[한천구의 콘크리트 세상] 입자 크기 조절로 시멘트 종류 다양화

시멘트 생산 공정에서 원료와 설비를 변경하지 않고 분말도(입자 크기) 조절을 통해 다양한 성능을 구현한 사례가 주목된다.

KS L 5201(포틀랜드 시멘트)에는 1종(보통), 2종(중용열), 3종(조강), 4종(저열), 5종(내황산염) 등 5종이 규정돼 있다. 이 가운데 1종과 3종은 수화열이 높고 강도 발현이 빠른 특성을 가지며, 2종과 4종은 수화열이 낮고 강도 발현이 느린 것이 특징이다. 일반적으로는 원료 조성부터 소성, 분쇄 등 제조 공정을 달리해야 각 특성에 맞는 제품 생산이 가능하다.

국내 시멘트 산업은 1960년대 이후 대형 킬른을 기반으로 한 대량 생산 체제를 구축하며 1종 보통 포틀랜드 시멘트 중심의 단일 품목 생산 구조를 유지해왔다. 당시에는 수요가 공급을 상회해 제품 다양화 필요성이 크지 않았다.

그러나 초고층·고강도 콘크리트, 해양 구조물용 고내구성 콘크리트, 대규모 매스 콘크리트 등 공사 유형이 다양해지고, 계절과 관계없이 균일한 품질을 요구하는 현장 수요가 확대되면서 용도별 특성에 맞는 시멘트 공급 필요성이 커졌다.

이에 동일 설비를 활용하면서도 성능 차이를 구현할 수 있는 방안으로 분말도 조절이 추진됐다. 미세 입자는 수화 반응이 빠르고 수화열이 높으며, 상대적으로 굵은 입자는 수화 반응이 느리고 수화열이 낮다는 점에 착안한 것이다.

1994년부터 아세아시멘트 기술지도위원으로 활동하던 연구진은 해당 아이디어를 제안했고, 이후 산학 공동 연구를 통해 가능성을 검증했다. 국가 ‘지역혁신인력양성사업’ 3개년 과제로 진행된 연구에서는 동일한 원료와 설비를 유지한 채 입자 크기를 달리 채취·혼합하는 방식을 적용했다.

그 결과 제조 공정을 전면 변경하지 않고도 1종부터 4종까지에 준하는 성능 변화를 구현할 수 있는 기반을 마련했다. 현재는 겨울철 조기 강도 발현이 필요한 현장에 미분 시멘트를 공급하는 등 수요자 요구에 맞춘 제품이 보급되고 있다.

업계에서는 기존 대형 설비 체계를 유지하면서도 시장의 다변화된 요구에 대응할 수 있는 현실적 대안으로 평가하고 있다.