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해안이나 항만, 해양 등에 건설하는 구조물 공사는 해수에 의한 철근 부식, 파도나 해풍으로 인한 손상이 발생하기 쉽다는 환경적 특성을 가지고 있습니다. 이 때문에 육상에서 사용하는 일반 콘크리트와 달리 염화물에 대한 내구성과 강도가 높은 재료를 사용해 별도의 콘크리트를 제작하는데요. 이렇게 만들어진 콘크리트가 바로 ‘해양 콘크리트’입니다. 해양 콘크리트는 재료와 배합, 시공에 이르기까지 모든 과정에 걸쳐 각별한 주의가 요구되는 만큼, 국토교통부의 콘크리트 표준시방서 중 해양 콘크리트((KCS 14 20 44)에 규정된 지침을 따라야 합니다.

흔히 바다와 인접한 해양 도시의 모습을 떠올릴 때 빠지지 않는 풍경들이 있습니다. 육지와 바다를 잇는 길게 뻗은 다리, 거대한 테트라포드가 쌓여있는 해안가, 방파제와 도크, 선박용 정박 시설에 이르기까지 다양한 콘크리트 구조물들이 바로 그것입니다. 이외에도 수많은 콘크리트 구조물들이 바다와 그 주변을 둘러싸고 있는데요. 염분이 많은 바다의 특성을 고려할 때, 바닷속에 깊이 잠겨있는 다리 아래의 콘크리트 구조물이나 해저 터널, 일년 내내 해풍과 파도의 영향을 받을 수밖에 없는 바닷가 인근의 구조물들은 어떻게 이러한 환경을 견딜 수 있는 것일까요?

보통 해안이나 항만, 해양 등에 건설하는 구조물 공사에서는 일반 콘크리트와는 다른 특수한 콘크리트를 사용하는데요. 이는 해수에 의한 화학적 작용으로 인해 철근 부식이 일어나거나, 파도 및 해풍으로 인해 마모 또는 충격이 발생하는 등 육상에서 사용하는 일반 콘크리트에 비해 여러모로 손상되기 쉬운 조건을 가지고 있는 만큼, 염화물에 대한 내구성이나 강도가 높은 재료를 사용해야 하기 때문입니다. 이렇게 만들어진 콘크리트를 ‘해양 콘크리트’라고 하는데요. 재료는 물론 배합 비율과 시공에 이르기까지 전 과정에 걸쳐 해양 환경에 최적화된 방식으로 제작되어 염분이 많은 바다에서도 끄떡없이 견딜 수 있는 것입니다. 

먼저 해양 콘크리트를 제작할 때 주재료인 시멘트는 수화열이 적고 내구성이 강한 시멘트(보통 포틀랜드 시멘트나 중용열 포틀랜드 시멘트에 플라이 애시, 고로슬래그 미분말 등의 혼화재료를 혼합함)를 주로 사용하지만, 해수에 의한 침식이 극심한 경우에는 폴리머 시멘트 콘크리트 등으로 대체해 사용할 수 있습니다. 골재는 깨끗하고 단단한 것을 쓰되, 내마모성과 내동해성(동결 융해에 저항하는 정도)과 함께 알칼리 골재 반응을 일으킬 수 있는 가능성에 대해 충분한 검토가 이루어져야 합니다. 강재는 KS D 3504, KS D 7002 등의 내식성 철근을, 혼화제는 내구성과 수밀성을 크게 향상시키는 AE제(Air Entraining Agent), 감수제 등을 사용합니다. 

배합 방식 역시 해양 콘크리트에서 매우 중요한 부분을 차지하는데요. 먼저 물과 시멘트의 비율(W/B)은 교량을 지탱하는 바닷속 콘크리트 구조물과 같은 해중 현장 시공일 경우에는 50% 이하, 그 외 해상 현장 시공일 경우에는 45%를 유지합니다. 이는 일반 콘크리트보다 시멘트 중량 대비 단위 시멘트량을 크게 한 것으로, 염류의 화학적 침식 및 강재 부식에 대한 저항성과 내구성을 높이기 위한 방법 중 하나입니다. 다만 단위 시멘트량이 너무 크면 얇은 단면과 두꺼운 단면일 경우 각각 건조 수축과 수화열에 의한 온도 응력으로 인해 콘크리트 균열이 발생할 가능성이 커지므로 주의가 필요합니다. 배합에 사용되는 물은 기름이나 산, 유기물 등 어떠한 유해물도 함유되지 않은 깨끗한 물이어야 하며, 이렇게 만들어진 해양 콘크리트의 공기량은 3~6% 정도가 가장 적당합니다.

재료와 배합 과정을 거쳐 완성된 해양 콘크리트로 이제 다양한 해양 구조물들을 시공하면 되는데요. 이때 구조물에 이음부를 두게 될 경우 심각한 성능 저하가 발생할 수 있습니다. 특히, 만조 시 수위를 기준으로 위로 0.6m, 간조 시 수위를 기준으로 아래로 0.6m 사이에는 시공 이음이 생기지 않도록 각별한 주의가 필요합니다. 수중에서 콘크리트를 타설하는 만큼 철저한 관리가 요구되는데요. 콘크리트가 충분히 경화되기 전에 해수에 의해 씻겨나가면 몰탈 부분이 유실되는 등의 피해가 발생하기 쉽습니다. 특히, 고로 슬래그 시멘트 등의 혼합시멘트를 사용하는 경우 설계기준 압축강도의 75% 이상이 확보될 때까지 해수에 직접 닿지 않도록 충분한 보호 기간을 확보하는 것이 중요합니다. 

해양 콘크리트 구조물은 시공이 완료된 후에도 수중 내 재료 유출은 없는지, 또 구조물 형성에 따른 환경적 변화는 없는지 꼼꼼히 살피고 확인해야 합니다. 콘크리트 구조물이 해양 오염을 일으키거나 생태계에 나쁜 영향을 미쳐서는 안 되기 때문입니다.