안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
바다에 설치되는 구조물은 끊임없이 해수와 접촉하며 화학적 공격을 받습니다. 해수 속에는 상당량의 황산염 이온이 포함되어 있는데, 이것이 콘크리트 내부로 침투하면 시멘트 수화 과정에서 생성된 알루미네이트 화합물과 만나 화학 반응을 일으킵니다. 이 과정에서 에트린가이트라는 결정체가 만들어지는데, 이 물질은 생성되면서 부피가 원래보다 2배 이상 커지는 성질을 가지고 있습니다. 좁은 콘크리트 내부 조직 사이에서 결정이 팽창하면 강력한 내부 압력이 발생하고, 결국 구조물에 미세한 균열을 일으키며 서서히 붕괴하게 됩니다. 이를 황산염 침식이라고 부릅니다.
이러한 파괴를 막기 위해 해양 구조물에는 내황산염 시멘트와 같은 특수 시멘트를 사용합니다. 가장 핵심적인 원리는 에트린가이트의 주성분이 되는 알루민산 삼석회(C3A)의 함량을 일반 시멘트보다 현저히 낮게 배합하는 것입니다. 반응할 원료 자체를 줄여 팽창성 물질이 생성되는 것을 근본적으로 억제하는 방식입니다. 또한 고로슬래그나 플라이애쉬 같은 혼합재를 섞어 콘크리트 내부의 미세 공극을 조밀하게 메우기도 합니다. 이렇게 하면 황산염 이온이 내부로 파고들 길목이 차단되어 화학적 부식에 견디는 힘이 강해집니다. 결과적으로 특수 시멘트는 화학적 성분 조절과 물리적 치밀화를 통해 바닷물 속에서도 구조물의 강도와 내구성을 유지하게 해줍니다.