FRP 복합신소재의 출현

오피니언l승인2021.05.30l15면

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/지효선 대원대학교 교수

오늘날까지 토목, 건축 분야의 건설공사에는 주로 콘크리트 및 강재 등이 건설 재료로 사용됐다. 그러나 최근 건설 산업이 발전함에 따라 구조물이 대형화되고, 중량과 부식, 내구성 문제로 유지 관리가 중요한 사회문제로 대두되면서 이러한 문제를 해소할 수 있는 FRP 복합신소재(advanced composite materials)를 건설분야에 활용하기 위한 연구가 활성화 되고 있다.

FRP 복합신소재는 경량, 고강도의 특성으로 구조물 자중을 감소시켜 구조물의 대혀화가 가능해 진다. 뿐만아니라 부식이 발생하지 않는 친환경 재료로 내구성이 우수해 기술 선진국을 중심으로 건설분야에 활용되고 있다.

특히, 금속재질 및 콘크리트가 접근하기 어려운 해양구조물의 건설이나 인공섬, 지하도시, 해저도시의 구상에 이르기까지 모든 프로젝트에서 FRP 복합신소재는 구조재로 더욱더 중요한 비중을 차지할 것이 분명하다.

FRP복합신소재 활용/응용사례

FRP 복합신소재가 활용된 산업분야는 우주항공산업 분야를 필두로 설비, 소비재, 내식성 장비, 전기전자, 선박, 자동차, 가정요품 등이다. 최근 FRP 복합신소재는 풍력 블레이드 뿐만 아니라 수상태양광 분야 신재생에너지 및 습윤, 염해 건설분야에도 활발히 응용되고 있다.

특히, 요구조건에 맞추어 역학적 특성을 적절히 조절할 수 있는 융통성이야말로 FRP 복합신소재의 가장 큰 장점이며, 구조물에 요구되는 다양한 조건을 만족시킬 수 있어 그 활용 분야가 증대되는 것은 거역할 수 없는 시대적 흐름이라 할 수 있다.

건설분야에서 FRP 복합신소재는 이미 미국, 유럽 선진국을 중심으로 1990년대부터 교량에 적용됐으며, 국내에서도 2000년대 초반부터 FRP 복합신소재 교량을 축조하였다. 뿐만 아니라 노후 구조물의 보강, 철근의 대체재 등 보수, 보강분야에서도 다양하게 활용되고 있으며, 건설분야에서 FRP 복합신소재의 활용은 대부분 강재의 부식에 따른 구조물의 성능 저하를 최소화 시키고, 부식에 의한 중금속 오염이라는 환경 문제를 해결하기 위함이다. 이러한 이유에서 한국건설기술연구원일 비롯한 여러 연구기관에서도 FRP 복합신소재를 건설분야에 적용하기 위한 연구가 현재에도 지속되고 있다.

특히, 해양 습윤 및 염해 환경에서는 금속재질의 부식에 따른 성능저하가 급격히 발생하므로 단기간내 구조물이 노후화되고, 부식에 따른 해양환경의 중금속 오염이 심각하기 때문에 기술 선진국에서도 해양환경을 중심으로 FRP 복합신소재를 적용해오고 있다.

제언

FRP는 레진과 보강섬유가 함침된 복합재로 과거 수작업에 의해 생산되는 저품질의 제품이 사용되었으나 최근 펄트루젼, 필라멘트 와인딩 등의 제작 기술이 상용화되면서 완제품이 생산되고 있다. 즉, 공장제작으로 완전경화가 이루어진 제품으로 생산되고 있어 미세플라스틱 유출 등에 대한 우려를 잠식시키고 있다. 우리는 이미 여러 경험에 의해 구조물에서 부식으로 인해 엄청난 국가적 손실을 입고 있다는 사실을 알고 있다. 철근을 비롯한 각종 건설 강재는 화학적, 전기적 작용으로 부식이 진행되고 있다. 구조물의 부식방지를 위해서 FRP복합신소재를 적극 활용하는 것은 필수 불가결한 요소이며, 부식에 따른 환경오염을 최소화 하기위해서도 FRP 복합신소재를 적극 활용해야 한다. 마지막으로 FRP 복합신소재를 건설분야에 적용하기 위한 연구가 지속저으로 이어져 우리나라 기술발전과 미래 안전사회를 구축하는 시대적 소명을 감당해야 할 것이다.
 
 


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