드론-LiDAR 기반 고속도로 비탈면토석류 위험지역 조사강화 및 대책시설 설치 사례
1. 서론
기후변화로 인한 국지성 집중호우의 증가에 따라 고속도로변 비탈면에서 발생하는 토석류 피해는 도로 안전성과 이용자의 생명 및 재산을 심각하게 위협하고 있다. 특히 산지 계곡부와 같이 접근이 어려운 지역에 대한 전통적인 지형조사 방식은 정보의 정확성과 실효성 측면에서 한계를 보이고 있으며, 이에 따라 정밀한 지형정보 확보와 이를 반영한 예방 중심의 시설물 설치가 시급히 요구되고 있다.
본 기고문에서는 한국도로공사에서 추진한 드론-LiDAR 기술 기반의 비탈면 토석류 위험지역 조사 및 대책시설 설치 사례를 중심으로 그 과정과 성과를 소개하고자 한다.
2. 추진경위
2002년 이후 한국도로공사는 비탈면 토석류 예방시설을 꾸준히 설치해오고 있다. 특히 ’13년부터 5년간 도로교통연구원 주관의 ‘토석류 위험평가를 통한 대책설계 용역 시행’을 통해 토석류 위험지역 639개소를 선정하고 ’20년까지 산림청과 합동으로 총 294개소(도공208개소, 산림청 86개소)의 대책시설을 추가 설치하여 현재 총 541개소를 운영하고 있다.
그럼에도 불구하고 집중호우에 따른 토석류 유입 피해는 지속적으로 발생하고 있고 최근 3년간(2022~2024) 토석류 유입으로 인한 고속도로 본선 통행차단 횟수만 17건에 달한다.
최근 3년간 발생한 토석류 유입으로 인한 차단시간은 평균 6시간, 최대 14시간으로 토석류 유입으로 인한 피해는 연속류 교통의 대표인 고속도로의 흐름을 단절한다는 면에서 다른 사고와 그 결을 달리하며 예방적 조치가 더욱 중요하다. 왜? 자꾸 피해가 발생하는가?
3. 기존 조사 방식의 한계
산사태 및 토석류 예방을 위해 노력 중인 기관은 산림청 및 행정안전부, 한국도로공사 정도가 있으며, 각 기관별 목적에 따라 그 평가기준을 달리하고 있으나 토석류 발생이 우려되는 지역의 ‘지형정보’는 모두 공통적으로 반영하고 있다.
기존의 토석류 위험지역 조사는 ① 항공사진 기반 1:5,000 축척의 국가기본도 및 ② 조사자 육안점검에 의존해 왔으나, 이 방식은 조사자의 경험치 및 보간법에 의한 추정값을 적용하여 수목이 우거진 계곡부의 실제 지형을 정확히 반영하기에는 기술적 한계가 있다.
① 지형 분석에 활용하는 국가기본도
② 조사자의 육안점검
고속도로에 피해를 줄 수 있는 유출 토석량 검토를 위해서는 도로를 유출기준점으로 하는 산마루와 능선부터 폭넓은 검토가 필요하지만 도로구역 외 상부 계곡부 및 퇴적부는 수목이 우거져 사실상 진입이 불가하여 정확한 조사가 어려운 현실이다.
이로 인해 ‘실제 토석류 발생 가능성이 높은 지역임에도 평가에서 낮은 등급으로 분류되어 누락되는 경우가 있지 않을까?’ ‘그렇게 누락된 지역에서 토석류 피해가 발생하는 걸까?’하는 의문에서 보다 정확한 지형정보를 파악 및 분석하고 적정한 대책수립을 위해 드론-라이다를 활용한 토석류 위험지역 조사를 실시하기로 하였다.
4. 드론-LiDAR 측량 도입
카메라를 이용한 항공사진 촬영과 LiDAR 센서 측량은 다음 표3과 같은 차이점을 가진다.
드론-LiDAR 측량성과 정확도는 고속도로 건설노선(울산외곽순환선(제3공구)) 일부 구간을 대상으로 시행한 시범사업을 통해 확인하였다.
인력으로 측량한 지상기준점과 드론에 카메라, 라이다를 각각 장착하고 측량한 동일지점 좌표값을 분석한 결과 모두 ‘수치표고모형의 구축 및 관리 등에 관한 규정’의 기준을 만족하였으며, 특히 라이다는 카메라보다 정확도 측면에서 약 2배 우수한 것으로 분석되었다.
