1. 서 론

국토의 효율적인 활용을 위하여 지하공간을 활용한 지하 콘크리트 구조물의 건설이 점점 증가하고 있다. 지속적으로 쾌적하고 안정적인 사용을 위하여 지하 콘크리트 구조물의 유지관리에 대한 중요성은 점차 증가되어 가고 있다. 현재 국내의 대표적인 지하 콘크리트 구조물은 터널, 하수박스, 공동구 등이 있다. 도로 및 철도 터널의 경우 2000년을 기점으로 그 수량과 연장이 급격히 증가하였으며 2015년말 기준으로 운영 중인 도로터널의 총 길이는 약 1,418 km이고, 철도터널의 총 길이는 약 611 km이다(Ministry of Land, Infrastructure and Transport, 2016; Korea Rail Network Authority, 2016). 또한, 하수박스 및 공동구의 건설은 도시계획 정비에 따라 꾸준히 증가하였으며 하수관로의 경우 2011년 기준 118,000 km에 달하고 있는 실정이다(Kim, 2009).

지하 콘크리트 구조물의 보수·보강은 매년 증가하고 있다. 실제 가장 손상이 많이 되는 하수 박스 구조물의 경우는 2011년 기준으로 약 1,500 km 구간에서 보수·보강이 수행되어 있으며, 보수·보강을 필요로 하는 구간은 매년 꾸준히 증가하고 있다(Ministry of Environment, 2012).

운영 중인 지하 콘크리트 구조물에서 보수·보강이 꾸준히 증가하는 원인 중의 하나는 반영구적인 재료로 인식된 콘크리트가 노출된 환경에 따라 장기 내구성능을 발휘하지 못하기 때문이다. 사용목적 및 주변환경에 의해 지하 콘크리트 구조물에서 균열, 누수, 박리, 박락 등의 열화 현상들이 급속히 발생하기 때문이다. 누수가 발생하고 있는 지하 콘크리트 구조물에 대한 대책공법이 충분하게 적용되지 못하고 있으며 장기 내구성이 중요하다고 판단되는 소수의 특정구조물에서만 제한적으로 콘크리트 열화 원인에 따른 손상 방지 대책을 반영하고 있는 실정이다(Mehta, 1993; Nevilie, 1995; Kim, 2009).

특히, 지하에 건설되는 콘크리트 구조물은 토압과 같은 외력 및 주변 환경에 의한 손상이 지속적으로 발생하고 있다. 국내 지하 콘크리트 구조물의 안전관리 기준 및 체계는 변상 원인에 중점을 두기보다는 변상결과에 중점을 두어 상태평가 및 보수·보강에 치중하고 있다. 이러한 열화 원인 및 손상을 장기적으로 방치할 경우 지하 콘크리트 구조물의 안전에도 많은 영향을 미치고 사용자에게도 불안감을 조성한다. 열화 원인 분석 및 손상 결과 분석을 통한 안정성 판단과 분석을 기반으로 하는 대책 및 보수·보강 수립은 지하 콘크리트 구조물의 유지관리에서 매우 중요한 부분이다(Oh, 2005; Kim, 2008; Lee, 2009; Choo, 2011).

지하에 건설된 콘크리트 구조물의 가장 대표적인 손상은 균열과 누수이다. 콘크리트 구조물에서 균열은 시공 중 또는 유지관리 중 다양한 물리적 또는 화학적 원인으로 발생된다. 발생된 균열을 통하여 누수가 발생하고 지하수에 포함된 다양한 이온들과 시멘트의 성분이 화학 반응을 일으켜 콘크리트 균열이 증가하고 누수가 확대된다(Kim, 2009; Michael, 1993).

일반적으로 지하 콘크리트 구조물에서 균열과 누수가 발생하면 균열을 보수하여 누수가 발생한 지점에 대해 더 이상 누수가 발생하지 않도록 차수보강하는 방식으로 하고 있다. 이러한 차수공법을 적용하면 지하 콘크리트 구조물의 다른 구간에서 발생한 균열들을 통하여 2차 및 3차 누수가 발생하는 문제점이 있다(Kim, 2012; Kwon, 2008). 이러한 차수공법의 대안으로 터널 내로 누수된 지하수를 터널 내의 배수구로 유도하는 유도배수공법도 적용되고 있는 실정이다. 이러한 유도배수공법도 시공후 2∼3년이 경과하면 시공한 재료가 탈락하거나 유도배수가 제대로 되지 않아 누수가 발생하기도 한다. 차수 또는 유도배수 공법 적용 후 얼마되지 않아 누수가 되는 원인으로 지하 콘크리트 구조물의 원활한 운영을 위하여 보수/보강을 위한 충분한 시간을 위해 교통차단과 같은 것을 수행할 수 없기 때문이다.

