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고급 구조 재료를 통해 건설업자와 엔지니어를 위한 툴킷 확대
강철과 콘크리트가 포함된 노후 구조물은 녹, 부식과 혹독한 날씨에 노출되어 문제를 일으키는 경우가 많습니다. 하지만 이제 더욱 발전된 건설 재료 덕분에 이러한 어려움을 극복할 수 있습니다. 오하이오주 데이튼에 위치한 Advantic은 기존의 콘크리트와 강철을 대체할 수 있는 혁신적인 중합체 복합 재료를 설계하고 제조합니다. 이러한 재료는 더욱 가볍고 수명이 길며 열악하고 혹독한 환경을 이겨내는 구조물을 건설하는 데 사용될 수 있어 건설 산업에 혁신을 가져옵니다.
건설 재료에 항공우주 기술 도입
Advantic은 건설 업계에 고급 재료를 제공하는 것을 목표로 하는 스타트업으로, 맞춤 복합 재료를 제조하여 혹독한 환경에서 건설하는 엔지니어와 건설업자에게 새로운 옵션을 제공합니다. Advantic의 사장 Brad Doudican은 "우리는 건설 업계의 '지름길' 역할을 하죠."라며, "복합 재료가 적합한 솔루션이라고 판단되는 경우 적절한 재료 솔루션을 찾아 문제를 해결합니다."라고 말합니다.
복합 재료는 두 가지 상이한 재료가 조합되어 더욱 가볍거나 수명이 길어진 대체 재료를 의미합니다. Advantic의 운영 부사장 Jeff Nielsen은 "당사는 주로 섬유 유리와 여러 가지 수지 등 항공우주 업계에서 개발된 재료와 기술을 민간 시장과 건설에 활용합니다."라고 말합니다.
Advantic의 모든 프로젝트는 고유하며, 임시 예산 지정부터 엔지니어링, 재료 사용 방법, 건설과 설치에 관한 조언 제공까지 광범위한 클라이언트 협업을 포함합니다. Advantic은 용접이 불필요한 마감용 부품을 비롯하여 모든 제품을 자체 제작합니다. Doudican은 "당사가 고객에게 최종적으로 제공하는 제품은 작업자를 위한 킷입니다."라며, "이 킷은 너트와 볼트 등의 세부 구성요소를 포함하는 스키드 형태의 세트로, 트럭으로 작업 현장에 배달됩니다."라고 말합니다.
건설용 복합 재료의 가치 입증
2013년 Advantic은 뉴욕 시 지하철 시스템이 환기에 관한 새로운 소방 방재 규정을 충족할 수 있도록 중합체 복합 재료를 주조함으로써 처음으로 대규모 프로젝트를 완수했습니다. 새로운 재료는 콘크리트보다 75% 가볍지만 동일한 압축 강도를 유지하고, 부식되지 않으며, 라디오 주파수에 대한 투과성이 훨씬 더 높아 프로젝트의 중요한 유지 관리 요건을 충족했습니다.
이후 Advantic은 호주 아웃백 지역의 혹독한 환경에 위치한 Kalgoorlie Consolidated Gold Mines의 대규모 부식성 강철 지붕 구조물을 강화해야 하는 까다로운 프로젝트를 맡게 되었습니다. 게다가 모든 작업을 단 10일만에 완수해야 한다는 어려운 과제까지 주어졌습니다.
Newmont Mining Corporation은 몇 년 동안 Kalgoorlie를 위한 솔루션을 찾는 데 실패했으며, 그 결과 폐쇄를 앞두고 있었습니다. 기존의 강화 방식의 경우, 너무 많은 시간과 비용이 들고 다수의 설치 직원을 필요로 한다는 점이 주요 걸림돌이었습니다. Advantic은 제의를 받는 즉시 기회를 포착하기로 결정했습니다.
Doudican은 "Newmont Mining Corporation과 초기 엔지니어링을 수행한 후, Kalgoorlie의 구조적 문제를 해결할 수 있는 견고한 경량 복합 재료 및 Advantic 자체 설계 솔루션을 제시했습니다."라며, "그 결과, 주요 구조 요소를 시정한 제품을 제작할 수 있었습니다. 당사가 미국에서 제작한 이 제품은 매우 가벼워서, 합리적인 요금으로 항공 화물을 통해 호주까지 운반할 수 있었습니다."라고 말합니다.
700개 부품으로 구성된 이 솔루션은 직원 2명과 전동식 리프트만으로 9일 반나절만에 설치되었습니다. Newmont는 작업 기한을 엄수하면서도 약 6백만 호주 달러에 상당하는 비용을 절약할 수 있었습니다. 그리고 몇 달 뒤, 강력한 태풍이 Kalgoorlie를 강타한 사건을 통해 새로운 복합 재료의 실질적인 성능이 검증되었습니다. 대규모의 태풍이 아웃백 지역을 강타했고, 마을의 수많은 구조물이 파괴되었습니다. 그리고 Advantic은 한 통의 이메일을 받게 되는데, 이 이메일에 첨부된 사진에는 태풍이 몰아치는 가운데 굳건하게 서 있는 Advantic의 구조물이 찍혀 있었습니다. 그리고 사진과 함께 "축하드립니다. 이로써 부하 테스트는 확실히 합격하셨네요!"라는 반가운 소식도 전달되었습니다.