이러한 드론-LiDAR의 장점을 활용하여 항공사진으로 확인이 어려운 계곡부, 피해가 집중되는 퇴적부 등을 조사하면 추정값이 아닌 실 지표값에 가까운 지형정보를 취득할 수 있다. 그리고 지형, 지질, 퇴적부 등 지역적 특성을 반영한 토석류 시뮬레이션을 통해 토석류 대책시설의 필요성, 적정 시설, 규모 등을 결정할 수 있게 될 것으로 사료된다.
5. 시범사업 추진 및 성과
시범사업은 다음과 같은 절차로 진행되었다.
(사전조사) 해빙기 점검기간 중 유지관리부서 비탈면 담당자 주관으로 고속도로변 산사태 위험 1,2등급을 포함하고 있고, 집중호우 시 토석류 발생 우려가 있지만 현재 토석류 위험지역으로 선정되지 않아 대책시설이 부재중인 위치 5개소를 조사하였다.
2025년 경북·경남지역에 우리나라 역사상 유래 없는 대규모 산불이 발생하였다. 이로 인해 고속도로 인접 계곡부의 수목이 전소된 구간이 발생하였고 여름철 집중호우시 토석류 발생 등을 우려하여 시범사업 대상지에 추가하였다.
(현장확인) 앞에서 산사태 및 토석류 예방을 위해 노력 중인 기관으로 산림청 및 행정안전부, 한국도로공사를 언급하였다. 모든 기관이 궁극적으로 ‘자연재해로 인한 국민피해 최소화’라는 공통적인 목적을 가지지만 도로공사는 연속류 교통인 고속도로가 재해로 인해 단절됨을 예방하고 이용 중인 고객의 생명과 재산을 보호함이 주목적이라 할 수 있다.
대구순환선 28.35k(상매) 구간은 고속도로에 인접하여 긴 계곡부와 넓은 유역면적을 가져우기시 배수가 집중되어 있지만 교량 통과 구간으로 제외하였다. 그리고 중앙선 237.5k(부산) 구간은 산불 발생구간으로 소실된 유연성 방호시설 설치가 긴급복구 항목으로 반영되어 있어 제외하였다.
토석류 대책시설의 목적 및 시범사업 취지를 고려하여 대상지 5개소 중 2개소를 제외하고 3개소를 시범사업 대상으로 최종 선정하였다.
(정밀조사) 선정된 3개소는 측량전문업체를 통해 기존 방식으로 조사한 후 드론-LiDAR 측량을 실시하여 그 성과를 토대로 재평가하는 순서로 추진하였다. 평가기준은 도로교통연구원에서 제시한 ‘토석류 가능구간 위험평가 및 등급화 지침’을 적용하였다.
해당 지침은 위험평가개념(concept of risk evaluation)을 이용하여 토석류 가능구간의 위험정도를 산정하며, 토석류 재해의 발생가능성(재해도)과 도로의 피해가능성(취약도)을 평가하여 등급을 구한다. 평가절차는 다음과 같다.
① 평가대상 예비선정기준을 이용하여 위험평가대상 유역을 선정한다.
② 평가대상 유역에 대하여 위험평가표의 평가항목에 해당하는 값을 구한다.
③ 위험평가표의 평가항목별 배점으로부터 각 항목별 배점값 합산을 통해 토석류재해발생 가능성과 도로의 피해발생 가능성을 각각 산정한다.
④ 위험등급판정표로 위험등급을 구한다.
⑤ 확인된 위험등급에 따라 토석류 대책적용여부를 결정한다.
위험평가는 재해점수(20점)와 취약점수(10점)으로 구성되며 평가항목 및 등급은 표 8과 같다.
시범사업 대상 3개소에 대해서 전문업체 평가결과, 기존 방식으로는 피해발생 주기가 낮아(50년 초과) 토석류 피해 발생 시 대책공법을 적용하는 대상(C등급)으로 판단되었다. 그러나 드론-LiDAR 측량성과를 반영 후 재검토 결과 3개소 중 2개소가 토석류 시뮬레이션 등을 통해 대책공법을 반영해야 하는 토석류 위험지역(B등급)으로 변경되었다.
