한국건설기술연구원(원장 김병석, 이하 건설연)은 프리캐스트 구조물의 대형화 및 시공성을 개선할 수 있는 ‘확대마디 철근을 활용한 프리캐스트 구조물 연결부 이음길이 최소화 기술(이하 확대마디 공법)’을 개발했다고 15일 밝혔다.

프리캐스트 공법은 건설현장이 아닌 별도 제작 장소에서 콘크리트 구조물의 일부를 제작한 후 현장으로 운송해 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 2.7 m, 중량 25 ton)을 받는다. 프리캐스트 구조물 높이와 연결부 길이의 합이 2.7m로 제한됨에 따라 프리캐스트 구조물의 대형화에 어려움이 있다. 또한 현장으로 운송된 콘크리트 구조물 모듈을 연결하는 과정에서 별도의 연결부 조립을 위한 현장작업이 필요하다. 연결부 조립 방법에는 겹친이음, 커플러 공법, 모르타르 채움 등 다양한 방법이 있다. 보편적으로 활용되는 커플러 공법은 별도 장치인 커플러(Coupler)를 활용해 철근과 철근을 기계적으로 연결해주는 방식이다.

건설연 구조연구본부 연구팀은 ‘확대마디 공법’을 개발했다. 확대마디란 철근에 설치되는 다수의 돌기를 말하는데, 확대마디가 철근 주변의 콘크리트를 단단히 고정시켜 부착력을 증가시키는 방식이다. 커플러 작업을 대신할 수 있는 확대마디 공법은 철근 연결장치인 확대마디를 사전제작 함으로써 별도의 연결 장치와 추가 공정이 필요 없는 것이 장점이다.

확대마디의 이러한 장점은 프리캐스트 구조물의 시공성 개선에도 크게 기여할 수 있다. 즉, 확대마디 공법은 시공성 개선을 통한 공기단축으로 기존 커플러 연결 방식에 비해 15% 이상의 비용절감 효과가 있다. 또한 확대마디 공법에서는 철근 연결부 길이를 겹친이음 대비 최대 53%를 절약(750 mm → 350 mm)할 수 있기 때문에 구조물의 대형화 문제를 해결할 수 있다.

프리캐스트 구조물의 연결부는 안전확보를 위해 높은 수준의 구조성능이 함께 요구된다. 이에 건설연에서는 ‘확대마디 공법’의 구조성능 평가를 수행해 안전성을 검증했다. 검증 결과 기존의 현장에서 타설되는 철근 연속이음 공법(커플러 공법)과 비교했을 때, 동등한 수준의 구조성능을 확보한 것을 확인했다.

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

본 성과는 건설연의 중소·중견기업지원사업 ‘운송 조건이 개선된 프리캐스트 옹벽 연결부 및 프리캐스트 구조물 제작 모니터링 기술 개발(2021년)’의 지원을 받아 수행됐다.