또한, 터널과 같은 교통수단으로 활용되는 지하 콘크리트구조물에서 보수/보강에 많은 시간이 소요될 경우 직·간접적인 손해는 더욱 더 클 수가 있다. 따라서 지하 콘크리트 구조물의 보수/보강은 신속한 시공과 2차 및 3차 손상이 발생하지 않는 공법이어야만 한다.

본 연구에서는 지하 콘크리트 구조물 내에서 발생한 지하수의 누수를 유도하여 배수하는 공법중 신속하고 장기내구성을 갖는 기술을 제안하였다. 또한, 제안된 공법은 다양한 지하 콘크리트 구조물에서 미관을 확보하면서 신속하게 시공하는데 중점을 두었다. 이를 위하여 단면 복구 및 미관을 확보하면서 지하 콘크리트 구조물에서 신속하게 시공할 수 있는 광물질 혼입 모르타르의 배합을 선정하였다. 신속한 시공과 누수된 지하수를 유도 배수하기 위한 유도배수판을 설계하고 제작하였다. 본 연구에서 제시된 유도배수공법은 지하 콘크리트 구조물 뿐 만 아니라 콘크리트 표면에서 누수가 발생할 수 있는 지상 콘크리트 구조물에서 시험시공을 수행하여 성능을 검증하고 분석하였다.

2. 유도배수공법

2.1 정 의

본 연구에서 제안된 유도배수공법은 Fig. 1과 같이 지하 콘크리트 구조물 내에서 발생하는 누수를 차단하기 보다는 누수된 지하수를 원활하게 배수하여 지하 콘크리트 구조물의 다른 구간으로 전이되지 않도록 격실방수하는 것이다. 이는 누수가 발생한 지점을 보수·보강하는 기존 방식에서는 주변지역에서 2차, 3차 누수가 발생하는 문제를 근원적으로 차단할 수 있는 방법이다. 유도배수공법은 유도배수판, 철망, 고정핀, 뿜어 붙임 모르타르로 구성되어 진다. 유도배수공법의 첫 번째 주요공정은 공압타카와 고정핀을 적용하여 누수가 발생한 콘크리트 표면에 유도배수판을 부착하는 것이다. 유도배수판은 지하 콘크리트 구조물내에 발생한 누수를 지하 콘크리트 구조물 측벽하부에 있는 배수구로 유도하기 위한 것이다. 두 번째 주요 공정은 유도배수판 표면에 공압타카와 고정핀을 사용하여 철망을 부착하는 것이다. 이것은 단면 복구 및 미관확보를 위해 시공되는 뿜어 붙임 모르타르가 유도배수판 표면에서 탈락하는 것을 방지하기 위한 것이다. 마지막 주요 공정은 뿜어 붙임 모르타르 장비를 이용하여 유도배수판 표면 및 철망에 단면 복구 및 미관확보를 위한 모르타르를 뿜어 붙여 타설하는 것이다.

2.2 유도배수판

유도 배수판은 콘크리트에서 발생한 균열로부터 누수된 지하수가 배수구까지 원활하게 흘러 갈수록 있도록 개발되었다. 또한, 누수된 지하수가 콘크리트 표면과 유도배수판 사이를 흐를 때 지하수에 포함된 토사를 비롯한 부유물로 막히는 것을 예방할 수 있도록 하였다.

