건설 신소재 ‘컴포지트 복합패널’ 건설산업의 새로운 솔루션 제시

[공학저널 박인교 기자] 모듈러 건축은 공사기간의 단축과 이로 인한 경제적 효과 외에도, 최근 심화되는 환경적, 사회적 이슈로 건설현장의 다양한 고도화의 필요성이 대두되고 있다. 친환경 소재의 사용, 에너지 효율의 극대화, 안전예방 등 건설산업의 전 방위적인 혁신이 요구되는 상황에 맞춰 그 필요성이 증가되고 있다.

전통적인 건설산업의 혁신을 위해서는 특히 신소재를 활용한 모듈러 건축이 미래를 향한 새로운 솔루션이 될 것으로 예상되고 있으며, 신소재의 미래적, 친환경적인 특성을 활용해 상용화와 시장 확대가 가능할 것으로 전망된다.

또한 전 세계 온난화 가스 발생량 중 약 30%를 건설사업이 차지하고 있는 것으로 보고되고 있으며, 친환경적인 소재로의 전환이 가장 시급한 산업 섹터로 분류되고 있다. 이는 모든 산업에서 지구 생태계 보전을 위해 기존 소재의 대체, 다양한 신소재 활용의 시도와 양산화 적용되고 있음에도 불구하고, 건설산업의 특성상 목재, 철근, 콘크리트를 기본으로 하는 핵심소재의 대체재가 개발되지 못하고 있는 산업 환경에 기인하고 있다.

이에 따라 친환경 신소재를 건설분야에 적용해 실용화를 위한 기술 개발과 연구가 활발히 진행되고 있으며, 최근 단일 패널로 세계 최대 수준인 폭 2.7m x 길이 9.0m의 초대형 컴포지트 복합패널(LitePan® – 라이트판)이 모듈러, OSC 시장의 신소재 건축자재로 주목을 받고 있다.

기존 컴포지트의 경우 높은 비용, 대량 생산의 어려움, 부품 제조과정의 복잡성 등의 단점으로 항공기, 스포츠카 등 특수 분야로 사용이 제한돼 있었다. ㈜엑시아머티리얼스는 이런 한계를 극복하고자 대면적 열가소성 컴포지트 개발에 집중했으며, 그 결과 세계 2번째로 열가소성 컴포지트의 상용화에 성공했다.

컴포지트 복합패널의 기본 건축모델을 미국 MIT와 Stanford 대학에서 LCA(환경전과정평가)를 통해 기존 목조주택 대비 40%의 온난화 가스를 줄일 수 있는 신소재 공법으로 확인됐다. 이에 따라 컴포지트 패널의 적용 확대는 건설산업에서도 지구 온난화를 대폭 감소할 수 있는 계기가 될 것으로 예상되고 있다.

컴포지트 복합패널, LitePan®은 단열, 방수 기능과 벽체, 지붕 구성요소로 활용되는 다기능 일체화 복합패널로, 컴포지트 시트, LiteTex®가 표면재로 사용되며, 기본적으로 가등급의 단열재가 심재로 합지돼 샌드위치 패널구조로 생산된다. LitePan®은 열교(Thermal Bridge) 없이 직접 접합되는 체결구조로 시공돼 외기로부터 밀폐된 고효율 단열구조를 구현해 내부 온도유지를 위한 냉난방 기구의 에너지 사용을 줄일 수 있다는 것이 장점이다.

또한 LiteTex®는 VOC (휘발성유기화합물) 발생이 전혀 없는 친환경 소재로, 금속과 달리 부식되지 않아 유해가스가 발생하지 않고, 계절에 따른 신축·팽창이 없어 결로, 곰팡이로 인한 하자와 불쾌감을 유발하지 않는다는 것이 또 다른 장점으로 손꼽힌다. 이를 통해 주거용 건축 외에도 딸기, 버섯 등의 특용작물과 과채류 실내 재배용 스마트팜의 건축소재로도 각광받고 있다.

한편, 건설현장에서 소음, 분진 등 주변 환경 침해의 문제와 이로 인한 민원 사례가 증가하고 있으며, 중대재해처벌법의 시행으로 인한 현장 작업자의 안전예방의 중요성도 매우 커지고 있다.

LitePan®은 컴포지트 복합패널로, 기본적으로 모든 재단이 완료되어 출고되기 때문에, 현장에서의 불필요한 공정이 필요하지 않아 소음과 분진 발생이 현저히 줄어들고, 중량물의 충돌, 진동음이나 금속의 긁히고 연마되는 소음이 발생하지 않는다. 또한 경량패널로 현장 작업자의 이송과 양중이 상대적으로 용이해 사고 예방과 현장 작업자의 안전 증진에 도움을 줄 수 있을 것으로 예상된다.

엑시아머티리얼스는 최근 모듈러 건축, 특히 COVID 상황에서의 감염병 대응용 음압병동과 호흡기질환 치료병동 부분에 진입하며, LitePan®의 높은 기밀성과 공장제작-현장조립의 모듈러 공법을 구현하기 위해 최선을 다하고 있다.

특히 지난 2020년 국립중앙의료원의 30병상 규모의 음압병동에 LitePan®을 활용해 코오롱이앤씨의 설계와 시공기술로 2400㎡ 3층 규모의 병원을 착공 60일(LitePan® 시공 2주)만에 완공하며 주목을 받게 됐다.

이러한 LitePan®의 모듈러 건축과의 시너지 효과를 활용해 음압병원 외에도 ESS(에너지저장장치), 스마트팜 등 높은 기밀, 단열·내화 특성을 필요로 하는 모듈러 용도 진출을 위한 개발을 진행하고 있다. 현재는 복합쇼핑몰의 주요 벽체 자재로 2만㎡의 납품을 진행 중에 있다.

엑시아머티리얼스 김태훈 부장은 “LitePan®은 원장 2.7m x 9.0m의 규격으로 생산되며, 설계도면에 따라 창호부, 도어부 등의 개구부, 단면의 각도컷 등 모든 재단이 완료돼 출고된다”며 “현장에서는 철골 또는 하지가 사전 설치된 상태에서 LitePan®을 시공하는 것만으로 기본 벽체 또는 지붕이 완료되는 매우 빠른 공기단축 효과가 있다는 것이 장점”이라고 말했다.

그는 이어 “경우에 따라, 마감재가 패널표면에 선시공된 상태로 제작이 가능하고, 이 경우 패널 시공만으로 벽체 구성과 마감재 시공까지 완료되는 결과를 기대할 수 있다”며 “이와 같은 공기단축의 효과는 패널라이징(Panelizing) 모듈러 건축에서 필요로 하는 핵심 기능으로 다양한 확대 적용이 가능하다”고 덧붙였다.

이처럼 엑시아머티리얼스는 신개념 컴포지트 건축소재로서의 독보적인 위치를 굳건히 하고, 미래 시장을 위해 본격적인 준비를 진행 중에 있다. 건축소재 분야에서는 모듈러, OSC, 중고층 건물용 마감재 일체형 외단열벽체 모듈화를 확립하고, 미래 시장을 위해 자율주행 차량, 전기차의 시장 확대로 연료전지의 패키징과 차량의 내외공간을 새롭게 활용하기 위한 개발도 이어나가고 있다.

또한 국내외 생산 능력 확장해 현 공장 대비 2배 이상의 생산능력을 확보하고 해외사업 확대를 위한 계획을 수립 등 컴포지트 전문기업으로 다양한 산업에서 활용되는 제품과 기술 개발에 지속적으로 노력을 기울일 예정이다.