Advantic의 재료를 검증해 준 또 다른 프로젝트는 Cleveland Metroparks Zoo의 고릴라 우리를 개조하는 작업이었습니다. Advantic은 동물원에 새로 들어온 고릴라가 환경에 적응하도록 돕고 모든 동물에게 더 많은 공간을 제공할 수 있도록, 고릴라들이 서식지를 360도로 볼 수 있는 고가 터널 Gorilla Chute를 설계했습니다. 이 경우 고릴라와 주변의 다른 동물들에게 주는 불편을 최소화할 수 있도록 강철보다는 복합 보가 더 적합한 것으로 나타났습니다.
Advantic의 CAD 엔지니어링 기술자 Luke Sideras는 "강철로 부품을 제조할 때는 용접으로 인해 독성 가스가 배출되고, 설치 시 불쾌하고 큰 소음이 발생하며, 전반적으로 부식이 생기기 쉽습니다."라며, "당사는 모든 빔이 동물원에 도착하기 전에 자체 공장에서 절삭하고 드릴링합니다. 이러한 공정을 통해 고릴라를 다른 곳으로 옮겨두는 시간을 대폭 단축하여 고릴라가 받는 스트레스를 줄여줄 수 있었죠. 이 프로젝트는 정말 흥미로웠으며 모두에게 좋은 결과를 제공했습니다."라고 말합니다.
고급 재료에 대한 긍정적 인식 제고
이러한 성공 사례를 통해, 기존의 프로젝트 진행과 완공 방식에 익숙해진 나머지 신기술 도입 속도가 느렸던 건설 업계에서 Advantic이 두각을 나타내고 있습니다. 하지만 Doudican이 지적하듯이 신재료를 도입하는 일은 업체 대표, 도급사와 엔지니어에게 쉽지 않은 결정이므로, Doudican의 팀은 고객이 투자 위험을 감수할 만한 신뢰를 구축해야 하는 과제를 안고 있습니다. Advantic의 직원들은 Autodesk Fusion 360을 사용하여 현장에서 즉시, 그리고 오하이오주의 작업실에서 도면 작업을 하며 변경 사항을 실시간으로 반영하고 있습니다. Doudican은 "Fusion 360을 활용하면 프로젝트 진행 과정을 최적화할 수 있습니다."라며, "궁극적으로는 Advantic이 고객에게 신뢰를 쌓을 수 있도록 해주죠. 이보다 중요한 일은 없습니다."라고 말합니다.
또한 Advantic은 기존의 재료보다 훨씬 더 성능이 우수하고 내구성이 강한 복합 재료를 통해 신뢰를 구축하고 있습니다. Doudican은 "콘크리트 재료와 내구성이 동일하면서도 50%, 60%, 심지어 75% 더 가벼운 재료를 제작할 수 있습니다."라며, "건설 과정에서 비용의 큰 부분은 재료로 인해 발생하는 것이 아니라, 재료를 옮기고 안전하게 쌓아올리는 데에서 발생하므로 극도로 가벼운 콘크리트는 건설 업계에 훌륭한 대안이 될 수 있습니다."라고 말합니다.
주조 중합체는 Advantic의 콘크리트 대체 재료 중 가장 가벼우며, 비싸고 위험한 장비를 사용하지 않고도 충분히 운반할 수 있습니다. 또한 Advantic은 주조 중합체보다 무거운 자체 중합체 콘크리트 제형을 개발합니다. 이러한 제형은 알칼리성 부식에 강하며 투수 문제가 없어 맨홀이나 배수구 내부를 마감하는 데 사용됩니다. Nielsen은 "콘크리트와 강철의 대안으로서 이러한 복합 재료는 건설업자나 엔지니어가 작업에 사용할 수 있는 툴킷의 범위를 확대해 줍니다."라고 말합니다.
Doudican은 이에 동의하면서도, 건설업자들이 Advantic의 재료를 처음 접할 때는 확신을 갖지 못할 수 있다고 덧붙이며, "하지만 강철 작업자가 '그 재료 정말 대단하던데요. 어깨에 짊어지고 다녀도 될 정도였어요!'라고 하거나 '기존 재료보다 3배, 5배 아니 10배 더 빠르게 쌓아올릴 수 있었어요.'라는 피드백을 준다면 신재료의 효율과 안정성을 신뢰할 수 있겠죠."라고 말합니다.
이때부터 건설업자는 새로운 재료의 가능성을 긍정적으로 검토하게 되는데, 건설 업계처럼 보수적인 업계에서는 드문 일입니다. Nielsen은 "복합 재료를 도입하여 건설 프로젝트의 내용을 변경하는 과정에서 흥미로운 점은 강철, 콘크리트 석조, 목재 등의 기존 툴킷에 익숙한 사람들이 새로운 재료에 빠르게 적응한다는 것입니다."라며, "다른 사람들이 그 가치를 이토록 빠르게 알아본다는 것이 기쁩니다."라고 말합니다.
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