서언
타설 된 콘크리트의 표면 양생과 관련하여 양생의 정의 및 개요, 표면 양생의 순서와 시기, 양생 방법과 재료에 관하여는 전 기술강좌 제 227~229회와 같다. 또한, 양생용 버블시트와 관련하여 버블시트의 개발, 동절기용 2중 버블시트, 하절기용 백색 1중 버블시트는 230~232회를 참조한다. 이번 강좌에서는 동절기용 2중 버블시트에 더욱 향상된 형태로 새롭게 개발된 광발열 단열시트에 대하여 소개한다.

개발 배경
전 세계적인 산업기술 발전은 섬유산업이라고 하여 예외일 수 없다. 즉, 종전의 섬유는 단순히 보온과 같은 물리적 기능만이었지만, 여기서 탈피하여 미적인 측면과 함께 새로운 기능성을 부여하는 측면으로 변화하고 있다. 국내의 섬유산업에서도 원사 소재개발 및 후 가공기술을 접목하여 단열 보온성을 넘어 신개념의 발열성까지도 발전하고 있다.
발열 원리로는 광발열 섬유, 체열반사 섬유, 흡습발열 섬유, 생체활성화 섬유 등이 있고, 발열 섬유로는 공기층형성 방법, 반사층형성 방법, 태양광흡수 방법, 흡착열 방법, PCM(Phase change material) 방법 등이 있다. 이 중에서도 특히 광발열 섬유로서 태양광을 흡수하는 방법은 금속화합물 중 태양광의 흡수율이 우수한 탄화지르코늄 등의 소재를 사용하는데, 의복에 조사된 태양광을 효과적으로 흡수하여 의복 자체의 온도를 올리는 방법이다.
따라서 이와 같은 섬유에서 개발한 기술을 콘크리트 양생용 광발열 단열시트의 개발에 도입하였는데, 기존의 2중 버블시트 중 한면을 금속산화물, 탄소화합물, 열전도성고분자 및 광촉매를 이용하여 태양광 등의 빛을 받으면 열에너지로 변환하는 필름을 붙여서 <사진 1>과 같은 개발품을 완성하게 되었다.

<사진 1> 광발열 단열시트의 제조

성능 입증 실험
(1) 실험계획 및 방법
콘크리트 양생용 광발열 단열시트의 효과를 입증하기 위하여 실험실에서 광원 및 시트조합, 광원별 소재 치환율 등 각종 실험으로 얻어진 결과로부터 Mock-up 실험을 진행하였는데, 그 실험계획은 <표 1>과 같다.

< 표 1 > Mock-up 실험계획

*최하단부에 광발열 시트 사용

실험은 건설공사 현장의 아파트 슬래브를 모사하여 1,200×1,200×210mm 크기의 거푸집에 25-24-150 레미콘을 주문하여 타설하였다.

(2) 실험 결과 및 분석 
모의 시험체의 3일인 72시간 동안의 온도기록은 <그림 1>과 같다.

<그림 1> 재령경과에 따른 온도이력

먼저, 본 실험은 초여름에 실시되어 평균 외기온은 30℃ 정도이었는데, 타설된 콘크리트의 외기 노출인 경우는 평균 38.2℃(최고 49.3, 최저 30.8℃)를 나타내었다. 반면, 양생재로 비닐, 1중버블시트, 2중버블시트 순으로 높았고, 광발열 단열시트인 경우가 더욱 높았는데, 최하단부에 광발열 소재를 PE 필름에 25% 치환한 2중 버블시트의 경우(2중 광발열 단열시트)는 평균온도 48.5℃(최고 65.5, 최저 31.8℃)로 가장 우수한 열 보전 특성을 보였다.
<표 2>는 양생시트 종류 변화에 따른 모의부재에서 코어 채취 후 압축강도 시험한 결과이다. 압축강도는 양생온도에 비례하는 경향으로 2중 광발열 단열시트를 3일간 설치한 경우에서 노출인 경우보다 7일은 114.8%, 28일은 108.5% 양호한 강도 발현 경향을 나타내었다.

< 표 2 > 압축강도 특성

결언
이번 강좌에서는 한중 콘크리트 시공 시 콘크리트 양생용 단열시트로서, 기존의 2중 버블시트 최하부에 광발열 소재 25%를 PE 필름에 처리한 광발열 단열시트에 대하여 소개하였다. 개발된 시트는 실험실 실험, Mock-up 실험을 거쳐 현장적용도 완료한 상태인데, 한중환경에서 기존의 콘크리트 양생용 2중 버블시트보다 태양광에 의해 평균기온으로 2℃ 정도 슬래브 구조체의 온도가 상승하는 결과를 얻을 수 있었다. 특히 개발품은 기존의 2중 버블시트보다 우수한 성능이지만, 가격 면으로는 동일한 가격에 공급이 가능 하다고 함에 우리나라 겨울철 한중시공에서 효과적으로 활용될 수 있기를 기대한다.

<참고문헌> 이승민; 콘크리트 양생용 광발열 단열시트의 개발 및 현장적용성 평가, 청주대 박사학위논문, 2025, 8