고가의 PC패널 또는 중량의 콘크리트 구조물 대신, 블록식 전면벽체를 사용해 옹벽시공에 대한 원가 절감은 물론 구조적 안정성과 시공성까지 향상시킬 수 있는 기술이 선보여 화제다.
특히, 산업부산물을 활용, 시멘트 사용량 절감으로 인한 이산화탄소 발생도 획기적으로 저감시킬 수 있는 기술로 더욱 주목받고 있다.
시멘트 사용량 절감 등 구조적 안정성 시공성까지 높여
건설연-㈜아이디어스, 건설신기술 등록 등 사업화 추진
최근 효율적인 부지 이용을 위해 옹벽구조물 사용이 증가되고 있는 가운데 산지에서는 성토부 및 절토부 옹벽이 동시에 시공되는 현장이 증가하고 있는 추세다.
하지만, 전면벽체와 지반보강재 간 체결방법, 절토부와 성토부의 경계부에 대한 뒤채움 다짐 부족 등 구조적 불안정으로 인한 붕괴사고가 발생하고 있는 실정이다.
이에 구조적 안정성 확보는 물론 절토부옹벽에서 사용되는 대형 PC패널 대비 경제적이고 연결방식이 자유로운 블록식 전면벽체를 도입, 성토부와 절토부에 모두 적용 가능한 옹벽시스템이 개발돼 눈길을 끌고 있다.
이 기술은 한국건설기술연구원의 자체연구개발사업 중 ‘중소·중견기업 동반 국내외 현안 해결기술 지원사업’의 일환으로 진행 중인 ‘성토부 및 절토부 옹벽 겸용 전면벽체의 현장 적용성 및 성능평가’ 연구를 통해 개발됐다.
연구내용
이 연구는 절·성토 경계부에 시공되는 옹벽구조물의 붕괴 위험을 해결하기 위해 전면벽체와 지보공(네일) 연결부 체결방법을 개선한 기술 개발과 함께 성토부 및 절토부 옹벽에 모두 적용 가능한 옹벽시공 시스템 시제품 제작 및 현장적용, 실증지원을 목표로 진행했다.
특히, 전면벽체 제작과 함께 전면벽체로 연결되는 띠형섬유 보강재와 원지반 보강재(네일) 연결 시 구조적으로 안정성을 확보할 수 있고, 누구나 사용하기 쉬운 커플러를 개발, 구조적 안정성과 경제성을 확보한 옹벽 시공시스템 개발에 집중했다.
또한, 시멘트-콘크리트의 이산화탄소 배출 최소화를 목표로, 산업부산물을 활용한 그라우팅 및 전면벽체 재료 개발 연구도 병행했다.
세부적으로 살펴보면, ‘성토부 및 절토부 겸용 옹벽 시스템 개발 및 개선’ 연구에서는 성토부와 절토부 시공이 모두 가능한 전면벽체 디자인·제작, 개발된 전면벽체와 보강재 연결구조의 안정성 검토, 옹벽 전면벽체와 네일 체결방식에 대한 개선사항 검토 등의 연구가 이뤄졌다.
이후 전면벽체 시작품 제작·검수, 다양한 커플러 비교·분석, 개발 옹벽시스템과의 적합성 검토를 거쳐 커플러 디자인과 시제품을 제작했다.
‘친환경 그라우팅재료 및 전면벽체 재료 개발’ 부문에서는 순환자원을 활용한 최적의 배합비와 강도특성에 대한 검토와 함께 제품 생산능력에 대한 검토와 생산방법 제안 등의 연구를 수행했다.
‘현장시험을 통한 개발공법의 현장적용성 검증’에서는 개발된 옹벽구조물 시스템과 친환경 그라우팅 재료의 시공능력 평가, 개발공법 시공 시 계측을 통한 구조적 안정성 검증 연구를 추진했다.