Fig. 2는 유도배수판의 설계도, 앞면과 뒷면을 보여주고 있다. 개발된 유도배수판의 제원은 가로 50 cm, 세로 50 cm, 두께 3 mm이다. 이것은 누수가 발생하는 콘크리트 단면의 크기와 형상에 상관없이 유도배수판을 서로 연결하여 부착하는 시공이 가능하도록 하였다. Fig. 2(b)와 (c)에서 보여주듯이 지하 콘크리트 구조물 내로 누수된 지하수를 배수하기 위하여 유도배수판에 가로 2 cm, 세로 4 cm, 높이 1 cm의 타원형 돌출부를 만들었다. 타원형 돌출부의 표면은 지하 콘크리트 구조물의 표면과 접촉하고 돌출부 사이로 누수된 지하수가 유도 배수될 수 있도록 하였다.

Fig. 2(b)와 (c)에서 보여주듯이 유도배수판내에 총 8개의 원형 돌출부(○표시)와 유도배수판 양측면에 각각 5개씩 총 10개의 원형 돌출부(□표시)를 만들었다. 유도배수판내 원형 돌출부는 지름 3 cm, 높이 1 cm이며, 유도배수판 양측에 있는 원형 돌출부는 지름 1.75 cm, 높이 1 cm이다. 원형 도출부 표면에 고정핀을 사용하여 유도배수판을 지하 콘크리트 구조물 표면에 고정시킬 수 있다. 고정핀 적용을 위한 원형 돌출부는 유도배수판보다 두께를 늘려 유도배수판이 파손되는 것을 예방하였다.

Fig. 3에서 보여주듯이 각각의 유도배수판을 연속하여 겹쳐서 시공할 수 있도록 유도배수판 가장자리에 폭 1 cm의 겹치는 구간을 만들었다. Fig. 3은 2개의 유도배수판을 서로 겹쳐 연결된 모습을 보여주고 있다. Fig. 3(a)은 겹쳐 연결된 2개의 유도배수판의 측면을 보여주고 있다. 폭 1 cm의 겹치는 구간은 유도배수판 표면과 단차를 두어 겹쳐서 연결된 2개의 유도배수판이 단차가 발생하지 않도록 하였다. 연결을 위한 겹치는 구간은 누수가 발생하지 않도록 실리콘 접착제를 사용하여 부착하였다. Fig. 3(b)과 (c)는 2개의 유도배수판을 겹쳐서 연결하였을 때 유도배수판의 앞면과 뒷면을 보여주고 있다.

2.3 단면 복구용 보수재료

지하 콘크리트 구조물내에서 누수된 지하수를 유도배수하기 위하여 유도배수판을 콘크리트 표면에 시공한 후 유도배수판 표면을 처리하고 미관확보를 위하여 광물질 혼입 모르타르를 적용하였다. 또한 광물질 혼입 모르타르는 시공성 향상을 위하여 뿜어 붙이는 공법을 채택하였다.

단면 복구용 보수재료를 위하여 KS L 5201의 규정에 적합한 1종 보통포틀랜드시멘트(ordinary Portland cement, OPC)와 잔골재를 사용하였다. 또한 유동화제는 멜라민계인 백색분말을 사용하였다.

지하 콘크리트 구조물 특성상 지하수 및 CO₂를 비롯한 유해 가스에 노출될 수 있으므로 단면 복구 및 미관확보를 위하여 모르타르의 장기 내구성이 확보되어야 한다. 뿜어 붙임 모르타르의 장기내구성 확보를 위하여 광물질 혼화재료인 고로슬래그미분말(SG)와 실리카흄(SF)을 채택하였다. Table 1에서 보여주듯이 광물질 혼화재료의 최적 배합비율을 결정하기 위하여 표준 모르타르(OPC) 배합에서 고로슬래그 미분말을 20%(SG20), 30% (SG30), 및 50%(SG50)로 치환한 모르타르 배합을 선정하여 공학적 성능 검증을 수행하였다.

2.4 부착재료 및 철망

지하수 누수가 발생한 지하 콘크리트 구조물 표면에 유도배수판를 부착하기 위하여 Fig. 4(a)에서 보여주듯이 공압타카와 고정핀을 적용하였다. 이것은 시공속도 및 시공성을 향상시킬 수 있다. Fig. 4(b)는 유도배수판 표면에서 뿜어 붙임 모르타르의 탈락 방지를 위한 철망과 유도배수판표면에 철망을 고정시키기 위한 고정꺽쇠를 보여주고 있다. Fig. 4(c)의 왼쪽은 공압타카와 고정핀을 사용하여 유도배수판을 지하 콘크리트 구조물 표면에 부착한 모습을 보여주고 있다. Fig. 4(c)의 오른쪽은 공압타카, 고정핀 및 고정꺽쇠를 사용하여 철망을 유도배수판 표면에 부착한 모습을 보여주고 있다.

