실란 함침 발수 처리(침투형 발수제, 실란 침투액이라고도 함)는 표면에 연속 피막을 남기지 않는 기능성 코팅입니다. 유효 성분인 알콕시실란 — 이소부틸트리에톡시실란, 옥틸트리에톡시실란 등 — 이 콘크리트, 모르타르, 벽돌, 천연석의세공에 모관 흡인으로 침입한 뒤 기공 벽에서 가수분해와 축합을 반복하여 –Si–O–Si– 결합으로 고정됩니다. 비극성 알킬 사슬이 기공 내부 방향을 향하도록 배열되면서 기공 벽은 친수성에서 발수성으로 바뀝니다. 두 효과가 동시에 나타납니다. 염소이온과 제빙제를 녹인 물의 침입은 억제되지만 기공 단면은 열려 있어 내부 수분은 수증기로 빠져나갈 수 있습니다. 이러한 방투습 특성이 해상 구조물 비산대, 교량, 제빙제 환경, 석재 외벽에 이 처리가 지정되는 이유이며, 방수 시트나 도막계 방수의 대체재로 선택되는 이유는 아닙니다.
TL;DR — 성능을 결정하는 것은 피막 두께가 아니라 침투 깊이와 발수율입니다. 공개된 합격 기준은 염색법 기준 침투 깊이 3 mm 이상, 흡수율 저감 90% 이상, 염소이온 흡수 저감 80% 이상, 실란 유효 성분 98% 이상(JTS/T 236-2019 측정 운용). 표준 사용량은 액제 250–350 g/m², 페이스트 350–450 g/m²이며 2회 나누기, 간격 3–6시간, 시공 후 24시간 차양, 가수분해·축합 완료까지 약 7일이 필요합니다. 정수압에는 견디지 못하고 균열을 다리를 놓듯 덮지도 못하므로, 후행 도장이나 접착이 있으면 현장 초품 확인이 필수입니다.
1. 주요 데이터 한눈에 보기
- 유효 성분: 실란 유효 성분 98% 이상(JTS/T 236-2019 측정 운용). 이소부틸트리에톡시실란 단체의 제조사 공개 지표는 활성 실란 98.9% 이상, 실록산 0.3% 이하, 염소이온 0.01% 이하.
- 침투 깊이: 염색법으로 3 mm 이상. 강도별로는 C45 이하 일반 콘크리트에서 3–4 mm 이상, C45 초과 고강도 콘크리트에서는 2–3 mm 이상.
- 물과 염분 억제: 흡수율 저감 90% 이상, 염소이온 흡수 저감 80% 이상(제품 자료에는 90% 이상을 명시한 예도 있음).
- 사용량: 액제 250–350 g/m², 페이스트 350–450 g/m². 같은 면에서 2회 분할, 회간 간격 3–6시간.
- 반응과 초기 보호: 시공 후 24시간 강우·살수·통행을 피하고, 축합 반응 완료까지 약 7일.
- 환경 내력 검증: 포화 Ca(OH)₂ 용액 침지 21일 이상 무이상, −15 ℃~20 ℃ 동결용해 50회 균열 없음, 5% NaCl 중성염수 분무 300시간.
- 석재 보호제(JC/T 973-2005): 장식면형 방수성 우등품 85% 이상, 1등품 70–85%, 합격품 50–70%. 수성 VOC 200 g/L 이하, 용제형 벤젠 0.5% 이하, 톨루엔+자일렌 10% 이하. 밑면형은 시멘트 부착강도 저하 5.0% 이하, 방수 시험에서 반점 없음.
- 크기 척도: 알콕시실란 분자는 서브나노~1 nm 수준으로 10 nm 이상의 세공에 침입할 수 있는 반면, 아크릴 유화입자는 50–500 nm 분포로 표면에서 피막을 만듭니다. 이 크기 차이가 두 계열 거동의 물리적 근원입니다.
- 젖음 판정: 수접촉각 90° 초과는 발수, 150° 초과는 초발수입니다. 실란 처리면은 통상 100°~120°로 미세 요철을 만들지 않고 물을 튕겨냅니다.
