노출콘크리트의 시공

 

노출 콘크리트의 시공 다양한 마감재를 사용해 화려함을 강조하는 현대건축의 조류속에서 소박함을 찾자는 움직임이 건축의 한조류로 나타나고 있는 추세다.(일간건설 2000.6.8 늘어나는노출콘크리트 중에서)이러한 추세 뿐만이 아니고 노출콘크리트는 오래전부터 건축물의 한 디자인 기법으로 많이 사용되어 왔다.

남산 자락에 있는 김수근 건축가의 자유센터 건물과 같은 꽤오래된 작품을 비롯해서 최근에는 승효상 건축가의 작품인 웰콤시티 등 다양한 건물에 전체적으로 또는 부분적으로 과감하게 사용되고 있다. 시공기술자로서 노출콘크리트로 설계되어 있는 건물시공을 만나게 되면 누구나 도전해 보고픈 충동을 갖게 될 것 같다. 여타의 공법은 골조위에 마감이 있어 실수를 하더라도 어떤 방법으로든지 치장이 가능하지만 노출콘크리트는 단 한번의 기회 밖에 없다. 실수한다면 깨어내든지, 보수를 한다면 이미 그 의미를 잃어 버리고 말게 된다. 완벽한 계획과 통제만이 성공할 수 있다. 마치 적진에 들어가 아군을 구출하는 특명을 수행하는 비장한 마음가짐이라고나 할까? 아직까지 우리나라에는 노출콘크리트에 대한 표준시방서가 없는 실정이고, 특기시방서에도 내용이 미비한 실정인데도 불구하고 노출콘크리트 자료를 수집하면서 만났던 노출콘크리트의 시공을 담당했던 기술자들은 공통적으로 생각보다 훨씬 더 강도 높은 노력과 나름대로의 노하우를 갖고 있다는 것을 확인하였다. ▲ 자유센터(사진/이인미)

시공기술자의 기술, 경험과 장인정신에 따라 노출콘크리트의 품질이 좌우되고 있다는 얘기이며, 이런 이유로 인해 노출콘크리트 건물의 품질이 건물마다 차이가 많이 나고 있었다. 기존의 노출콘크리트 건물 견학, 자료 수집 등을 하게 되는데 여기서는 기존의 잘 시공된 건물과 잘못 시공된 건물의 잘못된 부분을 소개하고 우리현장에서 계획하고 시공하였던 내용을 이야기하기로 한다.

▲ 웰콤시티 전면노출콘크리트부위 ▲ 한국전자통신연구원의 샘플 시공하였던 노출콘크리트 ▲ 한국전자통신연구원 줄눈의 각을 살리기 위해 코팅시트를 모서리부분에 고가로부착 기존의 노출콘크리트로 시공된 건물 중 한국전자통신연구원(두산건설 시공,1999년 준공)과 같이 높은 단가이기도 하지만 감동할 정도로 잘된 경우도 있고, 중곡동성당(이로재설계, 두산건설 시공,2000년 10월준공예정)이나 월컴시티(이로재설계 ,삼협건설시공, 2000.4 준공), 복정동 검문소(아르키움설계)과 같이 노출콘크리트의 그리 비싸지 않은 단가이었을 것으로 보이면서도 정성이 깃들어 있는 경우도 있다. 그러나 아직까지 노출콘크리트 건물이 공사비 절감의 대안으로 접근되고 있는 경우도 많다고 생각되며 설계자나 시공자 어느 한쪽이라도 충분한 준비가 되어있지 않은 경우 실패하는 경우를 많이 볼 수 있다. 대전의 한국전자통신연구원의 경우는 노출콘크리트 시공기술이 가장 발달한 나라인 일본의 건물보다 훨씬 잘된 면처리로 시공되었다고 생각되는데, 촬영이 통제되어 여기에는 견본시공사진만 게재한다. 완벽한 면을 위하여 거푸집에 일제 코팅쉬트(coating sheet)을 매번 콘크리트 타설할 때 마다 붙이고 줄눈 부위와 거푸집 이음부위도 추가로 필름을 붙여 노출면을 관리했다고 한다. 투자된 비용도 큰 요인이었겠지만 두산건설에서 광택콘크리트라는 신기술지정을 받는데 모델이 된 건물인 만큼 연구가 잘 되어서 거의 완벽한 콘크리트면이 시공되었다. 중곡동 성당의 경우는 거푸집이 직각으로 만나는 부분에 거의 완벽하게 처리되었는데 시멘트페이스트가 빠져나가지 않도록 체인을 걸어 관리했다고 한다. 또한 다른 재료의 마감과 같은 평면에서 노출콘크리트가 마감되는 것을 피하는 것이 보통이지만 여기에는 하부의 다른 마감을 같은 평면에 일치시켜 긴장감을 주고 있었으며 노출콘크리트도 거의 완벽하게 일체를 이루어 아름다움을 느낄 수 있었다

