포러스 콘트리트(Porous Concrete)

ㅇ포러스 콘크리트란
포러스 콘크리트란 조직 내부에 다량의 연속성 공극이 생성되도록 골재입자의 크기를 한정시킨 굵은 골재 각각의 입자를 시멘트 모르타르나 페이스트로 결합시킨 다공질 콘크리트를 포괄해 일컫는 말이다. 일반적으로 포러스 콘크리트의 공극률은 제품의 용도에 따라 달라지나 대개 5~35% 범위이고, 압축강도는 50~200 Kg/cm2 정도로 일반 콘크리트에 비하여 다소 낮은 수준이다. 포러스 콘크리트는 조직 내부에 다량의 연속성 공극과 독립된 공극이 형성되어 있어 투수성과 투기성이 우수하다. 이를 이용하여 우수 통과 기능을 가진 투수 콘크리트나 소음을 흡수하는 기능을 가진 흡음 콘크리트 등과 같이 환경부하를 저감시키는 기능으로 활용한다. 또한 식물 녹화 기능을 가진 식생 콘크리트나 수질 정화 기능을 가진 에코 콘크리트 등과 같이 생물 서식공간을 마련해주는 것으로 활용하는 것 등 다양한 특수 용도에 활용되고 있다.

ㅇ포러스 콘크리트의 사용재료
포러스 콘크리트에 사용되는 재료의 종류는 기본적으로 일반 콘크리트와 같이 시멘트, 물, 굵은 골재, 잔골재, 혼화재 및 화학 혼화제이다. 그러나 이들 재료의 구성은 기능성 용도에 따라 약간씩 상이하며, 보통 콘크리트에 비하면 상당한 차이가 있다. 굵은 골재는 입자크기를 특정 범위로 제한하여 사용하고, 잔골재는 사용하지 않거나 사용해도 그 양이 극히 소량으로 제한되는 경우가 많다.

ㅇ포러스 콘크리트의 배합
일반적으로 보통 콘크리트의 배합은 굵은 골재와 잔골재의 입자들이 서로 밀실하게 충전되도록 함으로써 가급적 공극이 생기지 않도록 골재들의 입도를 조정하는 데 반하여, 포러스 콘크리트는 골재입자들이 최밀 충전이 되지 않고, 서로 맞물림으로 최대한 공극을 형성하도록 골재의 입도를 조정한다. 따라서 포러스 콘크리트에서는 대개 잔골재 없이 단일 입도의 굵은 골재만으로 배합하며, 맞물림이 좋은 쇄석 골재가 사용된다. 포러스 콘크리트는 이 단일 입도의 쇄석입자들의 맞물림으로 형성된 공극을 유지하면서 가급적 맞물림 부분만을 시멘트 페이스트로 결합시켜서 양생한 콘크리트라고 할 수 있다. 배합 조건은 포러스 콘크리트의 용도가 요구하는 품질과 기능을 만족하는 수준에서 정해진다. 일반적으로 공극률, 투수계수 등과 같은 특수 기능을 만족하는 수준에서 구조체로 요구되는 최소한의 압축강도와 동결융해저항성 등을 고려하여 결정한다.

ㅇ포러스 콘크리트의 제조 공정
포러스 콘크리트는 일반적으로 공장에서 프리캐스트공법을 사용하여 블록 형상으로 제조하는 콘크리트제품의 하나이다. 일반적으로 포러스 콘크리트는 단독으로 사용되기도 하나, 용도에 따라서 구조체로 요구되는 강도가 낮기 때문에 이를 보강하기 위하여 보통 콘크리트와 일체화하여 제조하는 방식이 많이 채택되고 있다.

ㅇ포러스 콘크리트의 기본 물성
포러스 콘크리트에서 가장 기본이 되는 특성인 공극률은 물-시멘트 비에 따라 크게 변동된다. 굵은 골재의 용적률을 일정하게 한 경우, 물 -시멘트 비가 증가할수록 연속 공극률과 전 공극률은 감소한다.

ㅇ포러스 콘크리트의 종류
 - 흡음 콘크리트
흡음이라는 것은 음파를 흡수하여 음파가 지니고 있는 파동에너지를 감소시키는 것을 말한다. 이는 매질입자에 실린 음파의 운동에너지가 흡음재료에 진동 등을 유발시켜 열에너지로 전환되는 기구인 것이다. 이와 같은 흡음기구의 원리를 이용하여 소음 등을 방지할 목적으로 콘크리트의 표면부터 내부로 이어지는 연속된 공극을 다량 함유하게 만든 포러스 콘크리트가 흡음콘크리트이다. 소음 등의 음파가 흡음 콘크리트 표면에 입사되면 일부는 표면에서 반사되어 외부로 방출되나 대부분은 연속된 공극을 통하여 내부로 침입한다. 내부로 침입된 음파는 공극 내벽과 충돌하여 마찰이나 점성 저항 및 진동 등에 의하여 음파의 운동에너지가 열에너지로 소비된다.
주파수 및 입사각 등의 조건에 따라서도 달라진다. 또한 소음은 저음역에서 고음역까지의 넓은 주파수대에 걸쳐 발생하기 때문에 소음재료는 이러한 넓은 주파수대의 소음을 흡수하는 성능이 요구된다.

 - 생태 콘크리트
포러스 콘크리트는 표면에서부터 내부로 이어지는 연속성 공극으로 인하여 비표면적이 보통 콘크리트는 물론 자연 하천의 모래나 자갈에 비해서도 매우 크다. 이렇게 표면적이 큰 포러스 콘크리트의 표면에는 상대적으로 많은 생물막이 형성된다. 생물막은 유기물을 분해하는 박테리아 등 미생물이 고정되고 생식하는 서석처로 활동한다. 또한 표면에 노출된 연속성 공극은 박테리아를 먹이로 하는 섬모충 등 원생동물 등의 서식처가 되어 하나의 자연생태계가 조성된다. 이와 같이 큰 표면적과 연속성 공극을 이용하여 자연생태계를 조성하는 목적으로 사용되는 포러스 콘크리트가 “생태 콘크리트”이다. 생태 콘크리트의 수질 정화 능력은 표면의 생물막에 기생하는 박테리아 등 미생물이 대사작용으로 물의 오염원인 유기물을 무기 영양염류로 분해시킴 으로써 생기는 것이다. 따라서 표면에 부착된 미생물의 종류 및 양 그리고 이들 미생물의 생식과 신진대사 기능을 활성화시키는 표면의 재질 및 공극구조 등 환경 조건이 유기물의 분해 능력을 좌우한다.