미국은 유럽보다 늦은 1990년대 후반에 문제가 드러나기 시작했는데, 1999년 플로리다주의 해안고속도로의 일부로 1983년 완공된 연장 11km의 precast segmental 교량인 Niles Channel교의 external PT 텐던이 파단되는 사고가 발생하였다. 모두 234개의 external 방식의 텐던 중 교량 신축이음 근처의 정착구에서 텐던 1개소가 파단된 것이 발견되었는데, 조사결과 정착구내의 공극으로 염화물을 함유한 물이 침투하여 부식이 발생한 것으로 나타났다.

2000년에는 Mid Bay교의 external PT 텐던이 파단되었다. 이 교량은 플로리다주 촉타와치만(Choctawhatchee Bay에 위치하고 있는데, 1992년 완공된 연장 5.8km의 precast segmental 교량인데 역시 정착구부근의 공극 때문에 텐던이 부식되어 1개 텐던이 완전 파단, 1개 텐던은 부분 파단되었고, 무려 700개소에 이르는 공극이 발견되었다.  플로리다교통국은 전체 846개의 텐던중에 11개의 텐던을 교체하여 보수하였다.

플로리다 교통국의 조사 결과

• 정착구 주변의 텐던에서 심한 부식 발견
• 정착구 주변과 경간 중앙부분에서 많은 수의 그라우트내 공극 발견
• 덕트내의 스트랜드 주변에 그라우트 두께가 0~3.8cm까지 변화
• 공극부분의 그라우트의 탄산화가 6mm 깊이까지 진행되어 pH가 8~9에 불과하고, 그라우트 표면의 색이 백색에서 암회색으로 변화하였으며, 그라우트 팽창재로 사용된 알루미늄 분말이 퇴적
• HDPE 덕트의 균열

Sunshine Sky교는 플로리다주 템파베이에 위치한 연장 8.8km의 사장교 형식의 segmental 교량인데,  1954년 건설된 이후 1980년 화물선의 충돌로 피해를 입어 1987년 다시 만들어진 이 교량의 교각에 설치된 수직 external PT 텐던이 파단되는 사고가 2000년에 발생하였다. 조사 결과, 신설 교각에 설치된 연직 텐던의 상하단 정착구 주변에서 심각한 부식이 발생한 것으로 나타났다.

2001년에 버지니아주 교통국은 그라우트 품질관리와 bleeding으로 인한 공극발생을 방지할 목적으로 prepackaged 고성능 그라우트(HPG) 최초로 개발하여  Smart Road 교에 처음으로 적용하였다.

2002년에 버지니아주 교통국은 US460도로상에 segmental 교량을 시공하기 위해 모형 실험을 했는데, 승인된 HPG를 사용한 텐던 내에서도 공극, 재료분리, soft그라우트 발생하는 것으로 나타났다.

2007년에는 버지니아주 리치몬드 근처의 제임스강에 위치하고 1990년에 개통된 사장교 형식의 segmental 교량인 Varina-Enon교에서 external PT 텐던이 파단되는 사고가 또 일어났는데, 이 교량은 이미 2001년에 텐던내 결함 조사를 통해 공극이 발견되어 2003부터 2004년까지 공극내에 그라우트를 재주입하여 보수한 적이 있었는데, 2007년에 그라우트 결함을 보수한 부분에서 1개의 텐던이 파단된 것으로 나타나 자속탐상법 등을 이용한 추가조사를 통해 20개소의 부식된 텐던을 교체하였다. 

조사결과 기존의 그라우트와 신규 그라우트의 경계지점에서 파단이 발생하는 즉, 신규그라우트와 기존그라우트 사이에서 전위차(電位差)가 발생하여 갈바닉 부식 전지가 형성되어 부식이 촉진되는 이른바 PT 텐던의 새로운 부식 메커니즘으로 판명되어 관심이 집중되었고, 이에 따라 버지니아주 교통국과 텍사스주 교통국은 PT 교량 보수 중지(moratorium) 조치를 시행하였다.