중곡당성당의 코너부위가 잘 처리되었다. ▶ ▲ 노출콘크리트와 같은 면에서 마감재가 일체가 되어있다.

복정동검문소의 경우는 창호와 폼타이구멍이 잘 분할되어 있어 공사전 시공도면에 많은 노력이 들어갔을 것으로 추정할 수 있다.

▲ 복정동검문소.창호와 폼타이구멍의 분할이 잘 되어있다. ▲ 창문주위

≫≫ 기존 노출콘크리트 건물에서 볼 수 있는 문제점 위와 같이 잘 시공된 건축물도 있지만 많은 기존의 노출콘크리트 마감의 건축물에서 문제점도 볼 수 있었다.

① 노출콘크리트의 색이 전체의 면에서 같아야 하는데 다른 색을 보이는 경우도 많다. ◀ 하부와 상부 부분이 색이 다르다.

② 거푸집의 과도한 변형으로 노출콘크리트 면이 굴곡이 져있는 경우도 있고 층간 이음부 부위도 벌 어져 보수한 흔적을 볼 수 있다.

▲ 노출콘크리트면이 굴곡이 져있다.(왼쪽 절반부분만 사용) ▲ 하부부분이 벌어져있다

③ 곰보나 콜드조인트의 잘못된 보수처리도 자주 볼 수 있는데, 노출콘크리트에서 곰보나 콜드조인트가 나타나지 않는 것이 가장 좋을 것이나 기왕 발생한부분의 처리는 콘크리트의 색과 같도록 시험배합을 충분히 한후 시행해야한다.

▲ 콜드조인트부분 보수처리를 이색이 심하게 하였다 ▲ 콜드조인트 또는 곰보의 보수가 많고 보수 몰탈의 색이 맞지않아 거친마감으로 되었다

④ 합판과 합판이 만나는 부분, 모서리부분, 폼타이 부분에 시멘트풀이 빠져나가 색이 표시난다.

▲ 합판과 합판 사이에 틈이생겨 시멘트 페이스트가 빠져 나갔다. ▲ 모서리부분 물빠진 상태 ▲ 콘 부위에도 물이 빠져 나가면 색이 변한 채로 남는다

⑤ 구조물에 균열이 있고 균열로 백화가 보인다. ◀ 옥상 파라펫에서 균열난 것이 하부까지 연장되어 누수로 인한 벽화가 보인다.

⑥ 창문의 위치가 줄눈과 폼타이구멍의 배치가 맞지 않는다. ◀ 창문과 줄눈, 폼타이 구멍의 배치가 맞지 않는다.