3. 단면 복구용 보수재료

3.1 실험방법

Table 1에서 제시된 4종류의 배합 모르타르들을 KS L 5105규정에 따라 유동성 시험을 수행하였다. 또한 Fig. 5에서 보여주듯이 뿜어 붙임 모르타르 장비를 사용하여 4종류의 모르타르에 대한 압축강도, 휨강도 및 부착강도를 측정하기 위하여 시편들을 제작하였다.

압축강도를 측정하기 위하여 50 × 50 × 50 mm 크기의 시편들을 제작하였다. 압축강도는 lime 수용액에서 일정기간 양생한 시편을 이용하여 KS L 5105에 의거하여 재령 3, 7, 14, 28일 일때 측정되었다. 부착강도를 측정하기 위하여 바탕시험체 크기는 600 × 600 × 100 mm로 제작하였다. 바탕 시험체의 압축강도는 약 50 MPa이고 부착강도는 4.7 MPa이다. 제작된 바탕 콘크리트 시험체 표면을 습윤상태로 유지하면서 4종류의 보수 모르타르들을 두께 50 mm 정도로 뿜어 붙인 후 KS F 4715에 의거하여 재령 3, 7, 14, 28일의 부착강도를 측정하였다.

3.2 실내실험 결과

신속한 시공을 위해 주로 사용하는 뿜어 붙임 모르타르의 경우 유동성이 확보 되지 않으면 현장에서 시공시간이 길어지게 된다. 특히 공용중인 도로 및 철도 터널과 같은 지하 콘크리트 구조물에서 보수를 위한 시공 시간이 길어질 경우 원할한 교통흐름에 상당한 장애를 발생시킬 수 있다. 그러므로 단면복구 및 미관확보를 위한 뿜어 붙임 모르타르는 적당한 유동성을 확보하여야만 한다. 광물질 혼화재료가 혼입된 모르타르는 일반 모르타르와 다르게 유동값이 200 mm이상 확보되어야 한다. 광물질 혼화재료는 분말도가 높아 초기에 수분 흡수가 빨라 유동성이 저하된다. 특히, 뿜어 붙이는 작업시 고온 고압에 따른 유동성 저하를 줄이기 위하여 굳지 않은 상태에서의 유동성 확보는 반드시 필요하다.

 Fig. 6은 Table 1에서 제안된 4종류 배합의 모르타르들에서 수행된 유동성 실험 결과를 보여주고 있다. 표준 모르타르는 약 160 mm정도의 유동값을 나타내었다. 광물질 혼화재료인 SG와 SF를 혼입한 3종류 모르타르들은 200 mm를 상위하는 유동값들을 보여주고 있다. 이러한 결과는 SG와 SF의 혼입과 유동화제의 혼입으로 재료들 사이에서 베어링 효과가 발휘되어 유동성이 좋아진 것으로 판단된다. 30%의 고로슬래그미분말을 함유한 보수 모르타르의 유동성이 가장 좋은 것으로 측정되었다.

Fig. 7은 재령 3, 7, 14, 28일에 측정된 표준 모르타르와 광물질 혼입 모르타르의 압축강도 및 부착강도를 보여주고 있다. 광물질 혼입 모르타르의 모든 강도 값들은 표준 모르타르의 강도 값들보다 크게 측정되었다.

Fig. 7(a)에서 보여주듯이 광물질을 혼입한 3종류의 모르타르 압축강도는 재령 14일까지는 표준 모르타르의 압축강도보다 낮지만 재령 28일에는 표준 모르타르의 압축강도와 동등하거나 크게 평가되었다. 고로슬래그의 혼입이 20%와 30%인 모르타르의 경우 재령 28일에서 표준모르타르를 역전하는 현상을 보이는 것을 확인되었다. 고로슬래그의 혼입이 50%인 경우는 28일 재령에서 표준 모르타르의 압축강도와 거의 동등한 결과를 보여주고 있다. 이는 고로슬래그 미분말의 화학적 특성인 잠재수경성 때문에 초기의 압축강도들과 28일 압축강도가 적거나 동등하게 측정된 것으로 보여진다. 하지만 장기적인 압축강도 측정시 잠재수경성을 가지고 있는 고로슬래그 미분말의 수화작용으로 인하여 표준 모르타르의 압축강도를 상위하는 결과를 보일 것으로 판단된다.

