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[건설 R&D 기술 진화③포스코건설]건물에 철강 노하우 접목, 규모 7.0 지진도 견딘다튼튼한 뼈대·친환경 기술로 앞선 신도시 모델 개발
백가혜 기자  |  lita@econovill.com  |  승인 2011.04.01  07:08:52

지진과 강풍 발생 시 진동을 최소화하는 ‘풍진동 제어 기술’ 실험 장치(사진=이코노믹리뷰 송원제 기자).


일본발 지진의 여파로 인해 국내에서 지진 발생 가능성에 대한 우려가 커지고 있다. 우리나라는 지진으로부터 안전한 국가라는 인식 때문에 그간 건축물의 내진 설계에 소홀했던 게 사실이다. 이런 시점에서 내진 성능을 강화한 건축자재가 주목받고 있다.

지진과 홍수 등 자연재해로부터 안전한 건축물에 대한 관심이 높아지는 시기에, 건축물의 수명을 높이기 위한 노력은 어떻게 이뤄지고 있을까. 뼈대가 튼튼해야 오래 살아남는다.

기본부터 탄탄한 기술력과 자재를 보유한 포스코 건설의 경쟁력을 들여다보니 국내 최대 철강 기업인 포스코의 위상이 겹쳐진다. 건물의 뼈대인 철골에 여러 계열사들이 개발한 기술을 도입해 갑옷을 입혔다. 과연 시너지 효과가 어디까지 나타날지, 포스코건설의 경쟁력이 새롭게 눈길을 끈다.<편집자 주>



초고강도 콘크리트도 대표작품

포스코건설(사장 정동화)이 보유한 기술력 중 단연 돋보이는 분야는 내진 설계다. 리히터 7.0 규모의 강진에도 견딜 수 있는 내진 기술력을 갖춰 건물이 비교적 튼튼한 편. 특히 포스코의 건축 기술이 대부분 고층 건물에 집약되어 있는 점을 고려할 때 아파트나 오피스 빌딩에 적용 가능하다.

송도국제도시에 자리한 포스코건설의 더샵 퍼스트월드에는 실제로 특수한 제진 시스템이 구현됐다. 제진 시스템은 지진이나 강풍 발생 시 특별한 장치를 사용해 에너지를 흡수함으로써 건물 내부에 발생하는 진동을 최소화하는 장치다.

이는 포스코건설이 국내에서 독자적으로 보유한 ‘풍진동 제어 기술’로 포스코 송도 사옥 최상층에 설치된 풍진동 모니터링 시스템을 통해 연구가 진행되고 있다. 풍진동 제어 시스템은 무거운 물체를 감쇠장치로 이용하는 동조질량감쇠방식과 액체를 감쇠장치로 이용하는 동조액체감쇠방식으로 나뉜다.

더샵 퍼스트월드는 이 중 동조액체감쇠방식이 적용됐는데, 이 기술은 U자형 관 형태의 물기둥 통로가 있는 액체탱크를 조정해 진동을 제어하는 원리다.

초고층 건물은 지진 또는 강풍에 좌우로 심하게 흔들리게 되는데, 이 때 건물 최상부의 탱크 내 액체가 관성의 법칙에 따라 건물과 반대방향으로 움직인다. 이 과정에서 무게중심이 잡혀 건물의 흔들림을 최소화할 수 있다.

포스코건설은 몇 년간 실험과 연구를 거쳐 건물의 흔들림을 측정하고 심지어 미세한 진동까지 감지하는 기술 개발에 성공했다. 또 국내 최초로 이 기술을 특허 받았다.

지난 2010년 인천 청라 지구의 더샵 레이크파크에 적용된 초고강도 콘크리트도 포스코건설의 R&D가 이뤄낸 성과다. 이 콘크리트는 100Mpa(메가 파스칼)의 초고강도 콘크리트로 1㎠의 면적 당 1t의 무게를 견딜 수 있는 강도다. 일반 아파트에 사용되는 콘크리트의 압축강도가 24Mpa 정도임을 감안할 때 4배 이상 높은 것.