2. 작용 기전: 기공 벽 화학과 모관압 부호 반전
2.1 먼저 가수분해, 이어 축합
알콕시실란은 R–Si(OR′)₃로 표기합니다. R은 메틸, 이소부틸, 옥틸 등의 비극성기이고 OR′은 가수분해 가능한 에톡시 또는 메톡시입니다. 세공으로 들어간 액 중 흡착수가 에톡시를 가수분해해 실라놀(Si–OH)을 만들고 에탄올을 유리시킵니다. 이은 축합에서 실라놀끼리, 그리고 모재 표면의 수산기 — 콘크리트의 C-S-H 겔과 석영의 Si–OH, 석재 규산염 광물의 M–OH — 와 반응하여 –Si–O–Si– 그물이 기공 벽에 고정됩니다. 알킬 사슬이 기공 중심 방향을 향하면서 표면에너지가 무기 표면의 500–1000 mJ/m²에서 20–30 mJ/m² 수준으로 낮아지고 접촉각은 100°를 넘습니다. 생성된 에탄올과 물은 분자가 작아 다시 바깥으로 확산하므로 기공은 막히지 않고 개질됩니다.
2.2 액체는 막고 수증기는 통과시키는 원리
모관 흡수는 Young–Laplace 식을 따릅니다. 친수 세공(θ < 90°)에서는 오목한 메니스커스 때문에 부압이 걸려 물이 빨려 들어갑니다. 기공 벽이 발수화되면(θ > 90°) 부호가 반전되어 외부에서 압력을 가해야만 물이 들어오고, 기공이 작을수록 그 효과가 커집니다. 반면 수증기 이동은 습도 구배에 의한 분자 확산이므로 메니스커스를 형성하지 않아 발수화의 영향을 받지 않습니다. 즉 한 번의 개질로 물이 나르는 염소이온·제빙제·용존 CO₂ 를 차단하면서 구조물의 내부 건조는 계속할 수 있습니다. 이것이 방투습의 전제이자 반점과 동해를 피하는 요점입니다.
2.3 도막계가 맡는 영역
아크릴 탄성 도료, 우레탄·아스팔트 계 시트, 에폭시 실러 같은 도막계는 연속성과 두께로 물을 막으므로 정수압에 견디고 미세 균열을 덮을 수 있습니다. 다만 투습을 방해하고 하부가 습윤하면 부풀음과 박리가 생깁니다. 침투형 실란은 피막 두께로 기능하지 않고, 균열 덮기도, 정수압 저항도 없습니다. 외관을 바꿀 수 없는 곳, 피막 박리가 허용되지 않는 곳, 배습을 유지해야 하는 곳에 선택됩니다. 실무에서는 구조 자체방수, 침투 발수, 마감 도막을 겹쳐 설계하고 하나의 제품에 모든 기능을 기대하지 않습니다.
3. 재료 계열 비교
| 계열 | 대표 성분 | 크기 | 침투와 고정 | 사용 특성 | 주요 리스크 |
|---|---|---|---|---|---|
| 실란 단량체(현행 주류) | 이소부틸·옥틸트리에톡시실란 | 서브나노~1 nm | 세공 깊은 곳까지 도달. Si–O–Si 고정. 부생물은 에탄올과 물 | 침투 깊이 3–4 mm 실현, 유효성분 98% 이상, 외관 변화 없음 | 하부 함수율이 높으면 조기 반응. 인화점과 냄새로 환기 필요 |
| 실록산 올리고머 | 부분 가수분해 메틸실록산 | 수 nm~수십 nm | 표층 0–2 mm에 머무르며 기공 입구를 차단 | 조기 발수 확인이 쉽고 표면 분진을 억제 | 대분자가 표면에서 걸러져 투습성과 깊이가 저하 |
| 알칼리 금속 규산염 | 메틸실리케이트 나트륨/칼륨 | 이온성 수용액 | Ca²⁺와 반응해 메틸실리케이트 불용물을 세공 내 석출 | 저가이며 시공이 간단 | 알칼리 환경에서 조기 실효. 백화 잔존 가능성이 크고 표면 함수율 상승 |
| 나노·플루오로실란 복합 | 나노 SiO₂, 플루오로실란, 실리카 졸 | 입자 10–100 nm | 기공 벽 개질과 미세 요철의 2중 구조 | 접촉각과 이탈각이 함께 올라 초발수에 접근 | 미세 구조가 마모에 약해 기계적 내구한계가 됨 |
혼동하기 쉬운 지점을 구분하면, 발수 코팅에는 두 계통이 있습니다. 초발수형은 미세 요철로 150° 이상을 얻는 표면 구조형이고, 실란 함침은 화학 구성만 바꾸는 표면 화학형입니다. 후자는 박리될 피막이 없어 모재와 수명을 같이하지만 물 튕김은 온화하고 셀프클리닝 기능은 없습니다.
