[공학저널 전찬민 기자] 전통적으로 인간이 문명화되며 대규모 집단생활을 시작한 시기부터 사회기반시설을 제공한 토목건설은 다양한 자연환경에 노출되고 많은 인력이 동원돼 대규모 공사의 형태로 이뤄져 왔다. 이러한 토목건설은 근·현대사회 발전에 지대한 영향을 줬으며, 토목기술 또한 많은 발전을 이뤄냈다.
하지만 최근 21세기에 접어들면서 건설의 트랜드는 신속시공, 고품질을 위한 표준화, 고강도화, 스마트 기술접목 등을 위해 노력하고 있다. 사회적으로는 노동의 품질향상과 주 52시간 근무제 등과 같은 노동자의 워라벨 보장, 산업중대재해법 등과 같은 건설노동자의 안전사고 방지를 위한 법적 제도적 장치를 더욱 견고히 하는 추세다.
또한 건설노조의 공사 방해 행위 등으로 인해 공사현장의 여건은 더욱 악화되고 젊은 층의 취업 희망자들은 건설시장을 3D 직업이라 인식하며, 기피하기까지 이르렀다. 이로 인해 숙련공이 갈수록 부족해지는 등 건설환경은 기초인력 수급과 숙련인력 수급이 어려워지는 것이 현실이다.
이러한 건설현장에서 직면하는 문제는 많은 부분을 차지하고 있는 현장타설(RC) 시공법으로는 이제 극복하기 어려우며, 프리캐스트 콘크리트(PC) 공법으로 전환돼야 직면하고 있는 문제를 해결할 수 있기 때문에 선택 아닌 필수가 됐다.
구조물의 PC공법은 토목분야보다는 오히려 건축/주택분야에서 기둥, 보, 슬라브 구조물에 상당히 적용되고 있으며 2015년부터 2018년까지는 연 평균 10% 성장했다. 향후 2025년까지는 온라인마켓 성장에 따른 물류센터신축, 반도체공장 투자확대, 주거시설 지상층 PC 확대 등에 힘입어 연 평균 7%이상 성장이 예측되고 있다.
또한 PC는 제작과 운반의 편의성과 공간적 제약으로 분절된 상태로 현장에 공급되고 있으며 이를 현장에서 수직/수평방향의 철근을 상호 연결해야만 구조적 안전성을 확보할 수 있다는 단점을 가지고 있다. 현재까지는 수직방향의 철근은 범용인 스플라이스 슬리브(Splice Sleeve) 등을 활용해 보, 기동에 적용하고 있지만 PC 공법의 확장성을 높이기 위해서는 PC 세그먼트간 수평철근의 구조적 일체화를 구현할 수 있는 기술 개발이 절실한 상황이다.
이에 따라 최근 수평철근 연결방법에 있어 토목, 건축분야에서 기존 활용되는 방법들의 현실적 문제와 구조적 일체화를 만족시킬 수 있는 기술이 개발돼 주목을 받고 있다. 그 기술이 바로 수평회전연결재(Bow-Tie)와 회전형 연결재(Rotating Bow-Tie, R-Tie)다.
PC 세그먼트간 수평철근 연결 방법은 토목분야의 경우 턴버클, shear key, 곡볼트와 같이 철근상호간의 직접연결을 실현하지 못하고 있다. 다만 건축분야에서는 철근겹이음(반건식법), 철근 cage 이용(반습식) 방법을 활용해 구조적 일체화를 실현하고 있지만 PC 구조물에 적용했음에도 불구하고 많은 양의 레미콘 현장타설과 겹이음 길이 증가에 따른 몰탈 타설량의 증가가 불가피한 측면이 있다.
반면, 이 연결재는 소요철근비를 만족하는 단면으로 레이저절단을 통해 품질확보가 가능하고 작업자가 직접설치가 가능한 구성이며 PC세그먼트간 설치공간 면적이 0.02m2 이하로 최소화한 것이 장점이다. 또한 PC 구조물의 적용여건에 따라 벽체 두께가 다양함에 따라 두께 400㎜ 이상 벽체는 수평회전연결재를, 두께 300㎜ 이하 벽체는 회전형 연결재를 사용할 수 있도록 활용성이 우수한 것 또한 장점으로 손꼽힌다.
