건설연, 프리캐스트 ‘확대 마디 형상 철근 기술’ 개발
구조물 연결부 이음 최소화... 기존 대비 15% 비용 절감 

한국건설기술연구원(이하 건설연)은 프리캐스트 구조물의 대형화 및 시공성을 개선할 수 있는 ‘확대 마디 철근을 활용한 프리캐스트 구조물 연결부 이음 길이 최소화 기술(이하 확대 마디 공법)’을 개발했다고 8일 밝혔다.

프리캐스트 공법은 건설 현장이 아닌 별도 제작 장소에서 콘크리트 구조물의 일부를 제작한 후 현장으로 운송하여 조립 및 시공하는 대표적인 사전제작·현장조립(Off-site) 공법이다. 프리캐스트 공법은 시공성 개선에 대한 수요가 지속적으로 증가함에 따라 꾸준한 성장세에 있다. 

그러나 프리캐스트 공법은 차량 운송의 제약(높이 2.7미터, 중량 25톤)을 받는다. 프리캐스트 구조물 높이와 연결부 길이의 합이 2.7미터로 제한됨에 따라 프리캐스트 구조물의 대형화에 어려움이 있다. 또한, 현장으로 운송된 콘크리트 구조물 모듈을 연결하는 과정에서 별도의 연결부 조립을 위한 현장 작업도 필요하다. 연결부 조립 방법에는 겹친 이음, 커플러(Coupler) 공법, 모르타르 채움 등 다양한 방법이 있다. 보편적으로 활용되는 커플러 공법은 별도 장치인 커플러를 활용해 철근과 철근을 기계적으로 연결하는 방식이다. 

건설연 구조연구본부 연구팀(팀장 김건수 박사)이 개발한 ‘확대 마디 공법’은 철근에 설치되는 다수의 돌기인 확대 마디를 통해 철근 주변의 콘크리트를 단단히 고정시켜 부착력을 증가시키는 방식이다. 커플러 작업을 대신할 수 있는 확대 마디 공법은 철근 연결 장치인 확대 마디를 사전에 제작함으로써 별도의 연결 장치와 추가 공정이 필요 없는 것이 장점이다. 

확대 마디의 이러한 장점은 프리캐스트 구조물의 시공성 개선에도 크게 기여할 수 있다. 즉, 확대 마디 공법은 시공성 개선을 통한 공기 단축으로 기존 커플러 연결 방식에 비해 15% 이상의 비용 절감 효과가 있다. 또한, 확대 마디 공법에서는 철근 연결부 길이를 겹친 이음 대비 최대 53%를 절약(750mm → 350mm)할 수 있기 때문에 구조물의 대형화 문제를 해결할 수 있다. 

프리캐스트 구조물의 연결부는 안전 확보를 위해 높은 수준의 구조성능이 함께 요구된다. 이에 건설연에서는 ‘확대 마디 공법’의 구조 성능 평가를 수행하여 안전성을 검증했다. 검증 결과 기존 현장에서 타설되는 철근 연속이음 공법(커플러 공법)과 비교하였을 때, 동등한 수준의 구조성능을 확보한 것을 확인했다고 전했다.

건설연은 패밀리기업인 ‘씨제이인스트루먼트(대표 박창진)’와 함께 높이 10m급 대형 프리캐스트 옹벽 적용을 위한 상용화 기술 개발을 위해 노력 중에 있으며, 현장적용 및 신기술 인증을 통한 기술 도약을 준비 중이다. 

건설연 김병석 원장은 “확대 마디 공법의 실용화 및 보급을 통해 기존 프리캐스트 연결부 문제를 쉽게 해결함으로써 시공성을 크게 개선할 수 있을 것”이라고 밝혔다. 

이번 성과는 건설연의 중소·중견기업지원사업 '운송 조건이 개선된 프리캐스트 옹벽 연결부 및 프리캐스트 구조물 제작 모니터링 기술 개발(2021년)'의 지원을 받아 수행되었다.