≫≫노출콘크리트에서 기본적으로 고려하여야 할 사항 위에서 본 기존 노출콘크리트 건물의 예에서 또 각종 자료에서 노출콘크리트 건물을 시공할 때 기본적으로 고려하여야 할 사항에 대해서 정리해 보았다. ① 건조수축이나 온도변화에 따른 균열방지에 대한 방안이 고려되었는지? ② 노출콘크리트의 내구성 확보 및 방수성 확보가 고려되었는지? ③ 노출콘크리트 면의 형태가 변형되지 않을 수 있는 거푸집 구조로 되었는지? ④ 시멘트풀(cement paste)이 새어 나가는 것을 방지하는 구조로 되었는지? ⑤ 노출 면이 미려할 수 있는 재료나 시공방법이 확보되었는지?

 

≫ 균열방지에 대한 방안 우리현장은 건물 한 면의 대부분이 노출콘크리트로 설계되어있으며 크기가 w×h = 40m × 20m, 두께는 30cm 철근은 수평철근 D16@200 양면, 수직철근은 D13@200 양면으로 설계되어 있었다. 아파트와 같이 전체가 노출콘크리트라면 전체가 같이 움직이는(movement) 형상이므로 괜찮을 수 있지만 (아파트의 경우도 층간의 균열이 발생하는 경우가 많다) 우리현장의 경우는 노출콘크리트 부분을 제외하고는 외단열 석재마감으로 되어있어 온도에 의한 변형이 주변의 구조물과 다르다는 단점도 갖고 있었다. 이를 구조설계사무소에 검토 의뢰한 결과 온도차이 및 건조수축의 조합하중에 의한 최대 응력은 기존의 구조로는 보완이 필요할 정도의 크기였으며, 이에 대한 보완으로 유발줄눈의 설치 또는 균열폭을 제어할 수 있는 철근보강을 해야 한다는 결론을 얻었다. 유발줄눈의 경우는 균열유도부위에 균열이 발생하지 않을 수 있으며 그 균열에서 발생하는 누수를 제어하기가 대단히 어려운 일이므로 철근 보강하는 것으로 결론을 얻어 표와 같이 균열폭 0.2㎜이내에서 제어될 수 있는 배근으로 하도록 하였다. 이는 공사금액이 추가되는 결론이었지만 발주처나 설계감리측에서 노출콘크리트의 어려운 점을 잘 이해하고 승인해주었다. 이를 보완하기 위한 추가사항으로 주변건물과 콘크리트를 같이 타설하지 않고 노출콘크리트만 별도로 타설하여 주위 구조물과 분리하므로써 수축띠(shrinkage strip) 역할을 할 수 있도록 하여 균열폭을 최소화하도록 하였다. 또한 파라펫의 경우 건조수축에 의한 균열이 가장 극심하게 발생하는 부분이므로 우리현장에서는 파라펫 높이을 낮추고 보로 형성하므로 이 부분의 균열을 최소화하도록 하였다.

균열제어를 위한 철근 보강 구 분 당초설계 0.3㎜ 균열제어 0.3㎜ 균열제어 0.3㎜ 균열제어 철근(수직수평동일-복근)   0.3㎜ 균열제어

≫ 노출콘크리트의 내구성 확보 및 방수성 확보 노출콘크리트는 별도의 마감 없이 있는 그 자체로 노출되므로 적정한 내구성이 확보되어야 할 것이라는 느낌이 들것이다. 우리 나라에는 이와 관련한 규정이 없지만 일본건축학회에서는 240kg/㎠ 이상의 강도를 규정하고 있다고 한다(www.cn.co.kr의 노출콘크리트 자료 중에서) 우리현장에서는 당초 25-210-18 콘크리트를 19-270-18 콘크리트로 변경하였으며 이의 가격차이가 약 10%정도이므로 장기적으로 중성화 방지 등의 내구성 확보를 위해 충분한 투자가치가 있다고 생각된다. 또 방수성의 확보를 위해 수평이어붓기 부분에 지수를 확보할 수 있도록 해야 하는데(노출콘크리트 전문시공업체인 삼협개발종합건설㈜ 의견), 우리현장에서는 지수코킹(대륭셀루로우즈, 02-573-4690)를 설치하였다. 또한 내벽면에 규산질계방수(쌍용양회의 셈코트)를 시행하여 방수성 확보를 하고자 했다.

