[한천구의 콘크리트 세상] 콘크리트 고드름

고드름이란 국어사전에 의하면 「흘러내리던 물이 땅에 떨어지지 않고 길게 얼어붙어 매달린 얼음」이라고 기술하고 있다. 즉, 겨울철 눈이 내려 쌓인 지붕에서 햇볕에 눈이 녹은 물이 처마로 흘러내릴 때 영하의 추운 날씨 때문에 녹은 물이 다시 얼어붙어 길게 창 모양으로 된 것을 말한다. 고드름이란 어원은 ‘곳어름’으로서 이때 ‘곳’은 ‘곧다’의 뜻이고 ‘어름’은 ‘얼음’을 뜻한다. 따라서 ‘곳어름’은 본래 ‘곧게 언 얼음’이라는 뜻인데, ‘고도롬’, ‘고두룸’을 거쳐 현대에는 ‘고드름’으로 맞춤법을 정하여 표기하고 있다.

그런데, 사진 1을 보면 콘크리트 슬래브 면에 고드름이 생겨 있다. 이는 겨울철 처마 끝에 생기는 고드름과는 성분이며 생성과정이 전혀 다르다. 오히려 콘크리트 고드름은 우리나라 제천, 단양 등 석회암 지역의 종유동굴(鐘乳洞窟)에 발생하는 종유석(鐘乳石)과 유사하다. 즉, 종유동굴은 석회암의 균열 사이로 흘러가는 물이 석회석을 서서히 녹여 지중에 커다란 구멍인 동굴을 만든 것이다. 거기에 종유석은 종유동굴 천장 면에 고드름 모양으로 생긴 것인데, 암반의 작은 틈 등을 통해 물이 떨어지면서 석회암을 녹여 생긴 물 즉, 석회석의 주성분인 탄산칼슘으로 포화된 지하수가 작은 틈으로부터 천장 면으로 흘러나와 떨어지기 전 탄산칼슘을 석출시켜 대단히 긴 시간(수천~억년)에 걸쳐 기둥 모양으로 생성된 것이다.
 

콘크리트 슬래브에 발생한 고드름

 
결국, 콘크리트의 고드름도 물이 콘크리트 균열 등 내부를 통과하면서 시멘트 수화생성물을 녹여내어 종유석처럼 만들어낸 것으로, 즉, 시멘트에는 「알리트, 벨리트, 알루미네이트, 펠라이트」의 4대 조성광물이 있는데, 그중 가장 많은 분포를 갖는 알리트(C3S), 벨리트(C2S)는 수화반응 시 CSH라는 수화생성물을 만들고, 잉여 C(CaO)는 H(H2O)와 반응하여 수산화칼슘{Ca(OH)2}을 만들어 모세관 공극 중에 액상 혹은 결정으로 존재한다.(여기서 C는 CaO, S는 SiO2, H는 H2O임) 이와 같은 수용성인 수산화칼슘이 균열 면 혹은 재료분리된 거친 조직이 존재하는 경우에는 비나 지하수 등으로 콘크리트에 스며들어 조금씩 누수가 진행되는 상황이면 누수된 물속에 수산화칼슘이 녹아 나와 대기 중 탄산가스와 반응하여 탄산칼슘{Ca(OH)2 + CO2 → CaCO3 + H2O}으로 변하면서 조금씩 방울방울 떨어지는 콘크리트 균열 면 등에 종유석이 커지는 모양으로 콘크리트 고드름이 생기게 되는 것이다. 그런데, 종유동굴의 종유석은 수천~수억 년에 걸쳐서 생기는데 비해 콘크리트에 생기는 고드름은 많은 양의 수산화칼슘 용실에 의해 수개월~ 수년 내에도 생기게 된다.
 

보강토 옹벽에 발생한 백화

 

콘크리트 고드름이 생기는 원리는 건축물 외벽 면에 생기는 백화(白華: Efflorescence)와 동일하다. 즉, 고드름은 방울방울 떨어지는 균열 면 등에 수직으로 생기는 반면, 백화는 콘크리트 내부를 통과한 물이 콘크리트, 벽돌, 타일 등 표면을 흘러내릴 때 흰색의 물질로 표면을 오염시키는 것인데, 성분은 고드름과 동일하다.

그런데 이와같이 콘크리트에 물리·화학적 작용으로 고드름이 생겼다는 것은 콘크리트 미세조직에 물이 통과할 만한 재료분리 혹은 균열이 생겼다는 것으로, 고드름이 성장하는 것을 그대로 방치하면 콘크리트 내부의 수산화칼슘이 계속 용실 되어 공극이 커지는 것을 의미하는 것으로 강도 및 내구성에 중대한 영향을 미칠 수 있다.

따라서 콘크리트에 고드름이 생긴 곳은 반드시 균열보수, 재료분리 보수 및 상부층의 방수시공 등 더 이상 고드름이 성장 및 발생하지 않도록 보수 및 건설물을 유지 관리할 필요가 있다.