구조물기초보강 하이테크
2024년 11월 6일
김갑부 대표 ‘작은 것이 강하다’ 지반공사 뺄셈의 가치 실현 단순성과 경제성의 해답 찾아
㈜부시똘 ‘퍼즐쏘일’ 김갑부 대표
구조물기초 보강에 있어 업계를 선도하고 있는 ‘㈜부시똘’(김갑부 대표)이 지속적인 기술개발과 현장적용을 통해 부시똘만의 고유기술(know-how)들로 이루어진 ‘부시똘 하이테크’를 선보이고 있다. 부시똘은 ‘부시똘 하이테크’출시에 앞서 핵심기술인 퍼즐쏘일을 기본으로 2세대 퍼즐쏘일 치환보강을 선보이며 표층보강 공법을 더욱 정교하게 발전시켰으며 퍼즐말뚝 및 지중고형체 공법 등 중층 보강 공법도 추가되어 최적의 구조물기초 보강을 수행면서 편토압저항시스템 및 부시똘재하시험으로까지 그 영역을 확대하고 있다.
부시똘이 개발하는 기술의 가장 큰 특징은 다음 기술로 확장될 수 있는 기본에 충실한 요소기술들로 보강에 따른 성능을 수학적, 공학적으로 수치화, 개량화한 기술이라 말할 수 있다. 이러한 개별 요소기술들이 모이면 여러 가지 조합으로 결합되면서 보다 다양한 지반과 다양한 구조물에 적용이 가능해질 수 있다. 대표적으로 최근에 개발된 “Passive 짧은 말뚝기초”는 얕은기초의 전단파괴면 이상으로 설치된 짧은 말뚝에 작용하는 수평저항력을 이용하여 기초하부지반의 전단강도 증가량으로 수치화한 지반보강기술로 퍼즐쏘일 공법과 함께 적용하면 보다 높은 하중범위의 보강이 가능해지며, 해당 요소기술로부터 “기존건물의 증축보강” 과 “Passive 짧은 말뚝 경사보강 자립식 흙막이 공법”까지 확장되어 나올 수 있었다.
이와 같이 기본 이론에 충실한 요소기술들의 개발과 융합을 통하여 ‘부시똘 하이테크’는 Passive 짧은 말뚝 하이테크, Keystone 하이테크, Hybrid 하이테크, 퍼즐쏘일 하이테크, 침하량 제어 하이테크, 편토압 하이테크, 품질관리 하이테크로 나뉜다.
부시똘은 전단파괴면에 설치되어 수동적으로 수평말뚝지지력을 발휘하는 짧은 말뚝을 이용한 지반보강 “Passive 짧은 말뚝 하이테크”와 함께 3차원 흙쐐기를 1차원 대형 흙쐐기 거동으로 유도하여 지지력을 증대시킨 “Keystone 하이테크”를 추가 론칭하였다. 얕은 기초보강와 깊은 기초보강의 강성을 고려하여 복합으로 적용하는 “Hybrid 하이테크”와 퍼즐쏘일 자체의 구조적 정교함과 함께 보강범위에 따른 해석법을 발전시킨 “퍼즐쏘일 하이테크”, 지중연약층을 강체인 지중고형체로 묶어주어 연약층과 지중고형체가 함께 거동하여 침하량을 제어하는 “침하량 하이테크”를 통해 멈추지 않는 기술적 성장을 보여주고 있다. 또한, 구조물에 작용하는 편토압에 대해 전단벽을 이용한 경사하중을 받는 기초지지력으로 저항하는 “편토압 하이테크”, 이질층에 대한 기초크기효과를 확인할 수 있는 시험법 “품질관리 하이테크”까지 건설현장의 해결사로 각광받고 있다.
핵심기술인 ‘퍼즐쏘일’은 큰 골재와 작은 골재의 최적 배합비로 골재가 퍼즐(Puzzle)처럼 맞물려 접촉면적을 기하급수적으로 증가시키는 공법이다. Stress bulb 내의 맞물림 마찰면의 수가 증가함에 따라 Jamming 마찰력도 증가하여 지지력이 상승하고 원지반에 전달되는 탄성하중을 감소시켜 침하량이 줄어드는 것이다. 김갑부 대표는 “퍼즐쏘일은 입도가 조절된 맞물림 쇄석골재로 퍼즐의 맞물림과 마찰력을 이용해서 하중을 감소시키고 또 연약한 지반을 단단하게 만드는 자재이기도 하다. 특히, 기존 이론의 양호한 입도가 공극을 최소화하기위해 중간입경에 방점을 둔 반면 퍼즐쏘일은 접촉빈도수를 늘림과 동시에 접촉의 견실함을 높이기 위해 최소입경부터 최대입경의 무질서 속에서 질서를 찾은 기술이다. 3차원 공간을 채우는 5가지 정다면체의 꼭지점과 중심에 위치하는 알갱이 크기를 상대적으로 조절하면 접촉빈도수의 증폭과 접촉의 견실함이 양호해지고 최종적으로 모든 거동을 수식으로 풀어 낼 수가 있게 되는 것이 퍼즐쏘일의 핵심이다”고 말한다. 최근에는 2세대 퍼즐쏘일 및 부분 치환보강 공법을 개발하여 지반보강 효과 및 경제성을 더욱 발전시켰다.
