“본 공법을 통해 초고층 공사의 자동화공법을 선도하고
향후 세계시장에서 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대한다.”
세계 도심에 속속 들어서고 있는 초고층빌딩은 형태가 날로 복잡해지는 추세다. 건물이 복잡할수록 공사에
많은 시간과 비용이 투입된다. 본 연구를 통해 개발된 ‘가변형 테이블 폼 공법’은 기존 공사기간을 25% 단축
하고, 거푸집 공사비용을 약 20% 이상 절감하는 것은 물론 스마트폰 기반 공사관리 시스템 적용으로 품질향
상과 안전사고도 예방할 수 있어 세계시장에서 경쟁력을 갖출 수 있을 것으로 기대된다.
도시를 대표하는
랜드마크 초고층 건축물
최근 중동과 중국 등을 중심으로 초고층빌딩 건축경쟁이 가속화되고 있다. 초고층 건축물은 도시의 미관을
좌우하고 랜드마크(Landmark)로서의 상징성을 띄기 때문에 그 형태가 날로 복잡해지는 추세다. 형태가 정해
지지 않은 비정형 건물일수록 거푸집 공사 시 추가 자재와 인력투입 등으로 많은 비용이 발생한다. 거푸집은
건물의 형태를 갖추기 위해 설치하는 구조물로, 건물의 모양에 영향을 많이 받는다. 거푸집 시스템의 선두업
체인 독일의 P사와 D사는 초고층 공사의 생산성 향상을 위해 대형화 거푸집인 ‘테이블 폼’을 사용하고 있다.
테이블 폼은 생산성이 높은 반면 형태가 대개 사각형으로 고정되어 있어 모양이 맞지 않는 부분에는 거푸집
을 매번 별도 제작해야하고, 중량의 테이블폼을 이동하기 위한 장비설치 및 운영비용 또한 만만치 않다. 이에
연구단은 비정형 형태의 초고층 거푸집 공사의 기간단축 및 비용절감을 위해 ‘고속시공 통합플랫폼 및 자가
진단형 시스템거푸집 개발’ 과제를 수행했고, 형태에 따라 변화가 가능한 가변형 테이블 폼 공법 개발에 성공
했다.
핵심기술 확보로
가변형 테이블폼 공법 개발 성공
연구진은 가변형 테이블폼 공법 개발을 위해 핵심기술 연구에 돌입했다. 그 결과 가변형 테이블 폼, 테이블 폼을
인양하는 자동인양플랫폼, 테이블 폼의 해체시기를 관리하는 USN 기반의 거푸집 공사관리 시스템, 가변형테이블
폼의 배치계획 수립 지원을 위한 바닥거푸집 최적배치 프로그램 등 4가지 핵심기술을 확보했다.
첫 번째 핵심기술인 ‘가변형 테이블 폼’은 도면에 맞춰 형태를 바꿀 수 있어 추가 작업을 최소화할 수 있고 층별 평면 변화
에도 쉽게 대응할 수 있는 기술이다. 거푸집 공사 자재비의 24%를 절감하고 공사기간의 10%를 단축할 수 있다. 동등한
제품과 비교하여 생산비를 20% 이상 절감할 수 있는 기술력을 확보하였다.
두 번째 핵심기술인 ‘테이블 폼 자동인양플랫폼’은 타워크레인 없이도 리프트 마스트에 지지해 독립적으로 거푸집을 인양
하는 장비다. 거푸집 설치시간을 30% 단축할 수 있고, 타워크레인 양중부하를 36% 줄일 수 있으며 기존의 호이스트 마스
트를 지지대 삼아 테이블 폼 해체층과 설치층을 이동하기 때문에 추가비용이 들지 않아 해외시스템 대비 약 50% 의 비용
을 절감할 수 있다.
세 번째 핵심기술은 ‘USN 기반 거푸집 공사관리 시스템’이다. USN(Ubiquitous Sensor Network)은 사물에 전자태그를
부착해 사물과 환경을 인식하고, 네트워크를 통해 실시간 정보를 구축·활용하는 통신망을 일컫는다. 연구단은 테이블
폼에 온도센서를 부착하여 콘크리트 강도를 추정해 해체시기를 측정했다. 직접 콘크리트 샘플을 깨지 않아도 온도센서가
콘크리트 강도를 추정해 결과를 작업자의 스마트폰으로 알려주기 때문에 품질향상 및 안전사고 예방효과가 있다. 실제로
본 시스템을 적용한 결과 시스템 구축 소요시간이 21% 줄었으며, 비용의 31%를 절감할 수 있었다.
‘바닥거푸집 최적배치 프로그램’은 수리모형을 기반으로 거푸집 배치계획의 의사결정을 지원하는 프로그램이다. 거푸집과
평면의 크기, 형태 등을 모형으로 검토할 수 있기 때문에 배치계획수립에 소요되는 시간과 노력을 최소화할 수 있고 배치의
일관성은 물론 경험부족으로 인한 오류를 줄일 수 있다. 실제로 본 프로그램을 적용했을 시 거푸집 자재비의 6%가
절감됐으며, 거푸집 배치 소요시간은 54% 절약됐다.
초고층 공사의
자동화공법을 선도하다
본 기술의 가장 큰 성과로 비정형 초고층건물 시공의 경제성 확보에 기여한 점을 들 수 있다. 한 층을 지을 때
4~5일 걸렸던 공사기간을 25% 단축해 3일로 줄인 것은 물론 약 20%의 공사비용 절감 효과를 거둔 것으로 나
타났다. 센서 부착으로 테이블 폼 해체시기를 정확히 예측할 수 있어 콘크리트의 품질향상은 물론 안전사고
를 예방하는 효과도 얻었다.
초고층 거푸집 기술의 국산화를 이룬 것도 대표성과 중 하나다. 그동안 국내 초고층 거푸집 공사에 필요한
자재와 장비는 대부분 경험 많은 해외업체에서 수입해 썼다. 그러나 본 기술을 확보한 덕분에 국내 자재 및
장비를 활용할 수 있게 되었고 외화 절감은 물론 국내 거푸집 업체의 활성화 및 관련 산업의 발전도 꾀할 수
있게 됐다. 초고층 공사의 자동화 공법을 이룬 것도 눈여겨 볼만하다. 자동시스템으로 테이블 폼을 이동·인
양·설치·해체할 수 있는 본 공법을 통해 초고층 공사의 자동화공법을 선도하고 향후 국제시장에서 경쟁력
을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. 또한 센서와 자동화장비를 융합한 본 공법을 통해 IT 및 USN, 금속기계
장비산업 등 새로운 기술 분야를 개척할 수 있을 것으로 보인다. 본 연구는 한국건축시공학회 최우수 학술상
(2015.05) 및 우수학술상(2015.11), 한국건설관리학회 우수학술상(2015.10), 국가건축정책위원회 위원장 표
창(2015.10) 등을 받으며 학문적 가치와 실용화 가능성을 모두 인정받았다.
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