평가결과 변동 사유는 재해점수에서 발생하였다. 취약점수 항목은 평가결과 변동이 없었지만 유역 면적의 경사, 계곡 길이 등 지형정보를 반영하는 재해점수가 당초 10점에서 12~13점으로 상승하였다. 이는 수목이 우거진 산지 계곡부에 대해 드론-LiDAR 조사를 통해 정확한 지형정보를 반영함으로 인한 결과라 할 수 있다.
(대책시설설치) 선정된 2개소에 대해서 예상 토석량은 가장 널리 이용되고 있는 ‘FLO-2D’ 프로그램으로 도출하였으며, 강우강도는 100년 빈도를 적용하였다.
대구순환선 32.63k(달서)는 투과형 사방댐의 일종인 조립식 버트리스댐을 반영하였고, 통영대전선 북통영IC Ramp-A는 위와 동일하지만 기존 배수시설 등 여건을 고려한 조립식 버트리스댐(변형)을 반영하여 경제적 시공을 유도하였다.
조속한 공사추진으로 본격적 집중호우 시작 전인 6월말 토석류 대책시설 설치를 완료하였으며 추후 퇴적되는 토석량 등 모니터링을 통해 설치 위치 및 시설 규모 적정성 여부 등을 검토하고 준설작업 등 유지관리를 통해 제 기능을 할 수 있도록 관리할 예정이다.
6. 결 론
이번 드론-LiDAR 기반의 토석류 위험지역 정밀조사 및 대책시설 설치 시범사업은 변화하는 기후환경 속에서 한국도로공사가 도로 인프라의 안전관리 패러다임을 ‘예방적·과학적 체계’로 전환하는 이정표를 제시하였다고 볼 수 있다.
토석류 발생 가능성과 그 규모에 직접적인 영향을 미치는 지형정보의 정밀도 향상을 통해 기존 조사 방식으로는 간과될 수 있었던 위험지역을 첨단장비를 도입한 조사강화로 조기에 식별하고, 그에 맞는 적정 시설을 선제적으로 설치함으로써 ‘디지털 기반 실효적 예방조치’의 모범사례라 할 수 있다.
한국도로공사는「도로법」및「재난 및 안전관리기본법」에 따라 고속도로의 안정적 운영과 국민의 생명·재산 보호를 위한 방재대책 수립·이행의 법적 책임을 지닌 공공기관이다. 이 기고문에서 다룬 시범사업은 단순한 기술 도입을 넘어 공공성과 사회적 책임 실현의 의미를 지닌다. 한국도로공사는 이러한 성과를 바탕으로 향후 고속도로 전 구간 토석류 위험지역에 대해 재평가를 추진하면서, 드론-LiDAR 측량 데이터 축적, 토석류 위험지역 재평가 및 시뮬레이션 등으로 점검기술 고도화와 예방 중심의 인프라 설치 사업을 강화할 계획이다.
궁극적으로 이는 ‘예방 중심 안전 인프라 운영’이라는 공공기관의 본질적 역할을 실현하고, 국민의 생명과 재산을 지키는 책임을 다하는 기반으로 작동할 것이며, 한국도로공사는 앞으로도 고속도로를 이용하는 국민 누구나 안심하고 이동할 수 있는 고속도로 환경을 조성하기 위해, 기술혁신과 공공서비스의 접목에 최선을 다할 것이다.
탈착식 보조말뚝을 이용한 공삭공(空削孔)방식의 기성말뚝 시공법 (건설신기술 제1022호)
1. 서론
가. 기성말뚝 시공법의 개요 및 적용 현황
기성말뚝 시공법은 그림 1과 같이 기초저면까지 굴착한 후 말뚝을 시공하는 표준방식과 굴착에 앞서 말뚝을 선(先)시공하는 공삭공(空削孔)방식으로 구분할 수 있다. 최근에는 구조물의 지하부 규모가 점차 확대됨에 따라 흙막이공과 말뚝공사의 간섭이 빈번하게 발생하고 있으며, 이로 인해 기초저면에서 말뚝을 시공하는 표준방식의 적용이 어렵거나 불가능한 사례가 증가하고 있다. 이에 따라 굴착하기 전에 말뚝을 시공하는 공삭공방식의 적용이 점차 확대되고 있는 추세이다.