지금까지 지반보강공사에서는 인공물체를 혼합하는 공법을 주로 사용했다. 땅속에 그라우팅(액상으로 집어넣어 시간이 지나면 굳는 물체)을 주입하거나, 콘크리트 블록을 이용해 지반을 보강하는 공법으로 그라우팅, 팽이공법, 말뚝공법 등과 비교해 보면, 퍼즐쏘일은 친환경적이며 낮은 공사비용과 공사기간 단축이 눈에 띈다. 퍼즐쏘일 기술은 별다른 첨가제 없이 혼합비를 통한 골재의 입도조절만으로도 마찰성능을 극대화시킨다는 점에서 친환경적이며, 말뚝공법 대비 1/5 수준의 공기단축 효과도 기대할 수 있다. 김갑부 대표는 “지지력은 최대 1000kPa 이상까지 가능하고 원지반 대비 2~3배 높아 안정적이다. 경제성 역시 현장상황에 따라 30~70%까지 절감하는 것이 가능하다. 지난 2016년과 2017년 지진 발생 이후 건축업계의 주된 이슈로 떠오른 내진설계 부분에 강점을 가지고 있으며, 지진 이후 지반이 지하수와 섞이면서 발생하는 표면 액상화 현상에도 강한 구조적 특성을 지니고 있다”고 밝혔다.
토목 전문가이자 부시똘 대표인 김갑부 기술사는 경험이 반영 된 퍼즐쏘일 공법의 설계 값이 계산되어 지금까지 7000여건의 설계 자료와 21천 여건의 시공자료가 누적되어 있다. 이를 AI기술로 데이터를 학습시켜 다양한 환경에 맞춰 더욱 최적화된 시공이 가능하도록 만들어지고 있다. 김갑부 대표는 “‘작은 것이 강하다’는 연구개발철학으로 뺄셈의 가치를 실현해 단순성과 경제성의 해답을 찾았다. 사고 실험적 딥러닝(Deep Learning 심층 학습)방식으로 이론의 완전성을 확립했다”라고 밝혔다.
‘퍼즐쏘일’은 2017년 NET 신기술인증(NET 1079호)을 받았으며 국내특허는 물론 중국특허 인증을 받았다. 미국특허 출원도 진행 중에 있으며 그간 차별화된 R&D(연구개발) 인프라 강화를 통한 지반보강 및 개량 신기술 '퍼즐쏘일' 고도화 구현에 정진하고, 4차 산업혁명 시대에 부합한 차세대 건축문화의 뉴-패러다임 제시를 이끌고 있다. 30년 이상 기초관련 설계 및 시공 경험의 토질 및 기초기술사인 김갑부 대표를 중심으로 시공기술사와 설계팀으로 구성되어 있는 ㈜부시똘이다. 코엑스에서 10월 16일~18일까지 열린 한국건축산업대전에 참가해 업계 이목을 집중 시켰다. ㈜부시똘은 지금까지 수행한 프로젝트만도 15~20층 아파트 및 주상복합건물, 광명역 KTX역사 D환승주차장, 삼성디스플레이, 쌍용자동차, 외국계 공장 및 관공서를 포함해 1500여건에 달한다.
최근에는 설계단계에서 (주)부시똘의 퍼즐쏘일 공법으로 검토되어 설계 반영된 프로젝트 중 일부가 유사명칭을 사용하는 퍼**초 공법과 동일한 공법으로 잘못 인식되어 시공되어 지는 경우가 발생하였다. 퍼즐쏘일의 파워풀한 성능을 악의적으로 이용하여 제대로 된 기술과 노하우도 없이 일부 기업들이 우후죽순처럼 모방하여 건물의 안정성을 위협하는 부작용이 발생하기도 하였다. 지금은 가짜와 진짜를 구분해야하는 소비자(건축주)의 노력이 필요한 시대이다.
김갑부 대표는 “‘퍼즐쏘일’ 기술을 모방하는 것은 전문 지식이 없는 가운데 시공하면 부실시공으로 안전에 큰 문제가 생길 수 있다. 지적재산권을 가지고 있는 것은 (주)부시똘이며 지적재산권도 문제지만 국민들의 안전을 담보 삼아 부실공사로 이어지는 것이 더 큰 문제다. 저희 (주)부시똘에 문의를 해 기술력과 노하우를 바탕으로 도움을 드려 환경에 맞게 시공을 진행하면 경제적 부분과 안전을 확보할 수 있다”라고 전했다.
[출처] 김갑부 대표 ‘작은 것이 강하다’ 지반공사 뺄셈의 가치 실현 단순성과 경제성의 해답 찾아|작성자 YNews