4. 성능 측정 방법
4.1 발수율과 흡수율 저감
발수율은 처리 전후의 흡수량으로 산출합니다. 발수율 = (1 − W처리/W무처리) × 100%, 여기서 W는 규정 수중 침지 조건에서의 단위 면적 흡수량(kg/m² 또는 g/m²)입니다. 단열재에는 GB/T 10299-2011 이라는 별도의 시험 방법이 있습니다. 콘크리트 보호에서는 흡수율 저감률로 표기하며 공개 합격 기준은 90% 이상입니다. 비교 가능성을 좌우하는 것은 세 가지입니다. JC/T 973-2005가 정한 60 ℃±2 ℃ 건조 조건, 시험 전 7일 반응 경유, 무처리 대조와 동일한 암종·배합에서 채취한 시험체라는 점입니다.
4.2 염색법에 의한 침투 깊이
코어나 fresh 파단면에 지시약을 분무하면 처리층은 착색되지 않고 무처리층만 착색되므로, 무착색 층의 두께가 침투 깊이가 됩니다. 판정 기준은 3 mm 이상. 실험실에서는 기공 구조 측정과 염소이온 심도 분석을 병용합니다. 깊이를 좌우하는 요인은 세 가지, 모재 강도와 기공 구조(C45 이하 3–4 mm, C45 초과 2–3 mm), 하부 함수율, 그리고 단위 면적 흡입량입니다. 흡입량이 부족하면 개질층이 불연속이 됩니다. 이 종의 재료는 흡입량과 기공 구조가 합격을 결정하며, 도막 두께 측정값에는 공학적 의미가 없습니다.
4.3 염소이온 흡수 저감과 환경 시험
내염 성능은 염소이온 흡수 저감 80% 이상이 공개 기준입니다. 해상이나 제빙제 환경에서는 여기에 알칼리 침지(포화 Ca(OH)₂, 21일), 동결용해(−15 ℃~20 ℃, 50회), 염수 분무(5% NaCl, 300시간)를 재료 선정 확인 항목으로 추가하는 것이 통례입니다. 설계 근거는 JTS 153-2015(수운 구조물 내구성 설계)와 TB/T 3228-2010(철도 콘크리트 구조물 내구성 보수·보호)입니다.
5. 규격과 요구값 대조
| 규격 번호 | 명칭 | 대상 | 본 건 관련 내용 |
|---|---|---|---|
| JT/T 991-2015 | 교량 콘크리트 표면 보호용 실란 페이스트 재료 | 교량용 실란 페이스트 제품 규정 | 침투 깊이, 흡수율 저감, 염소이온 흡수 저감 등 재료 지표와 시험 방법 |
| JTS 153-2015 | 수운 공정 구조 내구성 설계 규준 | 항만·해상 구조물 설계 | 비산대와 염화물 환경의 표면 침투 보호 선정 논리 |
| JTS/T 236-2019 | 수운 공정 콘크리트 시험 규범 | 자재 검사 | 실란 유효 성분은 98% 미만이면 안 되며 알코올 잔류량 관리 |
| JC/T 2273-2014 | 실란/실록산 건축 보호제 유효성분 및 유해물질 측정 방법 | 성분 분석 | GC-MS 정량과 유해물질 측정의 방법 근거 |
| TB/T 3228-2010 | 철도 콘크리트 구조 내구성 보수 및 보호 | 철도 구조물 보호·보수 | 함침계 재료의 적용 조건과 병용 공법 |
| JC/T 973-2005 | 건축 장식용 천연 석재 보호제 | 석재 보호제 등급과 시험 | 방수성 우등품 85% 이상 / 1등품 70–85% / 합격품 50–70%, 수성 VOC 200 g/L 이하, 벤젠 0.5% 이하, 톨루엔+자일렌 10% 이하, 밑면형 부착강도 저하 5.0% 이하, 건조기 60 ℃±2 ℃, 항온 노후화기는 500 W 직관 고압 수은등 |
| GB/T 10299-2011 | 단열재료 발수성 시험 방법 | 발수율 시험 | 발수율 정의와 산출식의 일반적인 준거 |
위 표는 공개 자료에 근거한 정리입니다. 규격은 개정되므로 정식 선정과 합격 판정은 현행 유효판 규격 본문, 설계서, 제조사 출하 시험성적서에 따르시기 바랍니다.