연구진은 이 같은 연구를 통해 성토부 및 절토부 옹벽 겸용 전면벽체와 연결커플러 제작을 완료하는 한편, 순환자원을 활용한 친환경 그라우팅 재료를 개발하고, 개발 옹벽 시스템의 설계 매뉴얼과 시방서를 작성했다.
한편, 이 기술은 전면벽체를 블록과 패널의 조합으로 구성하고, 시공성이 우수한 연결커플러를 사용해 구조적 안정성 증가는 물론 시공성 향상 효과를 거둘 수 있다.
또한, 고가의 PC패널 또는 중량의 콘크리트 구조물 대신 블록식 전면벽체를 사용, 옹벽시공에 대한 원가를 절감할 수 있고, 구조적으로 안정한 옹벽기술 도입으로 붕괴위험도 해소할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
연구진은 이번 기술 제안기업인 ㈜아이디어스와 연구성과물에 대한 특허출원 후 건설연과 건설신기술 등록을 추진하고, 특정공법 심의를 통한 대형과제의 수주 등 사업화에 나설 계획이다.
㈜아이디어스는...
㈜아이디어스는 지난 2015년 한국건설기술연구원 원내창업기업으로 첫발을 내 딛은 이래 토질 및 지질 엔지니어링, 지반조사, 보강토 옹벽 분야에서 축적된 현장 경험과 특화된 기술력을 앞세워 기술중심형 회사로 이름을 알리고 있다.
특히, 창업 후 단기간에 다수의 컨설팅을 수행하는 한편, 지반조사 및 토목 엔지니어링 서비스와 문화재 보존·복원사업에 꾸준히 참여하며 기술력을 입증하고 있다.
현재 각종 토목사업 중 진행되는 시추조사와 물리탐사, 실내시험, 재하시험 등의 지반조사를 비롯해 우수한 기술력을 바탕으로 일반적인 지반조사가 어려운 특수한 현장의 지반상태 조사·평가와 차별화된 엔지니어링 서비스를 제공하고 있다.
또한, 지반조사를 포함한 기초 현황조사부터 이론 및 수치해석을 통한 토질 및 기초 구조물의 안정성 평가를 수행하며, 고객 만족 실현을 위한 최적의 솔루션을 제공하고 있다.
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섬유보강재 적용 국부적 안정감 확보
한국건설기술연구원 정재형 연구위원은 “국내에서는 지리적 특성상 부지의 효율적인 활용을 위해 절토부와 성부부에 옹벽 구조물을 축조하는 경우가 많다”며, “세계적으로도 유래를 찾아보기 어려울 정도로 다양한 형태의 옹벽 공법들이 적용되고 있다”고 밝혔다.
이어 “하지만, 이 같은 옹벽구조물의 노후화와 붕괴로 인한 피해사례도 증가하고 있는 실정”이라며, “따라서 이번 연구에서는 복잡한 현장 여건에 보다 효율적으로 적용할 수 있고, 경관성은 물론 구조적 안정성까지 확보할 수 있는 옹벽 축조기술 개발에 집중했다”고 소개했다.
연구진은 절토 비탈면 보강을 위해 설치하는 옹벽구조물의 경우 전면벽체를 블록과 PC컬럼의 효율적인 조합으로 구성하고, 띠형 섬유보강재를 적용해 국부적인 안정감을 확보했다.
대형 블록 PC컬럼으로 구성 ··· 곡선 절토 성토부 등 다양한 적용 가능
정 박사는 “대형 블록과 PC컬럼으로 구성된 이 기술은 곡선부 등 다양한 형태의 절토부와 성토부에 적용할 수 있는 전면 벽체”라며, “기존 고가의 PC패널 또는 중량의 콘크리트 구조물 대신 블록식 전면벽체를 사용해 옹벽시공에 대한 원가를 절감시키는 한편, 경관성도 개선할 수 있다”고 설명했다.
이어 “향후 현장 실증을 통한 성능 검증은 물론 전문건설사와 생산업체를 통한 사업화를 추진할 예정”이라고 밝혔다.