Fig. 7(b)에서 보여주듯이 본 연구에서 적용된 4종류의 보수모르타르 부착강도들은 보수보강용 모르타르의 부착강도 기준인 1 MPa를 모두 상위하는 값을 나타내고 있다. 3종류의 광물질 혼입 모르타르 부착강도들은 2 MPa보다 크게 측정되었다. 광물질 혼입 모르타르의 부착강도들은 표준 모르타르의 부착강도보다도 약 1 MPa정도 크게 측정되었다. 특히, 고로슬래그의 혼입이 20% 및 30%인 광물질 혼입 모르타르들은 표준 모르타르에 비해 전반적으로 뛰어난 성능을 보여주고 있다. 이는 광물질 혼화재의 영향으로 건조수축이 저하되어 부착 강도가 상승된 것으로 판단된다. 또한 현장에서 시공시 모체 콘크리트의 표면에 이물질을 제거 한 후에 표면을 습윤상태를 유지하여야 한다. 모체 콘크리트가 습윤상태로 유지 되지 않을 경우 수분 증발에 의하여 건조수축이 발생할 수 있으며 이것은 보수 모르타르의 부착력 저하를 가져올 수 있으므로 모체 콘크리트의 습윤상태 유지를 시공시 꼭 주의해야 할 것으로 판단된다.

보수 모르타르의 유동성 실험, 재령별 압축강도 및 부착강도에 대한 실내실험 결과들을 바탕으로 본 연구에서는 30%의 고로슬래그미분말을 함유한 보수 모르타르를 단면 복구 및 미관확보를 위한 보수재료로 선정하였다.

4. 유도배수공법의 현장 실험 및 검증

본 연구에서 제사된 유도배수공법의 현장 시공성 및 성능을 검증하기 위하여 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에서 시험시공을 수행하였다. 현장 시험시공을 위한 재래식 콘크리트라이닝 터널은 과거에 철도터널로 사용되었으나 현재에는 농로로 사용되고 있다. 유도배수공법의 현장 시험시공 후 장기 내구성을 검증하기 하기 위하여 일정기간이 경과한 후 유도배수판의 부착성능 및 배수성능과 단면보수용 뿜어 붙임 모르타르의 부착성능을 수행하였다.

Fig. 8은 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에서 시험 시공된 유도배수공법의 시공 절차를 보여주고 있다. Fig. 8(a)에서 보여주듯이 첫 번째 작업은 유도배수공법을 적용할 콘크리트 표면에서 이물질을 제거하기 위하여 철 브러쉬등 사용하여 단면 정리를 수행하는 것이다.

Fig. 8(b)에서 보여주듯이 두 번째 작업은 유도배수판을 콘크리트 표면에 부착시키는 것이다. 시공속도 및 시공성 편의를 향상시키기 위하여 Fig. 2에서 보여준 공압타카와 고정핀을 사용하여 유도배수판을 콘크리트 표면에 고정시키는 것이다.

Fig. 8(c)에서 보여주듯이 세 번째 작업은 이미 부착된 유도배수판에 추가적으로 유도배수판을 겹쳐서 연결하는 것이다. 기 부착된 유도배수판 가장자리에 실리콘 접착제를 바르고 추후 부착할 유도배수판을 겹쳐서 연속하여 연결한다. Fig. 8(d)은 재래식 콘크리트라이닝 터널의 콘크리트 단면에 서로 연속하여 연결 부착된 유도배수판들을 보여주고 있다. 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에서는 가로 2개와 세로 3개로 구성된 총 6개의 유도배수판을 사용한 유도배수시스템이 시공되었다. 앞에서 설명한 바와 같이 6개의 유도배수판들은 서로 겹쳐 연결하여 콘크리트 표면에 부착하였다.

