고습기 또는 고강도 사용 구역을 위한 코팅 시스템 선택 방법

높은 습도 환경이나 빈번한 보행자 및 차량 통행이 있는 곳에 적합한 코팅 시스템을 선택하는 것은 내구성, 안전성 및 장기적인 비용 효율성을 확보하기 위해 매우 중요합니다. NACE International에 따르면 산업 환경에서 코팅 실패의 60% 이상은 종종 미검출된 수분으로 인한 부적절한 표면 처리에서 기인합니다(NACE, 2021). 한편 National Floor Safety Institute(NFSI)의 자료에 따르면 미국 내 상업 및 산업 시설에서 발생하는 미끄러짐 및 추락 사고는 매년 사업체에 700억 달러 이상의 비용을 초래합니다.

Grand View Research(2023)에 따르면, 글로벌 보호용 바닥 코팅 시장은 2030년까지 158억 달러에 이를 것으로 전망되며, 이에 따라 열악한 환경에서도 견딜 수 있는 고성능 코팅 시스템에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 본 문서는 ASTM, SSPC, ISO의 기준과 업계 주요 기업들의 실무 성능 데이터를 바탕으로, 습도가 높고 통행량이 많은 환경에서 적합한 코팅 시스템을 선택하기 위한 근거 기반 기준을 제시합니다.

1. 이중 과제 이해하기: 습기 대비 기계적 응력

주차장, 식품 가공 공장, 냉장 저장 시설, 병원 및 소매 공간과 같은 고습도 및 고통행 구역은 물 또는 습기에 지속적으로 노출되는 동시에 사람, 카트 또는 차량으로 인한 반복적인 기계적 마모라는 두 가지 과제에 직면해 있습니다.

미국 콘크리트 협회(ACI)에 따르면, 지하 구조물(예: 지하실, 지하 주차장)의 콘크리트 슬래브는 종종 3~5 lbs/1,000 sq ft/24시간을 초과하는 수증기 투과(MVT)율을 나타내며, 이는 표준 에폭시 코팅이 손상되기 시작하는 임계치를 훨씬 상회하는 수치이다(ACI 302.2R-19). 동시에 제조 현장에서의 평가 결과, 주요 통로는 하루에 500회 이상의 지게차 또는 팔레트 트럭 통행을 경험할 수 있으며, 이는 마모를 가속화한다(KTA-Tator, Inc., 2022).

따라서 코팅 선택은 수분 저항성과 기계적 내구성 모두를 충족해야 한다.

2. 선택 전 기초재의 수분 수준 평가

코팅을 선택하기 전에 표준화된 방법을 사용하여 적절한 수분 측정을 수행해야 한다.

· 염화칼슘 시험(ASTM F1869): 수증기 배출률(MVER)을 측정한다. 대부분의 기존 에폭시 코팅은 MVER이 3 lbs/1,000 sq ft/24시간 미만일 것을 요구한다.

· 상대습도(RH) 프로브 테스트(ASTM F2170): 보다 정확한 평가를 위해 권장; 깊이의 40% 지점에서 RH > 75%일 경우 코팅 박리 위험이 높음.

NACE CORROSION 컨퍼런스에서 발표된 연구들은 냉장 환경에서 발생하는 코팅 실패의 2/3 이상이 습기 테스트 미흡, 특히 현장 내 상대습도 프로브 사용 부재와 관련이 있음을 시사함(NACE, 2021). 정확한 테스트 없이는 필름 아래 응축수 형성이 수개월 내에 벌링(blisters)을 유발할 수 있음.

권장 사항: MVER > 3파운드 또는 RH > 75%인 경우 일반 에폭시 사용을 피하고, 습기에 강한 코팅 또는 수증기 배출 저감 시스템을 사용할 것.

3. 고습기 환경을 위한 최상위 코팅 옵션

a) 습기에 강한 에폭시 시스템

이러한 제형은 습한 기재 위에도 도포가 가능한 반응성 희석제 또는 소수성 수지를 포함하고 있습니다. 아크조노벨(AkzoNobel)의 기술 문서에 따르면, 습기에 강한 에폭시 제품인 Interfloor 4600은 장기간 물에 침지된 후에도 접착 강도를 유지하며, 젖은 조건에서도 인장 파단 강도가 300psi를 초과합니다(AkzoNobel TDS, Rev. 2022).

