ALC 블록

왜 배우는가: ALC는 경량성과 단열·내화 성능을 함께 갖춘 벽체 재료라 건축물의 경량화와 공업화 시공에서 자주 쓰인다. 시험에서는 조적 계열 공사의 대표 재료로 물성과 시공 특기사항을 함께 묻는 경우가 많다.

출제 이력: 제116회 4교시 3번, 제110회 1교시 11번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

ALC는 규산질 원료와 석회·시멘트에 발포제를 넣어 기포를 만들고 고온고압 증기양생한 경량 기포콘크리트 제품이다.

핵심 키워드

• 경량 기포콘크리트: 내부에 미세한 기포를 고르게 분포시킨 콘크리트로 단위질량이 보통 콘크리트보다 작다.
• 오토클레이브 양생: 고온·고압 증기 안에서 양생하여 강도와 치수 안정성을 확보하는 공정이다.
• 토버모라이트: 증기양생 과정에서 생성되는 규산칼슘 수화물로 ALC 강도를 좌우한다.
• 독립기포: 기포가 서로 끊긴 구조라 흡수성은 낮고 단열성은 높다.
• 발포제: 알루미늄 분말이 반응해 기체를 발생시키고 이 기체가 기포를 만든다.
• 프리캐스트(Precast): 공장에서 미리 제작해 현장에 설치하는 부재 방식이다.
• 조적 블록: 벽체를 쌓아 올리는 블록형 ALC 제품이다.

2. 개념 풀이

쉬운 말로 풀면 ALC는 속이 빈 듯 가벼운 시멘트 계열 벽돌이다. 공장에서 원료를 섞어 부풀린 뒤 큰 가마형 압력솥에서 찐 것이라고 보면 된다. 그래서 무겁지 않고 자르거나 깎기 쉬우며 불에 잘 타지 않는다.

정식 정의는 다음과 같다. ALC(Autoclaved Lightweight Concrete)는 규사, 생석회, 시멘트, 석고 등을 원료로 하여 발포제에 의해 기포를 생성시키고, 고온·고압의 증기 조건에서 오토클레이브 양생하여 만든 경량 기포콘크리트 제품이다. 국제 학술 용어는 AAC(Autoclaved Aerated Concrete)다.

핵심 용어를 원리 순서로 보면 다음과 같다. 발포는 알루미늄 분말이 수산화칼슘 등과 반응하며 수소 기체를 내고 슬러리를 부풀리는 과정이다. 발포된 슬러리는 케이크 상태로 굳은 뒤 탈형하고 절단된다. 오토클레이브 양생은 이 상태의 성형체를 고온·고압 증기로 처리하는 단계다. 이 단계에서 규산질 원료와 석회가 반응해 토버모라이트가 생성되고, 이것이 강도와 치수 안정성을 만든다. 결과적으로 독립기포 구조가 남아 경량성과 단열성이 생긴다.

원료의 구성은 자료마다 표현이 조금 다르다. 규산질 원료인 규사가 대부분을 차지하고, 생석회와 소량의 시멘트, 석고, 발포제가 함께 쓰인다. 제품의 체적 중 약 70% 내외가 기포 구조라는 설명이 근거에 있다. 이 기포율이 낮은 밀도와 높은 단열성을 설명하는 핵심 원리다.

3. 등장 배경과 필요성

조적 벽체는 벽돌이나 콘크리트 블록으로 쌓아 올리므로 자중이 크다. 건물이 고층화되면 기초와 구조체에 가해지는 자중 부담이 커진다. 이 문제를 줄이려고 가볍고 강도가 있는 벽체 재료가 요구됐다. ALC는 이 요구에 맞춰 개발된 재료다.

개발 경위는 다음과 같이 알려져 있다. AAC는 1920년대 중반 스웨덴에서 개발되었다고 알려진다. 독일에서는 Porenbeton이라고 부르며, 국내에서 쓰는 ALC라는 명칭은 동남아 지역에서 쓰이던 용어로 소개된다. 국내에서는 해외 기술을 바탕으로 국내 실정에 맞춘 제품이 개발되어 1992년부터 생산·판매가 이루어졌다고 한다.