네 번째 작업은 Fig. 8(e)에서 보여주듯이 유도배수판 표면에 철망을 부착하는 것이다. 철망은 단면 복구 및 미관확보를 위해 뿜어 붙임 모르타르가 유도배수판에서 탈락하는 것을 방지하기 위한 것이다. 철망위에 고정 꺽쇠를 놓고 그 위에서 공압타카로 고정핀을 쏘아서 철망을 유도배수판에 고정시킨다.

Fig. 8(f)은 실내실험을 통해 결정된 30%의 고로슬래그 미분말로 치환한 광물질 혼입 모르타르를 뿜어 붙임 모르타르 장비를 사용하여 유도배수판 표면과 철망에 타설하는 모습을 보여주고 있다. 광물질 혼입 모르타르의 타설이 완료된 표면은 약간 울퉁불퉁하여 표면정리를 수행한다.

유도배수판위에 타설된 뿜어 붙임 모르타르의 부착력을 검증하기 위하여 유도배수판 표면에 철망을 설치한 경우와 설치하지 않은 경우로 구분하여 유도배수시스템이 시험시공되었다. 즉 철망을 설치한 유도배수시스템과 철망을 설치하지 않은 유도배수시스템 2가지 경우 모두를 재래식 콘크리트라이닝 터널 및 콘크리트 옹벽에서 시험시공하였다.

Fig. 9(a)와 (b)는 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에서 유도배수공법을 시험시공하여 완성된 유도배수시스템을 보여주고 있다. Fig. 9(a)의 왼쪽과 오른쪽은 재래식 콘크리트라이닝 터널에서 유도배수공법을 시험시공한 직후와 시험시공한 후 3년이 경과된 유도배수시스템을 각각 보여주고 있다. Fig. 9(a)의 왼쪽과 오른쪽도 콘크리트 옹벽에서 유도배수공법을 시험 시공한 직후와 시험시공한 후 3년이 경과된 유도배수시스템을 각각 보여주고 있다.

유도배수공법을 시험시공한 직후와 3년이 경과한 후, 유도배수시스템의 성능을 검증하였다. 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에서 시험시공된 유도배수시스템은 콘크리트 표면에 단단하게 고정되어 있었다. 유도배수판 표면 및 철망에 타설한 뿜어 붙임 모르타르에서는 약간의 미세한 균열과 백태만 관찰 될 뿐 심각한 문제점들이 발견되지 않았다. 또한 유도배수시스템의 유도배수 능력을 검증하기 위하여 한달에 한번씩 주기적으로 유도배수시스템 상단 끝면과 만나는 콘크리트 표면에 물을 부었다. 콘크리트 표면을 따라 유도배수시스템 내부로 흘려 들어 간 물은 유도배수판의 타원형 돌기사이로 흘려서 유도배수시스템 하부로 흘러나왔다. 단면 복구 및 미관을 위해 타설된 뿜어 붙임 모르타르 표면으로는 물의 유출이 전혀 발견되지 않았다.

유도배수판 표면에 타설된 뿜어 붙임 모르타르의 부착 성능을 검증하기 위하여 철망을 적용한 유도배수공법과 철망을 적용하지 않은 유도배수공법으로 시험 시공된 유도배수시스템들에 대하여 부착력 실험을 수행하였다. Fig. 10에서 보여주듯이 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에 시험 시공된 유도배수시스템에서 뿜어 붙임 모르타르의 부착력을 측정하였다. 뿜어 붙임 모르타르의 부착력 실험은 KS F 4715에 준하여 측정되었다. 시험 시공된 각각의 유도배수시스템 단면에서 3회의 부착력 실험을 수행하였다. 또한 부착력 실험은 유도배수공법이 시험 시공된 후 14일과 3년이 경과한 후 수행되었다.

