볼트 풀림 걱정 끝! 클립 체결식 무용접 PHC 말뚝 이음 공법, 건설 현장 혁신 주도

[김근태]

㈜택한, 현대건설㈜, ㈜호반건설  개발, 시공 간편·비용 절감·안전성 강화… 국내외 시장 확대 기대)

기초 공사의 핵심 자재인 PHC(Prestressed High Strength Concrete) 말뚝 이음 분야에서 혁신적인 신기술이 등장해 건설 현장의 효율성과 안전성을 크게 향상시킬 것으로 기대를 모으고 있다.

㈜택한, 현대건설㈜, ㈜호반건설이 개발한 '볼트 풀림이 없는 클립 체결식 연결구를 이용한 무용접 PHC 말뚝 이음 공법'이 바로 그 주인공이다.

출처 : 국토교통과학기술진흥원국외의 PHC말뚝 기계식 이음 기존의 이음방식 

■ 복잡함은 줄이고, 견고함은 더하고! 신기술의 핵심 원리

이 신기술은 상부 말뚝에 연결판을 볼트로 고정하고, 하부 말뚝에는 볼트만 체결한 상태에서 U자형 클립을 연결판의 홈에 끼워 넣어 두 말뚝을 결합하는 방식이다.

출처 : 국토교통과학기술진흥원 / 연결판 (좌)와 상부말뚝과 결합된 연결판 (우)

특히, 클립이 하부 볼트 헤드와 맞물리도록 설계되어 강력한 체결력을 확보하며, 상하 볼트 헤드와 말뚝 단부가 빈틈없이 밀착되는 구조 덕분에 기존 기계식 이음 공법의 숙제였던 볼트 풀림 문제를 근본적으로 해결했다. 용접 과정이 불필요하여 작업 안전성을 높이고 시공 시간을 단축하는 효과까지 갖췄다.

출처 : 국토교통과학기술진흥원 / 좌로부터 상부말뚝과 연결된 연결판, 하부 말뚝 볼트 체결, 클립(u형핀), 클립체결홈에 클립삽입

■ 빠르고 정확한 시공! 간편한 작업 절차

신기술의 시공 과정은 다음과 같이 8단계로 이루어져 효율성을 극대화했다.

1. 상부 말뚝 연결판 볼트 고정: 상부 말뚝 하단에 연결판을 육각 머리 볼트로 단단히 고정한다.
2. 하부 말뚝 볼트 체결: 하부 말뚝 상단에 특수 2단 렌치 볼트를 체결한다.
3. 하부 말뚝 서비스 홀 삽입: 크레인을 이용하여 하부 말뚝을 들어 올려 서비스 홀에 삽입한다.
4. 상하 말뚝 축 조정: 크레인으로 상부 말뚝을 들어 올린 후 전용 핸들로 하부 말뚝과 정확하게 중심을 맞춘다.
5. 상하 말뚝 결합: 연결판의 홀에 하부 2단 렌치 볼트 헤드가 통과하며 결합되고, 연결판 측면의 클립 체결 홈으로 볼트 헤드가 노출된다.
6. 클립 삽입 및 타격: U자형 클립을 클립 체결 홈에 절반 이상 밀어 넣은 후 해머로 확실하게 고정한다.
7. 클립 체결 상태 점검: 연결판 주변의 모든 클립이 제대로 체결되었는지 꼼꼼하게 확인한다.
8. 이음 말뚝 천공 홀 이동: 결합이 완료된 말뚝을 크레인으로 들어 올려 미리 준비된 천공 홀로 이동시킨다.

출처 :  국토교통과학기술진흥원 / 시공 순서 와 시공 장면 

■ 이미 현장에서 입증된 성능! 밝은 미래 전망

이 신기술은 이미 국내 유수의 건설 현장에서 그 성능을 인정받고 있다. (주)SK에코플랜트의 용인 SK하이닉스 반도체 공장, 롯데건설(주)의 송도 롯데바이오 사이언스 현장 등 60여 곳 이상에서 10만 조 이상의 시공이 완료되었거나 진행 중이다.

최근 3년간 국내 PHC 말뚝 시장 규모는 연평균 430만 톤에 달하며, 이 중 말뚝 이음은 약 42만 개소로 추산된다. 날씨에 민감하고 작업 중단이 잦은 용접 이음의 한계를 극복할 수 있는 기계식 이음의 수요가 꾸준히 증가하는 추세다. 특히, 초기 기계식 이음의 볼트 풀림 문제에 대한 우려가 중실형 제품의 등장으로 해소되면서 기계식 이음 적용률은 2022년 26%에서 2024년 38%로 빠르게 증가하고 있다. (주)지승씨앤아이의 신기술은 이러한 시장 상황 속에서 기존 중실형 제품의 장점을 유지하면서 시공성과 경제성, 안전성을 더욱 끌어올려 향후 PHC 말뚝 이음 시장에서 50% 이상의 점유율을 차지할 것으로 전망된다.

출처 : 국토교통과학기술진흥원 / 볼트 풀림의 억제 요인 -신기술의 이음부 단면(중실형 구조)

■ 기술 혁신 넘어 경제적·환경적 가치 창출

(1) 기술적 우위 확보:

• 기존 기계식 이음 대비 자재비를 절감하고 시공 시간을 단축하면서도 동등 이상의 구조적 성능을 구현했다.
• 볼트 풀림 방지라는 핵심 기술은 국내외 경쟁 기술과 확연히 차별화되는 강점이다.
• 악천후에도 시공이 가능하고 비파괴 검사가 불필요하여 작업 효율성을 극대화한다.

(2) 건설 시장의 혁신 주도:

• 공기 지연의 위험이 큰 말뚝 기초 공정에서 작업 효율을 높여 전체 공사 기간 단축에 기여한다.
• 우수한 품질과 향상된 시공성을 바탕으로 구조물의 안전성을 확보하는 데 중요한 역할을 한다.

(3) 경제적 효율성 극대화:

• 기존 기계식 이음 대비 약 10%, 용접 이음 대비 훨씬 큰 폭의 공사비 절감 효과를 가져온다.
• 공사 기간 단축으로 인한 간접 비용 절감 효과도 무시할 수 없다.
• 별도의 유지 관리 비용이 발생하지 않아 경제적 부담을 줄여준다.

(4) 친환경 건설 기여:

• 기존 용접 이음 대비 자재 사용량을 줄여 탄소 배출량을 약 48% 감축하는 친환경적인 공법이다.
• 시장 확대 및 고용 창출, 관련 산업 활성화 등 긍정적인 연쇄 효과를 창출할 것으로 기대된다.

㈜택한, 현대건설㈜, ㈜호반건설의 '볼트 풀림이 없는 클립 체결식 무용접 PHC 말뚝 이음 공법'은 건설 현장의 생산성과 안전성을 획기적으로 높이는 혁신적인 기술로 평가받고 있으며, 국내외 건설 시장에 새로운 바람을 불어넣을 것으로 전망된다.