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도로건설用 지오텍스타일의 소개
International Fiber Journal
1. 개요
세계적 자동차업체인 BMW의 관계자는 “인류가 자유로이 이동하고 상품을 이송할 수 있게 된 것은 결과론적인 것이 아니라 향후 번영을 위한 초석”이라고 언급한 바 있음.
현대화 및 산업화된 사회일수록 “이동성”이라는 측면이 필수로 등장하였고, 하나의 기본권으로서 인식되고 있음. 이는 대규모 인프라설비를 요구하고 있으나, 결과적으로는 산업화가 도로건설의 중요한 원동력으로 작용하고 있음. 이러한 경제의 기능확대에 따른 상호작용, 인구확대에 따른 소득증가, 이동성의 확대요구 등은 중국, 인도, 러시아를 중심으로 두드러지게 나타나고 있음. 이는 증가하는 도로 및 철로운송량을 감당하기 위해 대규모 인프라설비가 요구되나, 반대로 내수 엔지니어에 대한 발전 잠재력과 기회가 크다는 사실을 의미함.
또한, 도로의 품질향상 및 내부순환로의 필요성도 확대되고 있음. 일례로 중국은 고속철도의 확산에 따라 고속철도用 철로의 총길이가 기존 7,500km에서 17,500km로 2배 이상 확대되었음.
또한 도로건설에는 高품질의 基層 소재를 필요로 하고 있음. 이와 함께 인구 밀도가 낮은 지역의 경우 도로건설업체는 신규소재로의 전환도 큰 해결과제로 지적되고 있음.
2. 우수한 대체소재의 개발
지오텍스타일은 운송로 및 基層건설 분야에서 두각을 드러내고 있음. 이는 다양성, 유연성, 내구성, 강인성, 설치 용이성외에 적용분야에 따라 즉시활용이 가능하고, 기존의 건설방식대비 코스트가 낮기 때문임. 高기능성 섬유는 토목 분야에서의 활용도가 높을 것으로 기대되고 있음.
일례로 독일의 Huesker Synthetik GmbH는 지난 40여년간 토목 및 지반공사, 운송로 건설用 지오텍스타일을 생산해왔으며, 동 분야의 기술발전에 큰 역할을 하고 있음.
동 사의 관계자는 “폐사는 기술개발을 통해 제품의 신뢰성을 확보하였다”며, “지오텍스타일은 高품질이면서도 저렴하고 기존의 도로건설용 소재를 대체할 수 있는 능력이 있다”고 설명함. 시장 전문가는 “교통량이 많고 예산이 한정된 경우 지역정부로서는 장기적인 건설계획을 감당하기 어려운 경우가 많다“며, ”품질면에서 여러 지적사항이 반영되면서 제품도 점차 개선되었다“고 언급함. 또한, ”동 지오텍스타일을 이용한 도로건설의 경우 건설이후 15년이 경과한 상황에서도 손상 및 하자가 발생하지 않고 있다“고 덧붙임.
織物製 지오텍스타일의 경우 응용분야가 다양함. 강인성 지오그리드의 경우 보강을 목적으로 도로건설에 사용되었으며, 필터 혹은 배수, 분리를 위해 사용되고 있음. 또한, 지오텍스타일 소재로 생산된 그리드는 제방/댐/옹벽의 보강에 활용되고 있음. 기존의 건축방식과 비교하면 高강도 섬유는 가공이 용이하여 장점이 많음.
특히, 경제적인 측면에서도 우수함. 이러한 이유로 지오텍스타일은 土炭濕地, 늪 등의 지형에서도 활용이 가능함. 지오그리드는 아스팔트의 보강用으로도 널리 사용되고 있음. 아스팔트는 구조 설계 및 가공의 유연성, 안전성, 정숙성, 친환경성, 경제성이 뛰어나 도로의 상부소재로서 널리 활용되고 있음.