Fig. 11은 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에서 시험 시공된 유도배수시스템의 뿜어 붙임 모르타르에서 측정된 재령 14일과 3년의 부착력 평균값을 보여주고 있다. 초기의 부착 력 평가에서는 유도배수판 표면에 철망을 설치한 경우의 부착력은 1.03 MPa로 측정되었고 유도배수판 표면에 철망을 설치하지 않은 경우의 부착력은 1.13 MPa로 측정되었다. 철망의 설치 유·무에 상관없이 기준 부착력 1 MPa를 상위하는 결과를 나타내었다. 3년의 시간이 경과된 후 철망의 설치 유·무에 따라 부착력의 성능은 차이를 보였다. 유도배수판 표면에 철망을 설치하지 않은 경우의 부착력은 0.89 MPa로 측정되어 기준 부착력 1 MPa보다 낮게 평가되었다. 이것은 시간의 경과로 뿜어 붙임 모르타르가 경화되면서 유도배수판 표면과 천천히 분리되어 부착력이 감소된 것으로 판단된다. 유도배수판 표면에 철망을 설치한 경우의 부착력은 1.46 MPa로 측정되어 초기 부착력보다 증가되었다. 이것은 시간의 경과로 뿜어 붙임 모르타르가 경화되면서 유도배수판 표면에 설치된 철망과 일체화되고 철망이 뿜어 붙임 모르타르의 변형을 줄여주어 부착력이 증가된 것으로 판단된다. 또한 뿜어 붙임 모르타르의 특성상 광물질 혼화재료의 혼입으로 지속적인 강도 증진에 따라 부착력 성능이 증가된 것으로 판단된다.

따라서, 콘크리트 구조물의 형상과 노출 위치에 관계없이 유도배수공법을 적용시 철망을 반드시 사용하여야 유도배수공법의 안정성을 확보하고 뿜어 붙임 모르타르 자중으로 인한 탈락 현상을 방지할 수 있을 것으로 판단된다.

5. 결 론

본 연구에서는 다양한 지하 콘크리트 구조물에서 발생하는 누수에 대해 발생 부위에 대해서만 직접 차수하지 않고 유도 배수하는 격실방수 방식을 제안하였다. 본 방식은 지하 콘크리트 구조물의 미관확보 및 보수 효과를 동시에 확보할 수 있는 유도배수공법이다. 본 연구에서 다음과 같은 결론들을 도출하였다.

1.유도배수공법의 단면 복구와 미관 확보를 위한 광물질 혼화재료를 혼입한 모르타르를 적용하였다. 광물질 혼화재료 혼입 모르타르를 선정하기 위하여 표준 모르타르 배합에서 고로슬래그 미분말을 20%, 30%, 및 50%로 치환한 모르타르에 대한 유동성, 압축강도, 휨 강도, 부착강도에 대한 실내실험을 수행하였다. 이중 고로슬래그미분말을 30% 치환한 모르타르가 표준 모르타르보다 전반적으로 뛰어난 성능을 보여주었고 고로슬래그미분말 치환비율이 다른 2종류의 모르타르보다도 약간 우수한 성능을 보여주었다.

2.유도배수공법의 현장 시공성 및 성능 검증을 위하여 재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에서 시험 시공을 수행하였다. 유도배수공법의 시공은 누수가 발행한 콘크리트 표면을 정리하고 공압타카와 고정핀을 사용하여 유도배수판을 콘크리트 표면에 부착시킨다. 유도배수판 표면에 공압타카, 고정핀 및 고정 꺽쇠를 사용하여 철망을 설치한다. 단면 복구 및 보수를 위해 뿜어 붙임 모르타르 장비를 사용하여 고로슬래그미분말을 30% 치환한 광물질 혼임 뿜어 붙임 모르타르를 타설한다. 3년이 경과한 후 유도배수판 표면에 타설된 뿜어 붙임 모르타르에서 약간의 미세한 균열 및 백태만 관찰되었을 뿐 유도배수시스템의 탈락, 유도배수 능력저하등과 같은 심각한 문제점들은 발견되지 않았다.

3.재래식 콘크리트라이닝 터널과 콘크리트 옹벽에 시공된 유도배수공법에 타설된 뿜어 붙임 모르타르의 부착력은 재령 14일과 3년에 측정되었다. 뿜어 붙임 모르타르의 초기 부착력은 철망의 설치 유·무에 상관없이 기준 부착력 1 MPa보다 높게 평가되었다. 3년의 시간이 경과된 후 철망을 사용한 경우의 뿜어 붙임 모르타르의 부착력은 초기 부착력보다 증가하였으나 철망을 사용하지 않은 경우의 부착력은 기준 부착력인 1 MPa보다 낮게 평가되었다.