부착하는 방식으로 설치했다고 합니다.

138개의 외부마감재로 살아 움직이는 듯한 건물 이미지를 구현하고 

건물 외부에서도 역동적인 인상을 받는 의도로 설치했다고 하네요

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

셋째는 삼진제약 연구소에 외부 마감재로 사용된 경우인데요..

이때 사용된 UHPC는 80mm두께의 UHPC가 사용되었다고 하네요

이 UHPC 외부마감재는 태양광을 차단하고 열부하를 감소시킴과 동시에 간접관의 

실내유입을 유도하고 외부 전경을 내려다 볼 수 있는 효과가 있다고 하네요..

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

 

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집

위 3가지의 UHPC의 활용을 보면, 우선 드는 생각은 공사비가 상대적으로 엄청 비쌀 것 같고,

그래서 구조체 사용보다는 디자인 구현을 위한 마감재 용도에 많이 다양하게 활용될 것으로 보입니다.


오늘은 UHPC의 특징과 건축가 김찬중분이 사용한 사례에 대하여 포스팅해보왔습니다.

많은 건축가 분들도 이러한 사례들을 통해 많은 영감을 얻으셔서 

훌륭한 작품을 많이 남길 수 있는 기회들을 가지셨음 좋겠습니다.

긴 글 읽어봐주셔서 감사합니다.

 

UHPC, 초고성능 콘크리트, 비정형, 건축가 김찬중, 강재거푸집