나. 탈착식 보조말뚝 경타방식의 기술 개발 배경
공삭공(空削孔)방식으로 기성말뚝(PHC말뚝, 강관말뚝)을 시공할 경우, 말뚝을 인양하여 천공홀 바닥에 정확히 안착시키는 방법으로는 자유낙하 방식, 인양러그를 이용한 방식, 탈착식 보조말뚝을 이용한 방식 등이 있다.
이중 자유낙하 방식은 시공이 간편하다는 장점이 있으나, 말뚝의 손상 우려가 크기 때문에 인양러그 또는 탈착식 보조말뚝을 이용하여 말뚝을 천공홀 바닥에 안전하게 안착시키는 방법이 권장된다.
아울러, 안착된 말뚝은 알해머(ram)를 이용하여 직접 경타하거나, 보조말뚝(follower)을 말뚝 상단에 올려놓고 유압해머(hydraulic hammer) 또는 드롭해머(drop hammer)로 경타하여 천공홀 바닥의 원지반에 정착시키는 방법이 일반적으로 사용된다. 그러나 이 두 가지 방식 모두 시공 과정에서 말뚝의 연직도(鉛直度), 건전도(健全度), 설계지지력(設計支持力) 확보 측면에서 한계가 있는 것으로 확인되고 있다.
이러한 시공상의 문제점을 보완하기 위해 탈착식 보조말뚝 경타방식을 개발하였으며, 특히 공삭공 깊이가 깊고 설계지지력 및 말뚝 직경이 클수록 본 방식의 효과가 더 우수한 것으로 입증되어, 특허(성심씨앤엠 등, 2019, 2023) 및 건설신기술(성심씨앤엠 등, 2025)로 등록됨에 따라 해당 방식에 대해 소개하고자 한다.
2. 공삭공(空削孔)방식의 적용 범위 및 특성
가. 공삭공(空削孔)방식 적용 가능 조건 및 기대 효과
공삭공(空削孔)방식은 다음과 같은 조건 및 환경에서 기성말뚝 시공의 효과적인 방법으로 적용되고 있다.
① 협소한 공간에서의 시공 용이성 : 말뚝 시공장비의 조립, 이동, 해체가 어려운 제한된 공간에서 건축물 및 토목구조물의 기초말뚝 시공이 가능하다.
② 가설 및 영구 지하구조물 간섭 회피 : 흙막이벽체 또는 지지공(Strut, Raker, Slab & Beam 등)과의 간섭이 발생하는 구간에서도 효과적인 말뚝 시공이 가능하다.
③ 연약지반에서의 시공 안전성 확보 : 대형 말뚝장비의 전도 위험이 예상되거나, 피압지하수 및 모래가 용출되는 연약지반에서 보다 안전한 시공이 가능하다.
④ 공사비 및 자재비 절감 : 말뚝 시공장비 투입 횟수 감소를 통해 공사비를 절감할 수 있으며, 말뚝 지지력 미달 및 손상 위험이 줄어들어 자재비 및 보강비도 함께 절감된다.
⑤ Top Down 공법과의 적합성 : Top Down 공법이 적용되는 현장에서 말뚝의 건전도 및 설계지지력 확보가 용이하다.
⑥ 흙막이구조물의 안정성 유지 : 굴착 후 기초저면에서 말뚝을 시공할 때 발생할 수 있는 흙막이벽체의 수평변위 및 이동, 배면 지반의 침하를 최소화할 수 있다.
⑦ 재료비 및 공사 효율성 향상 : 공삭공 구간에서 굴착하기 전에 말뚝을 시공함으로써 재료비 손실, 굴착공사의 비효율성, 시공 중 말뚝 손상 등의 문제를 예방할 수 있다.
나. 공삭공(空削孔)방식 적용 시 한계 및 주요 시공 문제점
이와 같이 다양한 장점에도 불구하고, 공삭공(空削孔)방식은 아직 국내 현장에서 일반화되지 않은 시공기법으로, 말뚝 시공업체 및 현장 작업자의 경험 부족, 현장 관리자의 이해도 부족, 시공 품질관리의 어려움 등으로 인해 사진 1에서와 같은 다양한 시공상 문제점이 발생하고 있다. 주요 문제점은 다음과 같다.