필요성은 세 가지로 정리된다. 첫째, 경량화로 구조 부담을 줄이고 기초 규모를 낮출 수 있다. 둘째, 건축 생산의 공업화 요구에 맞게 공장 제작과 현장 설치가 가능하다. 셋째, 내화성과 단열성이 있어 건축물의 안전과 에너지 성능 요구를 함께 충족한다. 이 세 가지 이유 때문에 아파트, 사무실, 공장, 병원 등 여러 건축물에 널리 쓰인다.

4. 구성요소·원리·절차

ALC 블록은 공장에서 생산되는 경량 기포 콘크리트 조적재다. 구성요소는 원료, 기포, 보강 요소로 나뉜다. 원료는 규사(석영질 모래), 생석회, 시멘트, 석고, 플라이애시, 물이며 알루미늄 분말이 발포제 역할을 한다. 알루미늄과 수산화칼슘이 반응하며 수소가 발생해 기포가 형성된다. 이 기포가 블록 체적의 대부분을 차지하는 독립 기포 구조를 만든다.

구성요소 표

표의 재료는 모두 근거에 있는 조성이다. 각 재료의 배합비는 제조사마다 달라 본문에서는 쓰지 않는다.

고온고압 양생(오토클레이브 양생)은 ALC의 핵심 원리다. 1차 경화 후 증기 압력 용기에서 가열하면 토버모라이트(Tobermorite) 결정이 생성된다. 이 결정이 강도와 치수 안정성을 결정한다. 일반 콘크리트 수화물에 비해 건조수축이 작다.

기포가 체적의 대부분을 차지해 경량성과 단열성이 생긴다.

경량성과 단열성은 기포의 독립성에서 나온다. 기포가 서로 연결되지 않으므로 열 전달이 적고 흡수도 제한된다. 다만 기포가 많을수록 강도는 낮아진다. 그래서 ALC는 비내력 벽체나 내력이 작은 벽체에 쓰인다.

절차

• 원료 계량과 혼합: 규사를 분쇄해 생석회, 시멘트, 석고, 물과 함께 슬러리로 만든다.
• 발포와 주입: 알루미늄 분말을 넣은 슬러리를 형틀에 주입한다. 수소 기포가 발생해 슬러리가 부풀어 케이크 상태로 굳는다.
• 절단: 케이크를 탈형한 뒤 와이어 등으로 블록 치수에 맞게 자른다.
• 오토클레이브 양생: 증기 압력 용기에서 고온고압으로 양생해 토버모라이트 결정을 만든다.
• 포장과 출하: 건조 상태를 유지해 포장하고 출하한다.

절차 설명

절단 전 케이크는 아직 강도가 낮아 공정 순서가 중요하다. 양생 후에는 강도가 안정되어 현장에서 절단과 가공이 쉽다. 이 특성 때문에 현장 톱으로도 가공할 수 있다.

5. 관련 법령·기준·표준

ALC 블록의 품질 기준은 국내 KS 표준과 건설 시방에 따른다. 공공 건축 공사에서는 건축공사 표준시방서가 시공 기준을 정한다.

기준값 표

ALC 전용 치수 공차와 강도 등급은 제조사 시험성적서와 KS 표준으로 확인한다.

관련 KS 표준은 ALC 제품의 강도, 비중, 치수 기준을 정한다. 비중은 제품 등급을 나누는 기준이다. 비중이 낮을수록 경량이지만 압축강도는 낮아진다.

구조용 적용은 강도 등급과 설계 조건으로 판단한다.

관련 법령 조항

국내 건축물의 마감과 외벽 재료는 「건축법」과 「건축물의 피난·방화구조 등의 기준에 관한 규칙」의 내화 기준을 따른다. ALC는 불연성 재료라 내화 성능 확보에 유리하다. 구체 조항 번호는 확인되지 않아 생략한다.

6. 유형과 비교

ALC 블록은 제조 방식과 용도에 따라 몇 가지로 나눌 수 있다. 가장 기본적인 구분은 비내력벽용과 내력벽용(구조용)이며, 형상에 따라 블록형과 패널형으로 나뉜다. 수험 답안에서는 두 축을 함께 제시하면 분류 항목을 빠짐없이 채울 수 있다.

위 표는 형상과 용도를 나눈 것이다. 블록형은 쌓기 공법으로 시공하고 패널형은 설치 공법으로 시공하므로 시공 방식이 서로 다르다는 점을 함께 적는다.