6. 시공 조건과 공정 관리
6.1 하부 조건: 건조와 열린 기공
하부는 충분히 건조되어야 하고 물고임, 유지, 이형제, 분진이 없어야 하며, 균열과 벌집은 먼저 보수합니다. 침투형 보호는 결함을 봉쇄하는 기능이 없기 때문입니다. 기존 콘크리트는 탄산화층, 오물, 옛 도막을 제거해 열린 기공을 노출해야 하며, 이미 도장이나 방수층이 있는 면에는 재료가 들어가지 않으므로 시공해도 무효입니다.
6.2 2회 시공과 젖은 면 겹시공
같은 면에서 액제 250–350 g/m²(페이스트는 350–450 g/m²)를 2회 나누어, 1회차가 표면 건조 후에도 반응 중인 3–6시간 뒤에 2회차를 시공해 연속 흡입을 만듭니다. 수직면은 흘림 손실을 줄이려고 아래에서 위로 진행합니다. 바닥과 슬래브는 저압으로 넉넉히 살포합니다. 기온 5 ℃~35 ℃, 하부 온도는 이슬점보다 3 ℃ 이상 높게 하고, 강우 24시간 전과 강풍·날림먼지 때는 중단합니다.
6.3 초기 보호와 반응 완료
시공 후 24시간은 강우·살수·통행을 피해 재료가 내부로 이동하고 가수분해를 계속하는 상태를 보호합니다. 축합 반응은 약 7일에 완료되고 이후 발수 상태가 안정됩니다. 합격 시험, 상도, 부착, 줄눈 채움은 모두 이 기간 이후로 배치하고 초품으로 확인합니다.
6.4 물량 산출과 거래 조건
산출은 설계 사용량 × 면적 × 손실계수로 합니다. 조면·고다공 하부는 치밀한 평면보다 흡입량이 20~50% 많은 것이 보통이므로 손실계수는 현장 시험면 실측으로 정합니다. 해외 거래는 EXW/FOB 조건으로만 견적을 제출합니다. 포장, 인화점, 수송 조건은 용제형과 수성계가 다르므로 SDS와 약정 조항으로 확인하시기 바랍니다.
7. 공학적 한계: 이 처리가 하지 못하는 일
7.1 정수압에 견디지 못하고 균열도 덮지 못함
발수는 모관압 부호 반전에 의존하므로 그 힘이 제한적입니다. 지하부 슬래브, 수조 내벽, 지붕 고임수 등 장시간의 정수압은 투과하므로 시트나 구조 자체방수로 대응합니다. 도막과 같은 역학적 연속성이 없어 기존 균열을 넘지 못하며, 균열부 누수는 먼저 실링 또는 유연화 처리가 필요합니다.
7.2 상도·접착 계면의 리스크
반응 후 기공 벽은 저표면에너지가 되어 수성 도료의 벌림성과 세멘트계 모르타르, 타일 접착제의 앵커를 저해합니다. 미반응 페이스트 잔존분도 계면에 나쁜 영향을 줍니다. 후행 도장, 부착, 줄눈이 예정되면 반응 완료 후 현장에서 부착강도 초품(크로스컷 또는 인발)을 반드시 실시하고, 부적합이면 연마, 열린 면 일부 미처리, 적합 프라이머 채택으로 계면을 회복시킵니다.
