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일반콘크리트에 비해 5배 이상의 압축강도와 4배 이상 긴 200년 가량의 내구수명을 가진 콘크리트를 말합니다. 콘크리트를 만들 때 특수 나노물질을 섞어 공극(빈 공간)을 최소화하고, 강섬유로 인장력을 강화했기 때문에 일반콘크리트보다 얇지만 더 단단합니다. 공사비는 10% 절감, 탄소배출량은 30% 가량 저감되는 효과가 있어 친환경 소재로 각광받고 있습니다.

콘크리트는 원료를 구하기 쉬워 값이 저렴하고 제작이 용이하기 때문에, 전 세계 구조물의 80% 이상을 차지할 정도로 널리 쓰이고 있습니다. 하지만 강재(가공한 강철)에 비해 수명이 50년 정도로 짧고 여러 다양한 형태의 구조물을 만들기 어렵다는 단점을 가지고 있는데요. 이렇게 부족한 점을 보완하기 위해 탄생한 것이 바로 슈퍼콘크리트입니다. 슈퍼콘크리트는 초고성능 콘크리트(UHPC : Ultra High Performance Concrete)라고도 불리기도 하는데요. 그 동안 세계 각국은 대형화, 고층화, 장대화된 구조물의 건설이 증가함에 따라 일반 콘크리트보다 시공성이나 강도, 내구성 등이 향상된 콘크리트 개발을 위해 치열한 경쟁을 펼쳐왔습니다.

UHPC는 1990년대 프랑스에서 처음 개발되었고, UHPC라는 용어 또한 1994년 프랑스 de Larrard에 의해 처음 사용되었습니다. 국내에서는 한국건설기술연구원(이하 건기연)을 중심으로 2002년부터 UHPC 기술개발을 시작했고, 2007년 본격적인 연구에 착수한 이후 2012년 국토교통부 연구과제로 선정되면서 상용화 작업이 시작되었죠. 이 과정에서 건기연은 일반 콘크리트의 5배 이상의 압축강도, 4배 이상의 내구수명을 가진 UHPC 원천기술을 개발하는데 성공하게 됩니다.

일반 콘크리트보다 훨씬 높은 압축강도와 강한 인장력의 비결은 바로 나노물질과 강섬유입니다. 시멘트, 모래, 자갈을 섞어 만드는 일반 콘크리트는 섞이면서 그 사이에 공간, 즉 공극이 생기는데, UHPC 경우 나노물질(나노 크기의 매우 작은 입자인 나노 실리카)과 강섬유를 넣어 재료 사이의 공간을 최소화했습니다. 공극이 최소화된 만큼 UHPC는 콘크리트를 약하게 하는 유해물질 침투가 적어지면서 강도와 수명도 늘어나게 된 거죠. 여기에 사용하는 재료를 국산화하여 국외 대비 제조비용을 반 이상 절감해 경제성도 높였습니다. 기존 콘크리트 압축강도가 30~40MPa인 반면, UHPC는 80~180MPa정도이기 때문에 더 얇게 지어도 안정적입니다. 또한 단단하기 때문에 구조물에 쓰이는 철근이나 골재 사용량을 줄일 수 있어 원가절감 및 30% 정도의 탄소배출 절감 효과도 있습니다.

국내에 대표적인 UHPC 구조물로는 2017년 세계 최초로 완공된 UHPC 도로 사장교인 춘천대교와 울릉도에 지어진 세계 최초의 비정형 쉘형태의 리조트가 있는데요. 춘천대교는 교량 중에서도 난이도가 가장 높은 사장교였다는 점과 보기 드문 원형탑 구조물을 구현해냈다는 점에서 세계 건축업계의 주목을 받기도 했습니다. 울릉도의 리조트는 UHPC를 사용해 일반 콘크리트로 구현이 안 되는 굴곡을 만들어내며 국내 최초로 철근을 사용하지 않고 만들어진 건축물로 기록을 남기게 되었죠.

건설기초소재 전문기업인 삼표도 친환경 콘크리트 신소재로서 건축물의 가치를 높이는 UHPC에 주목하고 있는데요. 2020년 4월에는 현대엔지니어링과 ‘UHPC를 재료로 한 비정형 건축물 건설기술’을 공동 개발하여 실물 크기 구조물을 시공해 기술력을 검증 받았으며, 같은 달 삼표기술연구소와 삼표피앤씨, 현대엔지니어링 공동연구를 통해 ‘고성능 건축용 컬러 PC마감재’ 구현에 성공하는 등 UHPC 하활용 확대를 위해 연구 개발에 집중하고 있습니다. 또 삼표는 지난 2020년부터 2022년에 걸쳐 아모레퍼시픽, 디크리트 등의 기업들과 협업을 통해 그룹 내 연구소를 통해 개발한 초고성능 콘크리트를 사용하여 업사이클링 벤치 20개를 제작해 종로구에 기부하는 사회공헌활동을 펼치기도 했습니다.

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다양한 건축물의 형태나 색상, 질감 등을 자유자재로 표현해내며 점차 그 영역을 넓혀가고 있는 UHPC. 친환경 콘크리트 소재로 많은 관심과 주목을 받고 있는 UHPC가 앞으로 어떤 건축의 미래를 불러올지, 또 UHPC가 만들어갈 새로운 미래 도시의 모습은 어떨지 궁금해집니다.