2008년 플로리다 대학에서 PT 텐던 비파괴검사법을 개발하였는데, 이는 전기화학 임피던스 분광학에 의한 방법으로 기존에 공극이나 강재의 단면손실을 탐지하기 위한 비파괴검사기법은 정확하지도 않고 자료의 해석이 어려운 반면, 동 기법은 적용이 용이하다고 주장하였다.

2011년에는 플로리다주의 Ringling교에서 2개의 external PT 텐던이 파단되었다. 이 교량은 요변성 그라우트로 시공된 segmental 교량으로 2003년에 완공되었는데, 불과 8년만에 텐던 파단 사고가 발생하였다. 요변성(搖變性, thixotropic)이란 단순히 젓든지 흔들어 줌으로써 겔(Gel)이 유동성 졸(Sol)로 변하고 이것을 방치하면 다시 겔로 되돌아가는 성질을 말하며, 요변성 그라우트는 pre-bagged 그라우트재로 1990년대 미국에서 PT 텐던과 정착구의 부식방지를 위해 시멘트 그라우트재의 대안으로 선정되어 시공되었다.  플로리다주 교통국은 광범위한 조사를 통해 17개의 텐던 교체 및 500개 이상의 공극 보수하였는데, 그라우트내 공극, 재료분리, 텐던 부식, 덕트 밀봉상태 불량, 그라우트 상태 불량 등이 조사되었다.

이후에도 플로리다주에서는 Wonderwood교, I-4/Crosstown Connector, I-95/I-295 인터체인지 등에서 PT 텐던의 부식문제 지속적으로 발생하고 있다.

2011년 플로리다주의SR116교에서 다시 결함이 발견되었다. 이 교량은 2003년에 완공되어 8년밖에 지나지 않은 교량으로 internal 방식의 PT 텐던으로 시공되었는데 16개소의 덕트 부식, 14개소의 soft grout, 15개소의 경미한 strand 부식이 발견되었다.

이즈음 미국에서는 PT 텐던의 그라우팅 문제가 국가적 이슈로 부각되었는데, 특히 『Sika 300PT』 등 요변성 그라우트 제품의 불량이 문제가 되었다. 조사 결과 염화물의 과다 함유(Sika 300PT), 기준이하의 무게 미달 (10%) (Sika 300PT), 나무조각 등 이물질 포함 (다수의 제품) 등 불량이 발견되었고, 플로리다주 이외에도 다른 주에서도 유사한 그라우트 품질의 문제와 함께 PT 텐던 부식이 발견되었기 때문이다.

이에 따라 플로리다주 교통국은 Pre-bagged 요변성 그라우트로 시공된 모든 교량을 조사하였는데,  69개의 segmental 교량, 거더(girder)교, PT 텐던을 설치한 하부구조 등을 대상으로 조사한 결과  대부분의 교량은 부식이 거의 없거나 전혀 없는 상태로 나타났지만 일부 경사진 deviated 텐던에서 부식이 발견되었다. 반면에 수평으로 설치된 텐던의 경우 부식이 하나도 발견되지 않았다.

플로리다주 교통국에서는 PT 강선에 대한 대안 검토를 시도하였는데 에폭시코팅 strand, 스테인레스·탄소섬유 strand, 그리스(grease) 주입 strand 등을 사용하는 방안을 연구하였지만, 매우 고가(高價)이고, 공사시 손상 또는 누출되거나 적합한 정착장치가 없어 사용에 부적합한 것으로 결론지었다.

2012년에 미네소타주 교통국에서는 PSC 교량의 점검 실무지침을 개발하였는데, 이때 발간된 “Devleopment of Best Practices for Inspection of PT Bridges in Minnesota”의 내용 중, 2003년 이전에 시공된 교량의 strand 주변에는 일반적으로 공극이 존재하지만, 기후, 시공방법과 구조물 형식에 따라 손상의 정도가 광범위하게 변화하고 있으며, PT strand의 손상은 외관상 징후가 거의 없고, 기존의 비파괴방식으로는 이러한 형태의 교량에서는 신뢰할만한 결과를 얻을 수 없다는 것. 그리고 공극탐지 및 보수방법을 제시하고 있는데, GPR에 의한 텐던 위치 파악, 파취 및 내시경으로 텐던내 공극 여부 조사, 점검 후 에폭시로 밀봉하도록 하고 있는 것 등은 참고할 만하다.