① 말뚝 건전도(健全度) 저하 : 공삭공 깊이 및 말뚝 낙하 높이가 클수록, 특히 암반 지지층에 시공 시 말뚝 선단부의 파손 및 본체 균열이 발생하여 말뚝 건전도(pile integrity)가 저하될 수 있다.
② 해머 타격에 의한 말뚝 손상 : 분리식 보조말뚝과 알해머를 이용한 항타 시 과잉타격 또는 편타(偏打)에 의해 말뚝의 파손, 중파, 균열 등의 손상이 발생할 수 있다.
③ 시공오차 발생 : 천공홀과 말뚝의 연직도 관리가 부실할 경우, 큰 시공오차(수평, 기울기)가 발생하여 말뚝의 정밀시공에 영향을 미친다.
④ 굴착공사 중 말뚝 손상 : 굴착작업 중 토공장비와의 충돌, 연약지반의 측방유동과 법면 붕괴 등으로 인해 말뚝이 손상되거나 기울어질 위험이 있다.
⑤ 시공관리 부실 : 말뚝의 인양, 삽입 및 정착 과정, 시멘트밀크의 주입 및 슬라임과의 교반 등 주요 시공단계에서의 관리가 미흡할 경우 시공품질 저하로 이어질 수 있다.
⑥ 부정확한 재하시험 및 설계 적용 : 동재하시험 해석 오류 또는 부적절한 시공관리기준 적용으로 인해 말뚝 부상(浮上), 설계지지력 미달 등의 문제가 발생할 수 있다.
⑦ 공사비 증가 : 공삭공 깊이에 따른 천공비 증가, 말뚝 인양 및 삽입에 따른 추가 비용 발생, 대형 장비의 필요성 등으로 공사비가 증가한다.
⑧ 설계 변경 및 공기 지연 : 작은 설계지지력으로 설계할 경우, 말뚝 규격 변경, 말뚝 본수 증가, 공사기간 및 공사비 상승이 불가피하다.
다. 공삭공(空削孔)방식 적용 시 고려 사항 및 시공관리체계의 중요성
공삭공(空削孔)방식을 적용하기 위해선, 설계 단계부터 공삭공 방식 적용에 따른 지지력의 저하 가능성, 시공효율 저하, 말뚝공사 기간의 증가 등을 충분히 고려해야 한다. 이러한 요소들은 말뚝기초 공사의 전체 공정 및 품질에 직접적인 영향을 미칠 수 있다.
또한, 공삭공방식의 성공적인 시공을 위해서는 현장 작업자의 경험과 숙련도, 현장 관리자의 시공법에 대한 이해도와 관심, 그리고 말뚝 전문가의 기술지원 체계 구축 여부가 매우 중요하다. 이들 요소는 시공품질을 좌우하는 핵심 요인으로, 현장 여건에 따라 말뚝공사의 성패를 결정짓는 변수로 작용한다.
특히 ① 설계지지력이 큰 고강도 및 초고강도 말뚝이 사용되는 경우, ② 말뚝 길이가 길고 직경이 큰 중·대구경 말뚝을 시공하는 경우, ③ 공삭공 심도가 10m 이상으로 깊은 경우에는 보다 엄격하고 체계적인 시공·품질관리가 요구된다.
이러한 고난이도 시공 현장에서는, ① 천공방식의 적정성 확보 및 천공 시 연직도 관리, ② 시멘트밀크의 배합비(W/C, %)와 주입량의 정확한 관리, ③ 경타관리 기준 결정 및 전달에너지 조절, ④ 굴착공사 중 말뚝 손상 방지 및 측방유동 대응책 마련, ⑤ 시공 중 수평오차 및 말뚝 파손 방지 대책 수립 등의 철저한 관리가 필요하다.
따라서 공삭공방식은 단순히 기존 방식의 대안이 아닌, 전문성과 품질관리를 전제로 한 계획적 접근이 필요한 공법이므로, 이를 위한 기술적·인적 관리체계 구축이 필수적이다.
3. 탈착식 보조말뚝을 이용한 기성말뚝 시공법 특성
가. 탈착식 보조말뚝을 이용한 기성말뚝 시공 절차
탈착식 보조말뚝을 이용한 기성말뚝 시공법은 공삭공방식의 시공성 및 품질 확보를 위해 고안된 방식으로, 탈착식 보조말뚝과 본말뚝의 결합 및 분리 과정은 사진 2에서 보는 바와 같다.