적합한 용도: MVER이 중간 수준(3~5파운드)인 지하실, 유틸리티 룸, 실내 수영장 등.

b) 시멘트계 우레탄(폴리머 개질 시멘트 오버레이)

포틀랜드 시멘트와 우레탄 폴리머를 결합하여 통기성 있으면서도 내구성 있는 표면을 형성합니다. 호환되는 프라이머와 함께 사용할 경우, 이러한 시스템은 1,000평방피트당 24시간 기준 최대 12파운드의 수증기 방출률(MVER)까지 견딜 수 있습니다(Sika Sikafloor®-161 TDS, 2023; BASF MasterTop 1230 CR 데이터시트, 2022).

장점:

· 통기성: 수증기가 배출될 수 있도록 허용

· 충격 및 열충격에 강함(-20°F/-29°C 이하에서 테스트됨)

· 냉동고 및 세척 구역에 적합

무독성 성분과 청소 용이성 덕분에 미국 농무부(USDA)가 규제하는 식품 가공 공장에서 널리 사용된다.

c) 메틸 메타크릴레이트(MMA) 코팅

빠른 경화 특성(50°F/10°C에서 최대 1~2시간 이내)과 우수한 습기 저항성으로 알려져 있다. MMA 시스템은 이슬점의 영향을 받지 않으며 습한 환경에서도 시공이 가능하다.

Smithers의 2023년 보고서 '메틸 메타크릴레이트(MMA) 코팅의 2027년까지 전망'에 따르면, 북미 지역의 MMA 수요는 냉장 저장시설, 운송 인프라 및 신속한 재가동 필요성에 힘입어 2017년부터 2022년까지 연평균 6.8% 성장했다.

적합한 분야: 냉장 저장시설, 공항 격납고, 폐수 처리장.

4. 고강도 통행 구역용 코팅 시스템

보행자 또는 차량의 통행이 빈번한 환경에서는 코팅이 마모, 충격 및 화학물질 유출에 견딜 수 있어야 한다.

a) 석영 충전 에폭시 시스템

등급별로 선별된 석영 모래로 강화되어 탁월한 미끄럼 방지 성능(NFSI B101.1 기준 COF ≥ 0.55)과 압축 강도(>10,000 psi)를 제공한다.

2021년에 발행된 방호 코팅 및 라이닝 저널(JPCL)의 사례 연구는 지속적인 지게차 운용이 3년간 이루어진 후에도 마모가 거의 없음(<3%)을 보인 물류센터 내 120,000제곱피트 규모의 석영 충전 에폭시 시공 사례를 기록했다.

b) 지방족 폴리우레탄 상부코팅

에폭시 프라이머 위에 도포되는 이 제품은 우수한 자외선 안정성, 색상 유지성 및 스크래치 저항성을 제공한다. 또한 소매점 및 의료기관 공간에서 광택과 미관을 향상시킨다.

PPG 인더스트리즈(2023)의 데이터에 따르면, 지방족 폴리우레탄은 QUV 가속 내후성 시험(ASTM G154)에서 2,000시간 후에도 90% 이상의 광택 유지율을 나타내며, 입구 및 로비에 이상적이다.

c) 자체 유동 모르타르 시스템(SLM)

극도의 기계적 스트레스를 위해 설계된 두꺼운 시공(최대 1/4인치) 시스템으로, 압축 강도가 종종 12,000psi를 초과한다.

자동차 제조, 항공기 정비 시설 및 군사 기지에서 널리 사용됩니다. 미국 육군 공병단(USACE)은 UFC 4-022-01(산업용 건물, 2021)에서 무거운 롤링 하중과 충격 하중이 가해지는 구역에 대해 폴리머 개질 시멘트계 상판재 또는 셀프레벨링 몰탈을 규정하고 있습니다.