일련의 조사과정에서 기존의 비파괴검사기법은 모두 신뢰성이 떨어져 부적합한 것으로 나타남에 따라 2012년 미국 교통연구소(TRB, Transportation Research Board)에서 PT 교량 및 사장교 비파괴검사기법 연구에 착수하여 2017. 4월 연구보고서를 발표하였다.

본 보고서에 따르면 Internal 방식의 PT 텐던, 정착부(사장교 포함)의 강선 부식, 단면 손실, 파단을 탐지할 수 있는 비파괴시험 기법 전무하고, 그라우트의 결함 조사의 신뢰성 보통 이하로 낮은 것으로 났다. 반면에 External 방식의 PT 텐던에 대해서는 적용가능한 비파괴시험기법 우선순위별로 제시되어 있다.

이는 서울의 내부순환도로 등 국내에도 다수의 교량이 Internal 방식의 PT 텐던으로 시공되어 있음을 감안하면 PT 텐던의 부식여부를 비파괴방식으로 조사하는 것이 사실상 불가능하다는 것을 말하는 것이기 때문에, 영국에서 시범 적용하고 있는 AE 센서에 의한 계측이나 파취에 의한 내시경 조사 기법 등을 통해 조사하는 방법 등을 적극적으로 검토해야 한다는 것을 뜻하기도 한다. 

2013년 버지니아주 교통국은 접착식 PT 텐던에 대한 가이드 시방서를 제정하였는데, 그 과정에서 45m 길이의 변곡(變曲, draped) 텐던의 경우 정착구의 고점(高点)에서 약 1.8m 길이의 공극이 발생하고 설계상의 문제로 변곡 텐던의 경우 상단의 스트랜드를 그라우트로 보호하는 것이 불가능하다는 것이 밝혀졌다. 본 시방서에서는 적절한 그라우트재가 확인될 때까지 현장에서는 모형시험을 통해 사용하는 그라우트의 성능을 확인하도록 권장하고 있다.

2013년에 연방고속도로관리청(FHWA)이 PSC 교량 그라우트 결함 조사·평가·보수 지침 제정하였는데, 이는  bleeding으로 인해 공극이 발생하는 기존 그라우트재의 문제를 개선하기 위해 이미 pre-bagged 형태의 요변성 그라우트를 사용하도록 규정한 바 있지만 재료분리 등 결함과 텐던 안에서 물·염화물·황산염이 발견되는 등 많은 문제가 있어 이에 대한 관리지침을 다시 마련한 것이다.

2014년에 2001년부터 왁스를 사용 중인 프랑스 현지 조사를 시행한 플로리다주 교통국은 마침내 그라우트 대신 왁스제품 사용 정책을 발표하여 일부 internal 방식을 제외하고는 wax filler 사용을 의무화하였다.

플로리다주 교통국은 최근 PT 텐던의 부식방지재인 Post-Tech Cl 을개발하였다. 플로리다 DOT 연구소에서 개발 및 현장 시험을 하였는데, 점성이 낮은 고분자 수지(樹脂)를 정착구 위치나 중간위치에서 주입하는데 한 개소에서 75m 이격지점까지 주입이 가능하여 Internal 및 External 방식의 PT 텐던 내 공극의 충진 및 강선 보호 기능이 확인되었다.

살펴본 바와 같이 미국은 1990년대말부터 PSC교량의 PT 텐던의 부식으로 인한 파단이 잇달아 발생하면서 사회문제로 부각된 이후 지속적으로 이의 개선을 위한 노력을 하고 있다. 그럼에도 최근에 TRB에서 발표한 비파괴검사를 통해 Internal 방식의 점검이 사실상 불가능하다는 사실이 공식적으로 확인된 이후 미국의 정책이 어떻게 전개될지 궁금한데, 사실 국토교통부나 한국시설안전공단 등에서 미국의 대응과정 및 향후 정책을 면밀히 검토해서 국내에 반영하고 관련 기술의 도입이나 개발에도 적극적으로 임해야 할 것이라고 사료된다.