7.3 고강도·타설 직후·프리캐스트 부재
C45 초과에서는 기공이 미세화되어 도달 깊이가 2–3 mm로 떨어집니다. 흡입량 증대 또는 저점도 계로 보정하고 건조 기간을 늘립니다. 타설 직후 콘크리트는 수화·알칼리도·함수율이 안정될 때까지 대기하며, 조기 시공하면 세공 내 물이 반응을 멈춥니다. 프리캐스트 부재는 이형제 잔류가 숨은 실효 원인이 되기 쉬우므로 시공 전에 젖음성을 확인합니다.
7.4 백화와 반점은 원인 순서를 지켜야
백화(가용성 염이 물과 함께 표면으로 운반되어 석출)와 반점의 근원은 물이 들어오거나 내부 수증기가 배출되지 못하는 데 있습니다. 앞면만 처리하고 뒷면과 줄눈을 열려 두면 내부 습윤 기간이 길어집니다. 석재 밑면형은 JC/T 973-2005에서 시멘트 부착강도 저하 5.0% 이하, 방수 시험 반점 없음으로 관리하여 배습 경로를 유지하려는 목적입니다. 대책은 먼저 급수 경로를 끊고, 다음에 염분을 관리하며, 마지막으로 발수 처리합니다. 순서를 거꾸로 하면 대개 무효가 됩니다.
8. 적용 장면과 선정 논리
| 장면 | 주 침입 요인 | 권장 공법 | 발수 처리 단독으로 부족한 이유 |
|---|---|---|---|
| 항만·교량 비산대 | 염소이온 침입, 동결용해, 중성화 | 실란 함침 250–350 g/m² 2회 + 균열 보수. JTS 153-2015로 검토 | —(이 처리의 강점 분야) |
| 교면과 제빙제 환경 | 염용액 침투, 철근 부식에 의한 팽창 파손 | 줄눈 실링을 선행한 뒤 발수 처리 | 이음부를 밀봉하지 않으면 물이 직접 유입 |
| 노출 콘크리트와 역사적 외벽 | 빗물, 오염, 물 반점 | 저점도 실란 또는 실록산. 외관과 통기성 유지 | 도막계는 광택을 바꾸고 증기를 가둠 |
| 연마 석재 문지방·외장 패널 | 유지, 변색, 알칼리 분 출현 | 장식면형은 방수 또는 방오로 선정하고 뒷면은 밑면형으로 처리 | 앞면만 처리하면 판 내부에 물이 고임 |
| 지하 구조물 배면 | 정수압을 가진 누수 | 침투결정계 또는 폴리머 개질 강성 방수 | 모관압 반전만으로는 수압에 부족 |
| 후행 도장·접착 하부 | 다음 공정과의 적합성 | 부착 초품 결과로 공정 순서를 결정. 도장부는 발수 처리 회피 | 저표면에너지 면에 직접 상도는 리스크 큼 |
9. 참고 규격과 관련 기사
- 실란 함침 재료의 제품·시험·설계 근거: JT/T 991-2015, JTS 153-2015, JTS/T 236-2019, JC/T 2273-2014, TB/T 3228-2010.
- 천연석 보호제 구분: JC/T 973-2005(SJ/RJ, FS/FY, SM/DM 분류, 건조기 60 ℃±2 ℃, 노후화기 500 W 직관 고압 수은등), 발수율 시험: GB/T 10299-2011.
- 실란 단량체(이소부틸트리아알콕시실란류)의 제조사 공개 지표와 국내 제3자 시험기관이 공개한 함침 재료 시험 항목 및 판정 기준.
- 이 사이트 관련 기사: 접촉각과 젖음 이론(Young, Wenzel, Cassie-Baxter), 나노 SiO₂ 발수 개질, 초발수 코팅의 기계적 내구성, 건물 외벽 나노 보호, 석재 방유 오염 보호제, 콘크리트 밀폐 프라이머와 내알칼리 상도.
10. 자주 묻는 질문
실란 함침과 투명 방수도료가 같은 것인가요.
다릅니다. 투명 방수도료는 도막형으로 연속 수지막이 물을 막고 투습을 줄이며 미세 균열을 덮을 수 있습니다. 실란은 침입해 피막을 남기지 않고 기공 벽의 화학 상태로 물을 차단하며 호흡성을 유지합니다.
