철의 약점을 극복하는 신소재

철의 약점을 극복하는 신소재

인프라의 수명을 늘리기 위해 철의 약점을 극복하는 새로운 재료도 잇달아 등장하고 있다. 철근콘크리트에 넣는 철근을 대신할 재료로서 가장 유력한 것이 유리섬유나 탄소섬유 등을 수지로 굳혀 성형한 ‘섬유 강화 플라스틱’이다. 가볍고 강하고 녹이 슬지 않는 다는 우수한 특성을 가지고 있다. 가격이 낮고 압축에 강한 콘크리트와 인장력이 강한 철근을 조합한 철근콘크리트 구조는 현재도 인프라에 빼놓을 수 없는 재로다. 하지만 콘크리트 안에 들어가 있는 출근은 염분이나 수분에 접촉되면 녹이 슬고 팽창해서 콘크리트에 금이 가게 한다는 결점이 있다. 금이 간 이후에는 염분이나 수분이 침입 해서 구조물의 열악화가 가속된다.
FRP를 사용하면 철근에 문제를 해결할 수 있다. FRP를 굳히는 대해 많은 시간이 걸리는 데다 수지와 섬유를 혼합한 뒤에 가열하고 이후 굳혀서 온도를 내린다는 세 가지의 공정이 필요해 제조 비용이 좀처럼 낮추어지지 않았기 때문이다. 그런 FRP가 최근 혁신적인 구조재로 재탄생하고 있다. 성형에 사용하는 수지로 폴리에틸렌이나 폴리프로필렌 등의 열가소성 수지를 사용하게 되기 때문이다. 열가소성수지는 열을 가하면 부드럽게 변하고 시키면 즉시 단단해지는 가소성을 지니고 있다. 그 특성을 살려 미리 따뜻하게 해둔 수지를 섬유에 함침시킨다. 이후에는 시키기만 하면 되기 때문에 2가지 공정을 끝낼 수 있어 연속 성형이 가능하며 제조 비용을 대폭으로 낮출 수 있다.
토목 구조물인 경우 새로운 재료를 실제로 현장에서 시공할 수 있는지를 확인하는 것도 매우 중요하다. 세이마교의 시험 시공에서는 CFRP와 기존 설비인 강철 빔과의 접합에 강력한 지압볼트를 사용했다. 부자재 천공을 현지에서 실시하는 등 시공에 품이 많이 들어갔다. 앞으로는 접합이 보다 간소한 마찰볼트를 사용하는 방법도 검토하고 있다. 어쨌든 철근 무게 의 4분의 1이라는 탄소섬유 가벼움을 살려 생산성은 비약적으로 향상시켰다.