즉, 본말뚝(PHC말뚝)의 상단에 하판(마감판)을 장착하고, 탈착식 보조말뚝의 상판과 체결하여 보조말뚝과 본말뚝을 일체화한다. 이렇게 결합된 말뚝을 인양장비를 이용해 천공홀 바닥까지 안착시키고, 해머(hammer)로 경타(輕打)하거나 압입(壓入)방식으로 지지층에 정착시킨다. 말뚝이 설계 심도에 정착된 후에는, 상·하판의 체결부를 레버 회전방식으로 분리하여 보조말뚝을 인양한다.
나. 탈착식 보조말뚝의 기술적 특성 및 시공상 이점
탈착식 보조말뚝 공법은 공삭공(空削孔)방식으로 시공하는 기성말뚝 시공법 중에서, 연직도(鉛直度) 관리와 건전도(健全度) 확보에 가장 유리한 방법으로 평가되고 있다. 이 방법은 본말뚝과 결합된 보조말뚝을 통해 타격에너지의 전달율을 극대화할 수 있어, 타격 횟수를 최소화함과 동시에 선단지지력 증대에도 효과적이다.
또한, 말뚝의 인양 및 삽입이 용이하며, 평균관입량(set) 측정에도 적합한 구조를 갖추고 있다. 특히, 말뚝 중공부에 시멘트밀크가 유실되는 현상을 방지할 수 있어, 주면마찰력 확보에도 유리한 장점을 가진다.
다. 탈착식 보조말뚝을 이용한 기성말뚝 시공법 적용 사례
탈착식 보조말뚝을 이용한 공삭공방식의 SDA공법(채수근, 1997)으로 대구경 PHC말뚝을 국내에서 처음 시공한 사례를 소개하고자 한다. 공삭공방식의 SDA공법의 시공순서는 그림 2에 나타낸 바와 같으며, 사진 3은 시공 상황을 보여준다(채수근, 2023).
즉, 공삭공 깊이가 20.0m에 달하는 현장에서 탈착식 보조말뚝(Ø812mm, t=24mm, 길이 21m의 강관)을 이용하여 Ø800mm 초고강도 PHC말뚝을 70kN 드롭해머 경타방식으로 시공하였다. 해당 현장에서는 당초 설계된 Ø1200mm PRD말뚝(설계지지력 10,000kN) 대신, 시공품질, 안정성, 경제성 등을 종합적으로 고려하여 Ø800mm 초고강도 PHC말뚝(설계지지력 5,100kN)으로 변경하였다. 이 때 천공한 깊이는 GL-39.0m 내지 GL-42.0m, 말뚝길이는 21~24m로 시공되었다.
라. 기존 기술과의 비교
공삭공(空削孔)방식으로 기성말뚝을 시공할 때, 말뚝 인양·삽입·정착하는 방식에는 다음과 같은 세 가지 주요 방식이 있다(채수근, 2023).
① 알해머 경타방식 : 본말뚝을 천공홀 바닥까지 삽입한 후, 알해머(ram)를 이용해 직접 경타하여 정착시키는 방식으로, 구조가 단순하고 장비 구성이 간단하여 탈착식 보조말뚝보다 공사비가 저렴한 장점은 있으나, 말뚝의 연직도 관리 및 건전도 확보에는 상대적으로 불리하다. 아울러 낙하고와 관입량 결정 및 측정이 곤란하고, 말뚝 중공부로 시멘트밀크가 유실될 수 있으며, 경타 시 지반진동은 보조말뚝방식보다 크다.
② 분리식 보조말뚝 + 해머 경타방식 : 보조말뚝을 본말뚝 상단에 단순히 올려놓은 상태에서 경타하여 정착시키는 방식으로, 해머 낙하고와 관입량 측정 등 경타관리는 알해머방식보다 유리하나, 과잉타격 및 편심타격에 따른 말뚝의 손상 등 건전도 확보에는 불리하다.
③ 탈착식 보조말뚝 + 해머 경타방식 : 탈착식 보조말뚝 경타방식은 공삭공 깊이, 말뚝 직경과 설계지지력이 클수록 효과가 우수하며, 시공오차, 말뚝 건전도, 설계지지력 확보 측면에서 가장 유리하다. 다만, 보조말뚝의 자재비가 추가되어 공사비 증가 요인이 된다는 점은 고려되어야 한다.