≫ 노출콘크리트 면의 변형 방지 거푸집의 변형 방지를 위하여 취할 수 있는 것은 튼튼한 거푸집을 준비하는 것과 측압을 줄이는 방안을 준비하는 것이다. 우리현장에서는 높이 4.8m 폭 9.6m의 대형폼을 거푸집 구조계산을 하여 변형이 0.5mm이내의 성능을 갖도록 짜기로 했다. 처음에는 철재폼도 생각하였으나 줄눈설치가 여의치 않고 가격도 비싸 합판과 각재로만 구성했다. ㆍ 표면합판: 4 ×8 코팅 합판 두께의 오차가 3mm정도까지 발생하여 탄성퍼티로 면처리를 하였다. ㆍ 덧판합판: 3 ×6 내수합판 덧판은 표면합판과 조인트가 엇갈려 배치하고 두 합판의 연결 은 일정한 간격(15cm)으로 못을 쳤다. ㆍ 수평띠장: 정치수 규격의45×90 각재 @300사용 - 강관 파이프나 각형각관을 사용할 수 도 있겠으나 대형폼을 양중하기 위한 와이어 설치를 위해 홈을 파주어야 하기 때 문에 각재로만 구성 했다. ㆍ 수직띠장: 정치수 규격의 90×90 각재 @600 사용 ㆍ 긴결재: φ16폼타이 @600사용 측압을 줄이는 방안으로 4.8 높이의 콘크리트 타설 높이 중 1.6m씩 3차례에 걸쳐 구분 타설하고 1.6m타설 간격은 1시간에서 1시간 반으로 하여 콜드조인트가 발생하지 않는 한도 내에서 측압을 줄이는 방안을 택했다. 추가적으로 합판 설치 후 콘크리트 타설 전에 거푸집의 수직과 수평을 최종점검 하여야 하고 콘크리트 타설 직후에도 변형이 있을 경우 수정할 수 있도록 체인블럭을 설치하였다가 조정하여야 한다. ≫ 시멘트풀(cement paste)이 새어 나가는 것을 방지 기존의 노출콘크리트 건물 중에서 공통적으로 해결하지 못한 내용이 시멘트풀이 빠져나가 색이 부분적으로 다르거나, 골재가 노출되는 현상이다. 그중 폼타이의 콘 부분에서 가장 많이 발생하는데 이것은 합판의 폼타이용 구멍과 폼타이 사이의 공간으로 시멘트페이스트가 빠져나가기 때문이다. 우리현장에서는 얇은 고무 쉬트를 콘 크기에 맞게 오려서 폼타이 콘과 합판 사이에 설치하고 폼타이를 쪼이면서 합판과 밀착되어 시멘트풀이 세어나가지 않도록 하였다 합판과 합판 사이의 틈으로 시멘트풀이 세어 나가는 것도 많이 볼 수 있다. 우리현장에서는 일부에는 전체를 국산 코팅 쉬트를 붙여 시멘트풀이 새지 않도록 했으며 일부에는 줄눈재를 합판과 합판 사이에 설치하였고 합판과 줄눈재 사이에는 양면 테이프를 설치하고 못을 쳤다. 코너부위 개구부의 코너 부위에도 색이 변하거나 작은 곰보를 볼 수 있었다. 우리현장에서는 합판의 마구리면에 스폰지 테이프를 설치하여 쪼였을 때 밀착되도록 하였다. 콘크리트 이어치기 부분에는 줄눈 부분에 가느다란 폼타이인 스냅타이(snap tie)를 @600으로 보강하고 그 사이사이는 #6철선으로 긴결하였다. 이 부분은 줄눈이 손상되는 부분이므로 콘크리트 양생 후 스냅타이와 철선을 제거하면서 면처리를 하였다.