그러나 高품질의 소재를 활용하더라도 온도의 급변동, 지속적인 하중 등으로 마모 및 훼손이 불가피하며, 크랙 및 교통량의 증가는 손상부위가 드러날 수 있음. 이에 따라 아스팔트층의 하부구조 설계가 매우 중요해지고 있음. 콘크리트로 상부를 덮을 경우 아스팔트보강用 그리드는 콘크리트 패널사이의 손상부위가 아스팔트층 위로 드러나지 않도록 고정시킬 수 있음. 수리시에도 아스팔트보강用 그리드를 사용함으로서 손상된 基層을 교체할 필요가 없다는 장점도 있음.
일례로 동 보강구조의 도로에서는 크랙의 발생이 크게 줄어들었으며, 기존의 손상부분도 수년간 외부로 드러나지 않을 정도로 기능이 우수함. 철로건설에서도 지오그리드는 불안정한 基層을 보강하는 목적으로 사용되며, 동 소재는 강도가 매우 높아 동 분야에 적합함. 향후 적극적인 사용을 위해 기술적인 측면을 포함하여 상업적 기준외에 지오텍스타일 소재의 장단점이 다양하게 논의되고 있음.
지오그리드를 사용함으로서 기층의 두께를 상당히 줄일 수 있으며, 굴착두께를 낮춰 요구되는 基層用 소재량도 줄일수 있음. 굴착된 재료의 제거/운반비용, 基層의 운반 등 전반적인 운반코스트의 절감도 가능함.
또한, 하중이 넓게 분포되면서 하부구조의 필요성이 줄어드는 효과를 가져올 수 있음. 아스팔트 보강用 그리드는 운송用 도로의 유지보수기간을 연장시키는 부속효과도 있음.
3. 첨단 高기능성 섬유 및 관련설비
최신의 지오그리드에 적합한 보강用 소재로는 高강도/高균일성 폴리에스터가 있음. 그러나 지난 몇 년전까지 2000D의 특수제품은 생산효율이 저조하였음. 특히, 철로건설에 사용되는 “Heavy grid yarn"의 경우 多回의 합사공정을 거쳐 적정 Denier의 제품으로 생산할 수 있었음. 그러나 최근에는 다수의 합사공정 및 에너지절감공정이 통합된 시스템을 활용하여 최대 6000D까지 太Denier 제품을 생산할 수 있게되었으며, 高기능성 godet를 활용하여 요구조건에 맞춰 제품을 생산하고 있음.
일례로 Oerlikon Barmag의 “HF godet system"을 통해 高품질/高균일 연신絲를 생산하고 있으며, 포지션당 최대 16000D의 합사제품이 생산가능함. 또한, 에너지 사용량을 획기적으로 낮춤으로서 전체 코스트 절감에 긍정적인 효과를 나타내고 있음.
지오그리드의 생산의 핵심요소는 코팅장치를 포함한 위사삽입장치이며, 소위 ‘온라인 시스템’이라고 하는 특수장치의 도입을 통해 효율을 높일 수 있음. 위사를 삽입하는 방식으로 제직된 직물은 연이어 코팅소재(plastisol 혹은 역청혼합물)로 코팅되며, 이후 roll에 권취되어 출하됨. 일반 코팅製 지오그리드는 폭이 최대 5미터이며, 이는 신규 운송로건설에 활용되고 있음. 최종제품의 품질은 소재인 원사의 품질에 좌우되고 있음. 또한, 방사, 연신, 위사삽입 및 코팅에 이르는 생산공정간의 상호연계도 중요함. 이에 따라 Oerlikon Barmag와 같은 솔루션 공급업체에서는 전체 프로세스와 관련된 다양한 설비를 공급하고 있음. 일례로 고상중합(SSP) 및 방사설비에서부터 직물의 코팅설비까지 다양한 화섬소재에 맞는 설비를 공급하고 있음.
결과적으로 이러한 통합설비를 기반으로 高기능성 섬유를 생산함으로서 다양한 지오텍스타일 제품군이 특성 및 품질의 요구사항에 맞춰 적절히 조정되어 공급되고 있음.
출처 : 한국화섬협회
http://www.kcfa.or.kr/bbs/view.php?id=fabric_data&page=1&sn1=&divpage=1&sn=off&ss=on&sc=on&select_arrange=headnum&desc=asc&no=62
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