이처럼 포스코건설은 주거용 주택에 사용되는 자재의 고강도화를 추진하고 있다. 포스코가 시공한 아파트에 적용된 콘크리트는 100Mpa이지만, 실제로 개발된 콘크리트의 압축 정도는 무려 250Mpa이다. 이는 한일시멘트, 레미콘 제조업체인 렉스콘과 공동 개발해 한국 건자재연구원의 시험을 거친 대표작이다.

고강도 건축자재는 포스코건설이 계열사 또는 타사와 공동 개발하는 영역으로 현재 고강도 철근과 철골 부지 개발도 추진 중이다.

포스코건설이 건자재 부문에서 강세를 보이는 현상은 포스코에서 고강도 강재 개발에 주력하는 원인에 기인한다. 포스코가 개발한 기술을 건설 부문에 활용해 시공할 수 있는 최적의 기술로 재탄생 시키는 것이 포스코건설 기술 연구원들의 고민이다.


IT&엔지니어링과 끝없는 융합

포스코건설의 R&D 센터는 인천 송도의 포스코 글로벌 R&D 센터에 위치해 포스코 전 계열사의 R&D 센터와 협업이 가능한 구조다. 앞으로는 건설사가 건축 분야 외에도 관련된 타 업종과 보유 기술을 공동 연구하거나 크로스 오버 형식으로 교류하는 노력이 필요한 연유에서다.

건설 R&D센터에서 실험하는 풍진동 모니터링 시스템(사진=이코노믹리뷰 송원제 기자).

포스코는 건설사를 엔지니어링과 건축 부문이 결합된 E&C의 방향으로 이끌어 나가고 있다. 또 최근에는 건축물에 스마트 기술이 도입돼 이용자들의 편리한 주거 생활을 도모하는 추세라 IT 기술과 건설 기술의 접목이 필요하다. 이에 포스코건설은 포스코 ICT와 함께 공동으로 주택에 적용 가능한 기술을 개발해 특허 출원했다.

지능형 주차장 조명 시스템과 직류전압분배장치를 이용한 전원 공급 시스템이다.
지능형 주차장 조명 시스템은 주차장으로 들어온 차량 운전자에게 가장 가까운 주차공간을 조명으로 알려준다.

차량감지 센서가 작동해 차량 정보를 확인하는 원리를 통해 구현 가능한 기술이다. 친환경 LED 조명을 활용함으로써 전력 소비를 줄이고 차량의 동선을 최소화해 배출 가스를 감소시킬 수 있다는 장점이 있다.

또 직류전압분배장치를 이용한 전원 공급 시스템은 아파트 세대에 들어오는 교류 전환을 가정에서 활용하는 전자제품에 맞게 직류전원으로 변환해 효율적이다. 최근 주택의 제로에너지화가 트렌드로 자리잡아가는 추세에 따라 포스코건설 또한 본격적으로 에너지 저감 기술을 도입 또는 자체 개발하고 있다.

먼저 자체 연구·개발한 기술 중 눈에 띄는 것은 친환경 타일 접착제다. 지난 2월 포스코건설은 한일시멘트와 함께 국내 최초로 유해화학물질 방출 수치가 제로에 가까운 친환경 무기질계 타일 접착제를 개발했다.

페인트, 접착제 등 건축자재에서 발생하는 유해화학물질이 새집증후군 및 화학물질과민증의 주요 원인이 되어 빈혈, 암 등 각종 질환을 유발할 위험이 높다. 그러나 주로 아파트에 적용하는 이 타일 접착제는 환경부에서 고시한 오염물질 허용기준치인 2mg의 1천분의 1 수준인 0.002mg의 휘발성 유기화합물만을 방출한다.

마그네슘 온돌 차음 패널도 포스코건설이 가진 기술력을 입증한다. 열전도율이 높은 마그네슘의 특성을 이용해 RIST 강구조연구소와 공동 개발했다. 이 제품을 사용해 온돌 바닥을 지으면 기존 온돌 대비 약 60%의 방열 효과를 내 난방비용 절감과 에너지 절약에 큰 기여를 할 것으로 분석된다.

전기자동차 충전시스템도 포스코 ICT와의 합작으로 친환경 에너지 기술의 집약체다. 개발된 시스템은 단지 출입카드를 이용해 주차장에서 전기자동차를 충전하고, 사용한 전기요금은 해당 세대의 관리비에 합산 청구되도록 하는 방식이다. 이용자가 휴대폰으로 전기자동차의 충전 상태와 요금 등을 실시간으로 확인할 수 있도록 하는 편의성도 확보했다. 역시 특허 출원을 완료한 상태다.