현장에서 시공 부실을 어떻게 판별하나요.
두 지표로 판단합니다. 염색법 침투 깊이(3 mm 이상)와 무처리 대조 대비 흡수율 저감(90% 이상). 표면에서 물이 맺히는 것만으로는 타당한 판정이 되지 않습니다. 미반응 잔존물이 표면에 남아 물을 맺히게 하고, 오히려 세공 내부에 도달하지 못한 신호인 경우도 있습니다.
처리 후 도장이나 부착이 가능한가요.
초품 확인이 전제입니다. 반응 후 기공 벽의 표면에너지가 낮아 수성 도료의 벌림성과 세멘트계 접착재료의 앵커가 저하됩니다. 처리 후 대략 7일에 크로스컷 또는 인발 시험을 실시하고, 부적합이면 연마, 열린 면 부분 미처리, 적합 프라이머 채택으로 계면을 회복하십시오.
수성과 용제형 중 어느 쪽이 나은가요.
분자 크기와 시공성에서 차이가 납니다. 용제형 실란 단량체는 저점도로 심부까지 침투하고 유효성분 98% 이상을 확보하기 쉬운 반면 인화점과 냄새가 있습니다. 수성의 상당수는 마이크로에멀전 또는 올리고머로 환경성과 시공성은 좋으나 깊이와 투습은 다소 떨어집니다. 석재 보호제는 JC/T 973-2005에서 수성 VOC 200 g/L 이하, 용제형 벤젠 0.5% 이하, 톨루엔+자일렌 10% 이하로 제한합니다.
고강도 콘크리트일수록 요구 깊이가 낮은 이유는.
수화가 진행되어 기공이 미세화되고 연결성이 낮아지므로 재료가 물리적으로 더 나아가지 못합니다. C45 이하 3–4 mm, C45 초과 2–3 mm의 계층화는 도달 가능성의 설정이지 성능이 열등하다는 의미가 아닙니다. 치밀한 콘크리트 자체가 염화물 침입을 차단하는 기초를 갖고 있습니다.
방식 도장 대신 쓸 수 있나요.
쓸 수 없습니다. 본 처리가 다루는 것은 기공을 통한 물·염소이온·용존 CO₂ 의 이동입니다. 철근 부식 팽창 파손이 시작되었거나 피복 두께가 부족하거나 활성 균열이 있으면 보수 및 방식 대책이 앞섭니다. 노출 철근과 강부재는 도장계의 영역이며 함침 처리로 대체되지 않습니다.
유효 기간은 어느 정도이고 재시공 판단은.
개질층이 모재 내부에 있어 박리될 피막이 없고, 실효는 중성화, 마모, 새 균열에 의한 경로 재개로 나타납니다. 재시공은 달력이 아니라 현장 발수율 재측정으로 판단합니다. 업계 자료는 유기 규소계 보호제의 유효 보호 기간이 10년 이상이라고 소개하지만, 노출 조건과 재측정 결과로 판단해야 합니다.
Last updated: 2026-10-08 ｜ 근거와 공개 정보: 침투 깊이 3 mm 이상, 흡수율 저감 90% 이상, 염소이온 흡수 저감 80% 이상, 포화 Ca(OH)₂ 침지 21일, −15 ℃~20 ℃ 동결용해 50회, 5% NaCl 염수 분무 300시간은 JTS 153-2015, JT/T 991-2015, JC/T 2273-2014, TB/T 3228-2010, JTS/T 236-2019 에 연결된 국내 제3자 시험기관의 공개 항목입니다. 액제 250–350 g/m², 페이스트 350–450 g/m², 2회 시공 간격 3–6시간, 시공 후 24시간 강우 회피, 약 7일 반응 완료, 강도별 침투 깊이 3–4 mm/2–3 mm는 제조사 공개 제품·시공 자료에 근거한 수치입니다. 석재 보호제 등급은 JC/T 973-2005 를 따릅니다. 수치는 기공 구조, 함수율, 온습도, 배합에 따라 변하므로 현행 규격 본문·설계서·현장 시험면 실측으로 확인하십시오. 집필: 객신신소재(광둥)유한회사 기술팀. 해외 거래는 EXW/FOB 조건으로만 견적을 제출합니다.