이와 같이 세 가지 방식을 비교해 볼 때, 탈착식 보조말뚝 경타방식은 시공품질, 건전도, 고(高)설계지지력 확보가 필수적인 대심도·고하중의 기초말뚝 시공 현장에 적합하며, 시공성·경제성 간의 균형을 고려한 기술적 선택이 필요하다.
4. 탈착식 보조말뚝 이용 실적 및 전망
가. 이용 실적
탈착식 보조말뚝을 이용한 시공 사례는 현재까지 다양한 현장에서 축적되고 있으며, 그 대표적인 실적을 표 3에 정리하였다. 적용된 말뚝은 대부분 고강도와 초고강도 PHC말뚝으로 말뚝 직경은 500mm에서 800mm, 설계지지력은 1,500kN에서 5,100kN에 이르는 고(高)지지력 말뚝이 주를 이루고 있다.
이 공법이 적용된 공삭공 깊이는 4m에서 최대 29m까지 다양하며, 시공 조건이 까다로운 대심도 및 고(高)설계지지력 조건에서도 안정적인 시공성과 품질을 확보한 것으로 평가되고 있다. 이러한 실적은 탈착식 보조말뚝이 대심도면서 큰 설계하중을 지지하는 기초말뚝 시공 현장에서 우수한 현장 적용성, 시공 안정성, 기술적 신뢰성을 갖추고 있음을 입증하는 근거가 된다.
나. 향후 이용 전망
탈착식 보조말뚝은 대심도 공삭공 및 설계지지력이 큰 고강도·초고강도 기성말뚝 시공에 있어 시공 정밀도와 구조적 안정성 확보에 유리하므로, 향후 다양한 현장 여건에서의 적용 확대가 가능할 것으로 판단된다.
특히, 도심지 개발, 지하공간 확장, 복합시설 구축 등으로 인해 기초에 요구되는 설계하중이 증가하고 있으며, 이에 따라 말뚝의 대구경화, 초고강도화가 지속적으로 요구되고 있다. 이와 같은 흐름 속에서 탈착식 보조말뚝은 경쟁력을 가질 수 있다.
아울러 탈착식 보조말뚝은 기존의 분리식 보조말뚝 또는 알해머보다 말뚝의 시공 정밀도 향상, 손상 저감, 설계지지력 확보 등의 측면에서 우수한 시공성과 품질 확보 효과가 검증되고 있다. 비록 보조말뚝의 제작 및 운용에 따른 초기비용이 부담되나, 말뚝의 보강공사 방지, 시공오차 감소, 시공기간 단축 등의 간접효과를 고려할 때 장기적으로는 경제성도 확보 가능한 기술로 판단된다.
향후에는 시공 실적의 지속적인 축적과 더불어, 시공법에 대한 매뉴얼의 표준화, 설계기준 반영, 발주기관과 현장 관계자의 기술 인식 제고 등을 통해 탈착식 보조말뚝을 이용한 기성말뚝 시공법의 적용성, 신뢰성 및 보급성이 더욱 확대될 것으로 기대된다.
참고문헌
1. 성심씨앤엠, 지에스이앤씨, 현대엔지니어링, 에스에이씨피건설, 제일엔지니어링 종합건축사사무소(2019), 보조파일체결 해체 장치 및 이를 이용한 파일시공방법, 특허 제10-2056616호.
2. 성심씨앤엠(2023), 탈착식 보조항 공법 녹색기술 인증서(인증번호 제 GT-23-01741호)
3. 성심씨앤엠, 지에스이앤씨, 현대엔지니어링, 에스에이씨피건설, 제일엔지니어링 종합건축사사무소(2023), 보조파일탈착장치, 특허 제10-2599315호.4. 성심씨앤엠, 지에스이앤씨, 현대엔지니어링, 에스에이씨피건설, 제일엔지니어링 종합건축사사무소(2025), 신기술(탈착식 보조파일을 이용한 PHC파일 공삭공시공기술), 국토교통부 제1022호.
5. 채수근(1997), SDA매입말뚝 신공법 연구 및 적용성 검토, pp.1~133.
6. 채수근(2023), PHC말뚝기초 표준설계 및 시공실무(3판), pp.438~458.
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