콘크리트 강도… ‘초음파+IoT’ 기술로 관리한다

[공학저널 전찬민 기자] 건설작업 공정과 안전 확보에 있어 콘크리트의 강도는 매우 중요하다. 하지만 콘크리트의 양생정도, 즉 강도는 육안으로 확인이 불가능하기 때문에 다양한 방법으로 강도 측정이 진행되고 있으며, 최근에는 초음파를 활용한 측정방법이 토목구조물뿐만 아니라 건축구조물에도 활용되고 있어 주목을 받고 있다.

콘크리트 강도를 측정하는 신뢰성이 높은 방법으로는 코어를 채취해 코어 측정을 하는 방법 등이 있지만 이 같은 경우 코어 채취로 인한 콘크리트 구조물의 국부 손상과 코어채취 부위의 보수 등의 한계가 따르고 있다. 이로 인해 현재 사용되고 있는 구조물 또는 양생 중인 구조물에 대해서 적용하기 힘들다는 단점이 있다.

비파괴 시험방법으로는 건설 현장의 콘크리트 강도 관리가 품질실의 공시체가 아닌 실제 현장 콘크리트 강도 확인을 위해 그 동안 슈미트해머 또는 콘크리트 수화열을 측정해 계산하는 방식 등이 활용되고 있다. 하지만 이러한 방식은 운영에 많은 비용과 시간이 소모되고 측정 값 신뢰도가 낮은 한계가 따른다.

이러한 기존 콘크리트 강도 측정의 한계를 해결하고자 초음파센서를 활용해 강도를 측정하고 IoT 기술을 활용해 해당 측정값을 전용 모바일 앱을 통해 시각화하는 기술이 개발돼 이목을 끌고 있다. 이 기술은 현재 콘크리트의 강도를 직관적으로 보여주는 기술로 신뢰성이 높다고 평가받고 있다.

기존에 교각이나 대형 구조물 등의 토목현장에 국한돼 활용돼 온 초음파 경화센서는 현재 건설현장에 적용이 가능하도록 한국건설기술연구원과 ㈜선진알씨에스가 협업해 연구를 수행하며, 활용성을 한 단계 끌어올리고 있다.

한국건설기술연구원이 개발한 ‘콘크리트 건축물 시공자동화를 위한 거푸집 탈형강도 판별 시스템’은 초음파 센서를 활용한 콘크리트 강도 측정법으로 교량 등의 대규모 토목 공사용으로 개발됐으며, 다양한 토목현장에서 그 정확성이 검증된 기술이다.

이러한 검증된 기술을 기반해 건축용으로 개량·적용하고 선진알씨에스가 보유한 IoT 기술의 다중센서 포트와 전용 앱을 통해 연동시켜 콘크리트 강도 정보가 실시간으로 작업자 IT 단말기에 직관적으로 통보해 주는 기술로 고도화시켰다.

이에 따라 IoT 기술과 건설자재의 결합으로 콘크리트 시공이 널리 쓰이고 있는 현재 건설현장 안전관리에 혁신적인 패러다임을 불러일으킬 것으로 기대를 모으고 있다.

선진알씨에스 구정모 대표이사(사진)는 “콘크리트의 양생 정도는 기후와 온도에 따라 그 정도의 차이가 있기 때문에 ‘며칠이면 충분히 양생됐다’고 콕 집어 장담 할 수 없는 부분”이라며 “건설기술연구원과 선진알씨에스가 개발한 기술이 건설 현장에 보편적으로 사용이 된다면 수치적으로 확보된 콘크리트 강도를 기반으로 공정관리뿐만 아니라 안전 확보에 기여할 수 있다”고 말했다.

그는 이어 “중대재해처벌법이 시행된 작금의 시기에 사고발생을 미연에 방지해 사고발생 처리비용, 품질저하에 따른 보수비용 절감과 효율적인 공기 관리에도 일조할 것”이라며 “연구종료 후 2030년 까지 국내시장 2% 정도의 점유를 목표로 해 직접적으로 963억원, 간접적으로 46억원 정도의 경제효과를 예상하고 있다”고 덧붙였다.

한편, 선진알씨에스는 초고층 건축물 외벽 공사에 사용되는 건설용 클라이밍 시스템 보편화를 통해 건설 사망사고의 60% 이상을 차지하는 추락 사고를 예방하고 업계 최초로 클라이밍 시스템에 IoT 센싱 기술을 도입해 스마트건설 시대를 선도하고자 기술개발에 매진하고 있다.

클라이밍 시스템은 가이드 역할을 하는 레일을 유압으로 상승시켜 안전하고 빠르게 시공 할 수 있도록 도와주는 인양 시스템으로 독일, 오스트리아 등 해외에서 국내 보급된 제품이기 때문에 비용이 높아 제2 롯데월드 같은 초고층 건축현장에 한정적으로 활용돼 왔다.

또한 현재 국내 건설 현장은 20층 이하는 재래식 공법을, 50층 이상은 클라이밍 시스템을 사용하고 있지만 이 중간층은 재래식을 사용하기에는 위험성이 높고 클라이밍 시스템을 사용하기에는 비용이 높아 두 가지 중 하나는 포기하는 것이 현실이다. 이에 선진알씨에스는 국내 건축물의 대다수를 차지하는 50층 이하로 설계 기준을 낮춰 비용 절감에 집중해 이 중간층에 특화된 클라이밍 시스템을 출시하며 공략에 나서고 있다.

선진알씨에스는 지난해 현대엔지니어링 신림동 아파트 재건축 현장과 HN그룹 청라 에코스타 신축현장 2곳의 마감현장을 잘 마무리하고 올해에는 현대건설의 구리/갈매 스칸센 신축 현장의 골조 현장의 납품을 앞두고 있다.

구 대표는 “창업 당시에는 상대적으로 진입장벽이 낮은 마감 현장으로 시작했지만 끊임없는 기술개발의 노력을 통해 3년만에 외연을 확장해 골조현장에서도 믿고 사용할 수 있는 제품을 제작하고 있다”며 “전국 모든 건설현장에서 선진알씨에스의 제품과 기술력을 사용하게 될 미래를 바라보고 현재까지도 기술개발에 몰두하고 있다”고 말했다.

그는 이어 “안전이라는 말은 수십 번, 수백 번 반복해도 항상 부족한 부분”이라며 “선진알씨에스의 기술력으로 안전을 넘어 완전한 현장, 그리고 온전한 작업자의 시대가 오기를 기대하고 있다”고 덧붙였다.