서언
최근에는 국가기관 등에 민원을 제기하는 경우가 많아졌다고 한다. 이 중에는 충분한 지식을 갖고 올바른 사항을 지적하는 경우도 있겠지만, 개중에는 잘못된 선입관으로 트집을 잡는 경우도 있다고 한다. 이번 강좌에서는 국가기관에 제기된 무리한 민원이 학회로 의뢰되어 본인이 답을 한 경우로서, 그중 콘크리트의 색과 콘크리트의 품질에 대하여 소개해 보고자 한다.

민원으로 답변을 요청한 사항
▶ 민원인의 주장    
    ㅇ 보통 레미콘은 배합설계서에 따라 배합을 하게되며, 어두운색의 콘크리트는 시멘트에 비해 모래가 다량 혼합되었기 때문
    * 콘크리트 색상에 영향을 미치는 것은 모래, 시멘트이며, 시멘트는 주로 회색임
    ㅇ 또한, 양생 등 과정에서도 기준을 지키지 않음으로서 어두운 색을 낼 수 있고, 이는 콘크리트 강도 및 내구성에 영향을 미칠 수 있음
    - 품질관리 측면에서 시방기준을 준수하여야 하나, 이를 지키지 않고 배합(시멘트량을 줄이고, 모래량 늘림) 잘못에 따른 것으로 보임
    * 예, 서울 동대문 프라자(DDP) 벽면이 검은색을 띠고 있음 
< 기타 사항은 생략함 >    
▶ 검토 요청사항    
    ㅇ 콘크리트 표면 색상 관련, 어두운색을 띠는 것은 모래량이 과다 투입되어 생기는 현상인지, 콘크리트 색상이 강도(내구성)와 연관성이 있는지 검토 요청 드림    

회신 사항
(1) 원재료
콘크리트의 색은 일반적으로 사용하는 골재 및 시멘트에 의하여 영향을 받는데, 굵은골재보다 잔골재, 그리고 골재보다는 시멘트의 영향이 크다.

1) 시멘트 및 혼화재료
시멘트의 색과 관련하여, 먼저 화학성분으로는 Fe2O3, MgO, TiO2, Mn2O3, Cr2O3가 색에 영향을 미치는데, 함유량과 연관지어 보면 Fe2O3와 MgO가 제일 많아서 이와 같은 성분이 많으면 짙은색을 나타낸다. 이중 Fe2O3는 광물조성으로 C4AF (4CaO·Al2O3 ·Fe2O3: Felite) 상태로 존재하는데, C4AF는 간극질로서 강도에는 영향이 적다. 즉, 색이 진하다고 시멘트의 강도가 큰 것은 아니다. Fe2O3 양을 절대적으로 없앤 백시멘트의 경우 회색의 보통 포틀랜드 시멘트보다 품질이 못하지 않다는 것으로부터 증명될 수 있다. 또한, MgO의 경우도 함유량이 많으면 짙은색을 나타내는데, MgO 양이 많으면 클링커 중에 유리 마그네시아(Periclase)로 남게 된다. 따라서 이와 같은 성분은 시멘트 수화반응 시 서서히 팽창하여 균열을 유발하여 안정성을 해치는 요인으로, 다량의 MgO에 의한 짙은 색은 강도에 절대적으로 불리하다.
시멘트 소성 온도와 관련하여서는 1824년 Joseph Aspdin(죠셉 아스프딘)이 현대적인 시멘트를 제조할 때에는 현재보다 소성 온도가 낮아(1200℃ 이하) 담황색을 띠어 포틀랜드 지역에서 산출되는 대리석의 색을 닮아 포틀랜드 시멘트라고 이름을 붙였던 것으로부터 색과의 연관성을 알 수 있다. 그러나 현재에는 1450℃ 전후로 소성되어 흑회색을 나타낸다. 최근에는 시멘트 회사 간에 약간의 색깔 차이를 나타내는 것도 보고되고 있는데, 이는 소성 온도 차이라기 보다는 원료 성분 및 첨가물 차이에서 오는 것으로 시멘트 소성 온도 및 화학성분의 관점에서 색깔과 강도 간에는 거의 영향이 없다.
혼화재료로서 먼저, 화학 혼화제는 매우 소량의 액체인 경우가 많아 색과는 무관하다. 광물질 혼화제는 사용량 많아 색깔에 영향을 미칠 수 있다. 먼저 고로슬래그 미분말의 경우는 백색을 띠므로, 이 양이 많아지면 콘크리트 색은 희게 된다. 플라이애시는 양질인 경우는 백색을 띠지만, 미연소 탄소가 많아지면 검정색을 나타내는데, 요즈음 우리나라에서 유통되는 플라이애시는 시멘트와 유사한 회색을 띠고 있다. 그런데 최근에는 고로슬래그 미분말과 플라이애시를 혼합하여 사용하는 경우도 있는데, 콘크리트의 색깔로부터 혼화재 사용량 및 품질을 추측하기는 어려운 실정이다.