≫ 노출면이 미려할 수 있는 재료나 시공방법 노출면이 잘나오기 위한 조건은 두 가지라고 생각한다. 첫째는 거푸집널의 표면에 어떤 재료를 쓸것 인가이다. ① 합판자체의 자연스러운 무늬를 선호하는 경우도 있어 특별한 마감처리 없이 합판을 사용하기도 하는데 이런 경우는 표면이 광택이 나지 않는 것을 감수해야만 한다. 시공자 입장에서도 거푸집판넬을 1회 밖에 사용하지 못하고 매번 다시 판넬을 제작해야 하는 어려움이 있게 된다. ② 보통은 코팅합판을 사용하게 되는데 시방서에는 대부분 1회사용을 규정하고 있으나 코팅합판 면에 손상이 없고 표면 청소가 잘 될 수 있다면 몇 번이고 재사용 하는 것이 바람직하다고 생각한다. 왜냐하면 노출콘크리트 거푸집은 크게 한판을 정교하고 정밀하게 짜야 전체적인 변형을 막을 수 있기 때문에 1회 사용할 때마다 판넬을 다시 짜는 것은 오차를 줄이는데 더 불리할 수 있다. 단 거푸집판넬의 구성은 합판을 2중으로 하는 것이 미세한 변형을 방지할 수 있으므로 바람직하다.

▲PE필름부착

③ 우리현장에서는 일반합판을 뒤에 대고 코팅합판을 표면 판으로 사용하였는데 두 합판이 접합되는 부분의 틈에는 탄성퍼티(한성퍼터, 02-409-7111)로 평탄처리를 한 후 표면에는 노출콘크리트용 0.15㎜ P.E필름(케른, 033 -227 -9091)을 붙여서 사용했다. 탄성퍼티는 평탄처리 뿐만 아니라 합판의 손상 부위도 보수가 가능하고 설치하는 도중 미세한 변형은 자체의 탄성으로 흡수하므로 탈락되지 않는 특성을 갖고 있다. 거푸집판넬 전체에 필름을 붙여 합판과 합판 사이에서 시멘트풀이 새어나가는 것을 방지하고 한번 제작된 판넬로 총 4회를 사용하였는데 약간의 보수만 하면 처음 사용한 면과 나중 사용한 면이 거의 동일한 표면을 얻을 수 있었다 . ▲ 탄성퍼티를 합판이음부와 손상된 면에 바름

판넬과 판넬의 연결되는 부위에는 연속성 확보를 위하여 띠장을 3중으로 처리하였다.

▲ 형틀판넬 사이는 3중 띠장으로 처리

둘째 다짐이 잘 되어야 표면이 미려할 수 있다. ① 표면 마무리에 가장 심각한 경우는 골재가 뭉쳐서 발생하는 곰보라고 하겠다. 이는 노출콘크리트에서 있어서는 안될 치명적인 하자가 되며 이를 방지할 방안이 있어야만 한다. 곰보는 콘크리트 타설시 자갈이 철근과 부딪치면서 먼저 타설면의 바닥에 쌓이면서 발생하는 것이 대부분인데, 이를 방지할 수 있도록 시방서에는 1.5m 이하의 타설높이를 규정하고 있고 이것이 불가능할 경우는 트레미관을 사용하도록 되어 있으나 현실적으로 실현되기 어려운 방법이다. 즉, 노출콘크리트는 대부분 벽체인데 한층의 층고가 보통 3m는 넘고, 트레미관의 경우 콘크리트를 통과시킬 수 있는 구경이 되어야 하는데 벽두께가 확보되지 않는 경우가 많다. 우리현장에서는 건축적으로 중요하지 않은 부분에 헛기둥을 만들어 콘크리트 펌프카의 자바라 호스를 벽체의 저면까지 밀어 넣어 타설높이가 최소화 되도록 하였다. 한번 타설높이를 4.8m로 하여 터설하였지만 곰보 없이 마무리 할 수 있었다. 또 한가지 콘크리트의 골재를 당초 25㎜에서 19㎜로 변경하여 철근과 골재가 부딪치는 현상도 최소화하였다.

