폴리우레아·폴리우레탄·에폭시·FRP·폴리머 시멘트계, 항목별로 갈리는 지점

이름이 비슷해도 화학이 다르다

비교에 앞서 출발점을 정리해 둡니다. 다섯 소재는 이름이 붙는 방식만 비슷할 뿐, 굳는 원리가 전부 다릅니다. 성능 차이는 대부분 여기서 갈립니다.

• 폴리우레아 — 이소시아네이트와 경화제인 아민이 반응합니다. 1980년대 초 미국 Texaco社가 개발했고, 두 원료를 고온·고압으로 혼합해 분사하면 분사 직후부터 반응이 시작됩니다. 자세한 반응 원리는 폴리우레아란 무엇인가에 정리했습니다.
• 폴리우레탄 — 같은 이소시아네이트를 쓰지만 짝이 폴리올입니다. 반응이 폴리우레아만큼 빠르지 않고, 그 차이가 경화 속도와 마모 특성으로 이어집니다.
• 에폭시 — 수지와 경화제가 가교하며 굳습니다. 단단하고 부착이 좋은 대신 늘어나지 않습니다.
• FRP — 유리섬유로 보강한 수지를 겹쳐 쌓는 방식입니다. 재료 자체가 아니라 적층 구조로 성능을 만듭니다.
• 폴리머 시멘트계 — 시멘트 바탕에 폴리머를 혼합한 무기계 재료입니다. 위 네 가지와 달리 유기 도막이 아닙니다.

그래서 "코팅이니까 비슷하겠지"라는 전제로 대체재를 고르면 어긋납니다. 아래 표는 그 어긋남이 어느 항목에서 얼마나 벌어지는지를 보여줍니다.

8개 항목 비교표

출처 — 하이코틱 기술 가이드 PART 2. 마모 수치는 테이버식 마모 시험 기준이며, 그레이드와 시험 조건에 따라 달라집니다.

출처 — 하이코틱 기술 가이드 PART 2·3. 테이버식 마모 시험(ASTM D4060, CS-17 마모 휠) 마모 감량. 숫자가 작을수록 덜 닳습니다.

각 행이 현장에서 뜻하는 것

표의 숫자만 보면 어느 쪽이 큰지는 알아도, 그게 왜 문제가 되는지는 보이지 않습니다. 여덟 줄을 현장 언어로 옮기면 이렇습니다.

• 내마모성 — 유체가 모래·슬러지를 싣고 흐르는 관, 대차가 지나는 바닥처럼 표면이 계속 깎이는 곳의 수명입니다. 같은 시험에서 폴리우레아 8mg, 에폭시 55mg, 폴리우레탄 293mg이면 닳는 속도가 자릿수로 갈린다는 뜻입니다. 폴리머 시멘트계는 같은 조건의 공개 데이터가 없어 이 줄만으로는 비교할 수 없습니다.
• 내약품성 — 이송 물질과 농도를 견디는 한계입니다. 이 항목은 폴리우레아가 유리하지 않습니다. 아래 밀리는 지점에서 따로 봅니다.
• 내열성 — 기체와 액체를 나눠 보는 이유는, 같은 온도라도 액체와 접촉할 때 열이 훨씬 빠르게 전달되기 때문입니다. 폴리우레아는 기체 120℃·액체 85℃로 에폭시(80℃ 정도)나 FRP(70~100℃)보다 여유가 있지만, 액체 기준에서는 폴리머 시멘트계(90℃)가 더 높습니다.
• 방수성 — 투수성 제로는 네 유기계 소재가 모두 충족합니다. 차이는 폴리머 시멘트계에서 나옵니다. 물은 안 통과해도 증기는 투과하므로, 바탕 쪽 습기를 완전히 차단해야 하는 부위에서는 그 성질을 따져야 합니다.
• 콘크리트 부착성 — 도막이 바탕에서 떨어져 나가지 않고 버티는 힘입니다. 3.0N/mm² 이상과 1.5N/mm² 이상의 차이는 부풀음·박리가 시작되는 시점의 차이로 나타납니다. 다만 이 값은 바탕면이 제대로 정리되었을 때의 값입니다.
• 균열 추종성 — 배관과 구조물은 진동, 지반 침하, 내부 압력 변화로 쉬지 않고 미세하게 움직입니다. 신장률 5% 미만인 에폭시·FRP는 이 움직임을 못 따라가고 그 자리에서 갈라지지만, 400~450%인 폴리우레아는 균열을 따라가며 방수·구조 성능을 유지합니다. 폴리머 시멘트계는 0.5mm 균열까지가 한계로 제시됩니다.
• 양생 — 현장을 며칠 비워야 하는지의 문제입니다. 폴리우레아와 폴리우레탄은 수분 단위로 굳지만, FRP는 48시간, 폴리머 시멘트계는 48시간 양생 후 7일이 지나야 주수가 가능합니다. 단수·조업 중단 일수가 그만큼 길어집니다.
• 막특성 — 이음새가 있으면 그 접합부가 가장 먼저 새는 지점이 됩니다. FRP만 연속막이 아니라는 점이 이 줄의 핵심입니다.

정리하면 폴리우레아가 확실히 앞서는 항목은 내마모성·균열 추종성·부착성·양생 네 가지이고, 방수성과 막특성은 대체로 동률입니다. 이 네 항목이 왜 배관 내부에서 특히 중요한지는 배관 라이닝 문서에서 두께 개념과 함께 다룹니다.

폴리우레아가 밀리는 지점

비교표에서 폴리우레아가 명백히 뒤지는 항목이 하나 있습니다. 고농도 산에 대한 내약품성입니다. 상온 기준으로 FRP와 폴리머 시멘트계는 80% 황산에 대응하지만, 폴리우레아는 기본적으로 15%이고 그레이드를 바꿔야 50%까지 올라갑니다. 폴리우레탄과 에폭시(각 20%)보다도 낮은 숫자입니다.

출처 — 하이코틱 기술 가이드 PART 2. 상온 조건 기준.

다만 폴리우레아는 단일 제품이 아니라 계열이 나뉘는 소재여서, 같은 항목도 그레이드에 따라 결과가 달라집니다. 황산 50% 구간을 견디는 그레이드가 따로 있습니다.

출처 — 하이코틱 기술 가이드 PART 3. ● 추천 가능, ○ 조건부 권장, × 비권장. 전체 29종 약품 데이터는 별도 문의로 확인할 수 있습니다. 그레이드 구분은 그레이드 문서를 참고하십시오.

액체 접촉 내열성에서 폴리머 시멘트계(90℃)에 5℃ 뒤지는 것, 폴리머 시멘트계의 내마모 데이터가 없어 그 항목은 우열을 말할 수 없는 것도 표를 그대로 읽으면 나오는 사실입니다.

조건별로 무엇을 먼저 보는가

여덟 항목을 모두 저울에 올릴 필요는 없습니다. 현장 조건이 정해지면 결정적인 행은 보통 한두 개로 줄어듭니다.

출처 — 하이코틱 기술 가이드 PART 2·3의 비교값을 조건별로 재배열한 것입니다.

항목별 시험 규격과 수치의 원본은 물성 문서에 규격명과 함께 정리해 두었습니다.

자주 받는 비교 질문