LED 조명을 이용한 식물농장도 공동주택에 적용될 수 있는 포스코건설만의 경쟁력 있는 모델이다. 송도 더샵 사원아파트 내에 실제로 구현된 식물농장은 약 19.2㎡ 면적에 매달 700 포기가량의 채소를 생산한다.

식물농장의 장점은 농약을 사용하지 않고도 해충에 의한 피해 없이 신선한 농산물을 재배할 수 있다는 점이다. 실내에서 물, 빛, 온도, 습도, 양분 등을 인공적으로 제어해 농산물을 제어할 수 있어 주민들의 높은 호응을 얻고 있다.

LED 조명을 활용한 사례가 또 있다. 빛의 성질을 이용해 신체와 정신을 고루 건강하게 만들어 주는 감성조명이다. 포스코건설은 기존 조명과 LED 조명의 특성 분석을 통해 사람의 심리 상태에 따라 색온도와 휘도(광원 또는 빛의 밝기를 나타내는 양)를 조절할 수 있도록 했다. 이 내용을 담은 감성조명기술 디자인가이드를 개발해 공동주택에 적용했다.

에너지 절약과 더불어 물 절약도 포스코건설이 중점을 두는 분야다. 이를 위해 스마트 워터 그리드를 도입했다. 스마트 워터 그리드는 상하수도 시설에 IT 기술을 접목시켜 상하수도 관리를 보다 효율적으로 하는 시스템이다. 이를 활용할 경우 물이 어디서 새는지 확인할 수 있으며, 많은 수도관을 전체 네트워크가 관리함으로써 물을 절약할 수 있다.

주택에서 갑자기 단수 현상이 발생했을 경우 센서가 작동해 네트워크 담당자가 이를 중앙에서 파악하고 즉시 물 공급에 나설 수 있도록 하는 시스템이 머지않아 실현 가능해질 전망이다.

송도 더샵 사원아파트 공급된 식물농장(왼쪽)과 효율적 상하수도 관리를 위한 수질관리 실험(오른쪽)(사진=이코노믹리뷰 송원제 기자).


도시 전체를 제로 에너지화 큰 꿈

포스코건설은 해외 건설 시장에서 발판을 넓히기 위해 주택 건설을 넘어서 신도시 개발을 장기적인 목표로 삼고 있다. 계속적으로 추진되고 있는 송도 국제 도시 개발이 선행 사례다. 신도시는 말 그대로 포스코의 친환경·신재생 에너지 사업이 주택에서 도시 전체로 확대된 개념이다.

공동주택에 적용될 수 있는 개별 에너지 저감 시스템은 포스코건설 역시 타 업체에 뒤지지 않는다. 땅속의 열을 흡수해 냉·난방에 이용하는 지열 히트펌프나 태양열을 냉·난방 및 전기로 이용하는 발전 시스템이 단적인 예다. 여기에 수소와 공기의 화학반응을 통해 전기와 열을 생산하는 연료전지 시스템이나 홈 네트워크를 이용한 대기전력 제어시스템 등이 추가된다.

신도시 개발 문제는 이 기술들을 더 큰 단위의 도시 규모에 어떻게 확대 적용할 것인가에 달려 있다. 저에너지 교통 시스템 등 환경 영향을 고려해 지속가능한 도시 계획이 구축되어야 할 뿐 아니라 초고층빌딩, 전시장, 호텔 등 다양한 도시 건축물의 통합 설계 역량을 갖출 것이 요구된다.

또 포스코 그룹사간 협업을 통해 스마트 그리드, U-City 기술을 도시 전체에 적용할 수 있도록 하는데 그룹 차원의 R&D가 핵심적 역할을 수행할 전망이다.

동북아 물류 허브도시로 발전할 송도국제도시와, 현재 계획 중인 베트남 북안카인 신도시 등 거대 도시 개발 계획이 포스코건설뿐 아니라 포스코 그룹 전체의 노력과 기술력을 요하는 까닭이다.

백가혜 기자 lita@asiae.co.kr


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