이러한 연결재를 개발한 엔케이이앤씨㈜는 고품질의 안전한 PC구조물을 생산·시공하며, 토목·건축 구조물의 시대적 트렌드를 선도해 국내뿐만 아니라 최고의 경쟁력을 갖춘 글로벌 기업으로 발전하고자 ‘건설에 대한 새로운 생각’을 바탕으로 2020년 7월에 설립됐다.
엔케이이앤씨는 PC 구조물의 설치시공 시 PC세그먼트 분절의 시공 연결 시 수평철근 연결에 대한 기술부재로 기둥, 보, 슬라브의 PC 시공과 별도로 PIT층에서는 현장타설공법으로 시공함에 따른 공기지연과 현장관리의 어려움 등의 문제를 극복하기 위한 고민 끝에 수평회전연결재와 회전형 연결재를 개발하게 됐다.
엔케이이앤씨 김병탁 대표이사(사진)는 “수평회전연결재와 회전형 연결재는 건설 구조물을 PC 세그먼트화해 시공하기 위해서는 꼭 필요한 요소 기술로써 구조물 수평철근의 연속화를 가능하게 하는 국내 유일의 기술이다”라며 “또한 내진성능을 향상한 적층형 블록옹벽과 지하연속벽 기술개발을 통해 다수의 국내특허 획득과 건설시장에서 중대재해 예방, 공기, 품질 등을 만족할 수 있는 신기술을 접목한 건설 PC화 시공과 기술개발에 박차를 가하고 있다”고 말했다.
그는 이어 “현재까지 한계가 있었던 PC 구조물의 수평철근 연결을 가능하게 함으로써 건설시장에서의 PC 구조물의 적용 범위를 한층 넓히고, 이를 통한 PC공법의 확장은 품질 만족과 사고 방지, 현장 투입인력의 최소화해 중대재해 발생 저감, 공사기간 단축 등의 효과를 기대할 수 있다”며 “또한 PC구조물에 많이 적용되고 있는 PC 세그먼트간 연결재들을 공급하는 글로벌기업인 Dextra, Peikko 등과 기술 이전을 위한 협의를 병행해 글로벌 진출을 모색하고 있다”고 덧붙였다.
이를 위해 엔케이이앤씨는 기술개발과 사업영역 확장을 위해 연구 인력과 연구비를 과감히 투자하고, PC 관련 기업, 설계사 등 다양한 기술협력을 추진하고 있다. 그 결과 PC생산 메이저기업인 아이에스동서㈜와 함께 최근에 대도시에 건설되고 있는 대심도터널의 수직구 All PC화를 위한 연구과제를 수행하고 올해 실규모 구조물 시험과 더불어 실규모 목업시험을 할 계획이다.
이처럼 엔케이이앤씨는 수평 회전 연결재를 이용하는 PC 공법의 사업화를 토목/건축분야에 광범위하게 적용하기 위한 노력을 기울이고 있다. 건축 분야에서는 물류센터 코어부, 아파트 PIT층 벽체와, 지하층 외벽 PC구조물 등에 적용해 공기와 공사비 부담을 획기적으로 줄일 수 있을 것으로 기대되고 있다.
김 대표는 “특히 향후 교통운송수단의 핵심이 될 도심항공교통(UAM) 버티포트(VertiPort)의 건설분야에도 적용이 가능하다”며 “뿐만 아니라 토목 분야에서는 대심도 터널 수직구 내벽의 PC화, 항만 케이슨 제작 PC화, 우수 저류조 PC 구조물 등에 대한 기술적 접근을 통해 건설 시장의 미래를 선도하는 기업이 되고자 최선을 다할 계획”이라고 말했다.