2) 골재
골재의 색은 암석을 구성하는 성분에 의하여 좌우된다. 예로 화강암일지라도 석영, 장석, 백운모 등의 경우는 무색 내지 백색을 나타내고, 흑운모, 각섬석, 휘석은 흑색 내지 암색을 나타낸다. 기타 골재의 색상은 암석에 함유된 금속 산화물에 의해 표 1과 같이 다양한 색을 나타낸다.
그러나 콘크리트용 골재의 경우 KS F 2527(콘크리트용 골재)의 품질규정을 만족하는 경우는 보통강도 영역에서 골재의 색은 거의 강도에 영향을 미치지 않는다.

(2) 콘크리트 배합 및 시공

1) 배합
콘크리트 배합으로 제일 중요한 것은 물과 시멘트의 비(W/C)이다. W/C가 작으면 고강도가 되는데, 이때는 배합상 시멘트가 많이 들어감에 따라 고강도일수록 치밀한 조직에 짙은색을 띠는 경우가 많다. 또한, 배합사항으로 잔골재율(S/a)이 있는데, S/a가 크면 전체 콘크리트의 골재 중 잔골재가 많이 들어가는 것으로 잔골재 색의 영향이 크고, S/a가 작으면 굵은골재가 많이 들어가는 것으로 굵은골재 색의 영향이 크다. 

2) 시공
콘크리트 시공요인과 색의 관련으로 플라이애시, 고로슬래그 미분말 등 혼화재 사용 시 충분히 혼합되지 않은 상태에서 타설하고 나면 희고 검은 얼룩이 생길 수 있다. 그러므로 콘크리트 생산에서 시멘트에 광물질 혼화재를 이용할 경우는 평소보다 2배 이상 혼합시간을 늘려 주어야만 한다.
양생과 색의 관련은 일반적으로 콘크리트가 건조되면 밝은색, 함수 및 습윤상태에는 짙은색을 나타낸다. 또한, 콘크리트 내부를 통과한 물이 콘크리트 표면에서 건조되면 백화가 발생하여 흰색을 나타내기도 한다.

<표 1> 금속 산화물에 의한 색

결언
이상에서는 콘크리트의 색과 연관되는 원재료와 배합 및 시공에 대하여 고찰해 보았다. 일반적으로 고강도 콘크리트인 경우는 표면조직도 치밀하고 분체량이 많아 짙은색을 나타내는 경향이 있기는 하지만, 전반적으로는 콘크리트 색깔에 영향을 미치는 요인이 너무 많아 단순히 콘크리트의 한 특성인 색만 가지고 콘크리트의 압축강도, 내구성 등 품질을 논하기는 곤란함이 있다.
즉, 민원인이 지적한 모래가 다량 혼합되어 어두운색, 양생이 안되어 어두운색은 편향된 경우의 민원으로, 결국 콘크리트의 색상은 강도 및 내구성에 크게 영향이 없는 것임을 이해해 주길 바란다.