5. 하이브리드 시스템: 양쪽의 장점을 모두 갖춘 솔루션

병원 복도, 슈퍼마켓 뒷방, 공항 터미널과 같이 높은 수분과 높은 통행량이 동시에 발생하는 구역의 경우, 하이브리드 시스템이 최적의 성능을 제공합니다.

예시: 에폭시 언더레이 + 시멘트계 우레탄 상판재

· 에폭시는 기층에 강력한 접착력을 제공함

· 시멘트계 우레탄은 통기성, 마모 저항성 및 이음 없는 마감면을 제공함

이러한 하이브리드 시스템은 두바이 국제공항과 같은 주요 국제공항에서 장기적인 성능을 입증하였습니다. 고습도와 지속적인 보행자 통행에도 불구하고 설치 후 5년 이상 효과적으로 성능을 유지하고 있습니다.

6. 주요 선택 기준 요약

결론

고습기 또는 고밀집 지역에 적합한 코팅 시스템을 선택하려면 기초재 평가, 환경 조건 및 성능 요구사항을 바탕으로 한 과학적인 접근이 필요합니다. 제품 마케팅 문구에만 의존할 경우 비용이 많이 드는 실패로 이어질 수 있습니다.

업계 데이터는 일관되게 ASTM/SSPC 가이드라인에 근거하여 제3자 테스트를 통해 검증된 시스템이 훨씬 긴 사용 수명을 제공함을 보여주며, 대부분 최소한의 유지보수로 15년 이상 연장되는 경우가 많습니다.

건축물 소유자와 시설 관리자가 지속 가능성과 운영 가동 시간에 대한 요구가 점점 더 높아지는 가운데, 올바르게 설계된 코팅 솔루션에 투자하는 것은 단순한 보호 조치를 넘어서 수명 주기 비용을 줄이고 이용자의 안전성을 향상시키는 전략적 결정입니다.

참고문헌

· NACE International. (2021). 방식 코팅 시스템의 고장 분석. CORROSION 2021 컨퍼런스 논문 #14587.

· Grand View Research. (2023). 바닥 코팅 시장 규모, 점유율 및 동향 분석 보고서, 2023–2030. https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/floor-coatings-market

· ACI 302.2R-19. 콘크리트 바닥 및 슬래브 시공 가이드. 미국 콘크리트 협회.

· ASTM F1869. 무수 염화칼슘을 사용한 콘크리트 기층의 수증기 배출 속도 측정을 위한 표준 시험 방법.

· ASTM F2170. 인장 프로브를 이용한 현장 콘크리트 바닥 슬래브의 상대 습도 측정을 위한 표준 시험 방법.

· 내셔널 플로어 세이프티 연구소(NFSI). (2023). 미끄러짐 및 추락 사고 통계 보고서. https://nfsi.org

· KTA-Tator, Inc. (2022). 현장 관찰: 산업 시설 내 교통 하중 평가. 내부 기술 뉴스레터.

· AkzoNobel. (2022). Interfloor 4600 제품 데이터 시트. 개정 8.0.

· Sika Corporation. (2023). Sikafloor®-161 시멘트계 우레탄 시스템 – 기술 데이터 시트 TDI-2023.

· BASF 건축 화학. (2022). MasterTop 1230 CR 제품 사양서.

· 스미어스. (2023). 메틸 메타크릴레이트(MMA) 코팅의 2027년까지 전망. 보고서 번호: CH042-323.

· 방산 코팅 및 라이닝 저널(JPCL). (2021). '에폭시 바닥 시스템 내 골재의 마모 저항성.' 제38권, 제3호.

· PPG 인더스트리즈. (2023). PSX 700 알리파틱 폴리우레탄 – 내구성 시험 결과. 문서 ID: PPG-TECH-2023-07.

· 미국 육군 공병단. (2021). 통합 시설 기준(UFC 4-022-01): 산업용 건물.

· 두바이 공항청. (진행 중). 시설 유지관리 기록 – 터미널 3. (성능 데이터는 계약자 보고서 및 현장 점검을 통해 인용됨.)