▲ 노출콘크리트타설(헛기둥)

② 그 다음 표면이 미려하기 위하여는 미충진 부위와 물곰보가 없어야 한다. 이는 전적으로 콘크리트 타설시 성실하게 진동다짐을 하였는가에 달려있다. 우리현장에서는 노출콘크리트 벽체의 10m거리마다 1대의 진동기를 배치하여 흘러들어 오는 콘크리트의 매 층(약 30cm) 마다 진동다짐을 하였다. 창문 개구부의 경우는 창문틀 하부에 구멍을 뚫어놓아 창문틀 하부에 에어포켓(air pocket)이 발생하지 않도록 하고 흘러들어 오는 콘크리트가 개구부에 도착했을 때 충분히 다짐을 하였다. ③ 콜드조인트 역시 노출콘크리트 면에서는 눈에 거슬릴 뿐만 아니라 누수의 우려도 있으므로 방지하는데 게을리 하면 안될 것이다. 우리현장에서는 연결타설 부분이 120분이 초과하지 않도록 하였다. (JASS 5 철근콘크리트 편 6.6 e항) ④ 코너부위 및 폼타이 부분에서 물이 빠져나가 노출콘크리트의 색이 검게 부분적으로 나타나는 경우가 많은데 우리현장에서는 폼타이의 콘과 합판이 만나는 부위에 패킹테이프(packing tape, 스폰지 같은 형상의 약 2㎜두께의 보드, 케른, 031-227-9091)를 붙여 누수되는 것을 방지하였으며, 모서리 부분도 패킹 테이프를 붙이고 폼타이 간격은 30cm로 하여 누수방지 및 형상유지를 할 수 있도록 하였다.

▲ 노출콘크리트타설(헛기둥)

≫ 그 밖의 노출콘크리트에서 고려하여야 할 사항 그밖에도 사소하지만 고려하지 않으면 않될 사항들에 대하여 우리현장에서 적용하였던 사항과 수집된 정보들을 이야기 해보기로 한다. ① 기타설된 노출콘크리트가 상부에서 타설되는 콘크리트에서 흘러나온 물에 오염되지 않도록 보양하고 콘크리트 타설시 하부에 고압 살수기를 준비하여 흘러내리는 시멘트페이스트를 즉시 제거하도록 하였다. ② 줄눈재를 프라스틱 제품으로 할 경우 합판과 접합하는 부분의 각이 예리하지 못하여 거푸집 해체시 콘크리트가 떨어져나가 각이 살지 못하므로 줄눈재는 목공소에서 주문 제작하는 것이 바람직하다. ③ 합판에 표기되었던 먹자국 분필자국 등이 콘크리트에 그대로 배이기 때문에 거푸집 판넬을 설치하기 전에 모두 지워야 한다. ④ 개구부에는 상부에는 물끊기 하부에는 인방을 설치하는 상세가 되어야 빗물로 인한 오염이 최소화 될 것이다. ⑤ 디자인 요소인 줄눈의 크기와 폼타이의 간격은 사용될 합판의 규격과 같이 검토되어야 한다. ⑥ 절차서를 만들어 과정마다 점검을 한 후 일이 진행되도록 한다.(절차서 참조) ⑦ 노출콘크리트를 보수할 경우는 보수전문가를 접촉한다.(전문회사-종로학원) ≫ 추후 보완 여기의 내용은 아직 완공되지 않은 건축물에 대해 쓰고 있어 아직 보완할 자료가 많다고 생각하며, 공사가 완료된 후 다시 한번 정리하여 완공된 사진과 함께 공사 중 놓쳤던 부분, 보수 방법, 발수재의 선정 등에 대하여 보완할 것을 약속합니다.

- 김광만 교수