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기초공사 단계에서 건물의 안전을 책임지는 역할을 수행하는 콘크리트 말뚝(PHC 파일)은 높은 압축 및 인장 강도를 바탕으로, 건물의 하중을 지반에 안정적으로 분산시키는 역할을 합니다. PHC 파일을 시공하는 대표적인 방법으로는 해머나 동력을 이용해 파일을 직타하여 지반에 고정시키는 ‘타입공법’과, 지반에 구멍을 먼저 뚫은 후에 PHC 파일을 매입하는 ‘매입공법’이 있습니다. 두 공법 가운데 어떤 방식을 택할 것인지는 공사현장의 토양 상태 및 구조물의 특성 등을 면밀히 검토한 후에 결정해야 합니다.

안전하고 튼튼한 건물을 완성하기 위해서는 건물의 하중을 지반으로 전달하는 역할을 하는 말뚝이 무엇보다 중요합니다. PHC 파일은 바로 그 역할을 수행하는 길고 단단한 콘크리트 말뚝으로, 구조물을 지탱하는 튼튼한 뼈대와도 같습니다. 특히 건축물의 중량화, 대형화, 고층화 현상에 따라 지속적으로 증가하고 있는 아파트나 고층 빌딩 등의 대규모 공사일수록 건물의 하중이 증가하게 되어 지반의 영향을 더 많이 받을 수밖에 없는데요. 이처럼 PHC 파일의 역할이 중요해진 만큼이나 건설 현장의 기초공사 단계에서부터 PHC 파일에 대한 꼼꼼한 시공이 동시에 요구되고 있습니다.

이미 대부분의 건설현장에서 사용하고 있을 정도로 품질의 우수성을 인정받고 있는 PHC 파일은 높은 압축 및 인장 강도를 바탕으로 건물의 하중을 안정적으로 분산시키고, 지면의 강도를 활용해 구조물을 견고하게 지켜준다는 측면에서 매우 중요한 건자재입니다. 특히, 강한 암반층을 제외한 대다수의 연약한 지반에서 이루어지는 구조물 공사의 경우, 토지 조사와 지내력(지반이 구조물의 압력을 견뎌내는 정도) 측정을 통해 지면의 강도와 안정성을 평가하고 이에 부합하는 적합한 기초를 설계하게 되는데요. 이때 PHC 파일이 건물의 안정성을 확보할 수 있는 핵심적인 자재로 쓰이게 됩니다.

이렇게 중요한 PHC 파일 시공은 어떻게 이루어질까요? 시공 방법은 크게 타입공법과 매입공법으로 나눌 수 있습니다. 먼저 타입공법은 가장 기본적이고 경제적인 공법으로 ‘항타공법’ 또는 ‘직항타공법’이라고도 불리는데요. 해머나 동력을 사용하는 항타기를 이용해 PHC 파일을 직타하여 땅속 깊이 박는 방식입니다. 이때 사용하는 해머의 종류로는 일정한 높이에서 낙하하는 중량의 힘을 이용한 드롭 해머와 공기압으로 해머를 들어올린 후 일정한 높이에서 압력을 가하는 스팀 해머, 디젤 연료를 사용해 파일을 타입하는 디젤 해머, 파일에 상하로 진동을 주어 마찰력을 감소시킴으로써 기계와 파일 자체의 무게를 활용해 관입하는 진동 해머 등이 있는데요. 파일의 크기와 지반의 특성 등을 고려해 어떤 해머를 사용할 것인지 최종 결정하게 됩니다.

타입공법은 시공이 빠르고 간편하며 비교적 설비가 간단하다는 장점이 있습니다. 공사비용이 저렴할 뿐만 아니라 타격력이 강해 구조물의 지지력 또한 매우 우수한 편인데요. 하지만 땅 속에 자갈 등이 섞여있는 중간층이 존재할 경우 항타가 불가능하다는 한계 역시 존재합니다. 무엇보다 항타를 진행하는 동안 진동이나 소음이 지속적으로 발생한다는 결정적인 단점이 있습니다. 또한, 파일을 직접 타격해 땅 속 깊이 묻는 방식이기 때문에 PHC 파일의 두부 파손이 다른 공법에 비해 빈번하게 발생하는 편입니다. 바로 이러한 문제들을 해결하기 위해 개발된 공법이 매입공법입니다. 타입공법과 달리 땅을 먼저 천공한 후에 PHC 파일을 매입하는 방식인데요. 중간에 돌무더기와 같은 전석층이나 연암반 지반에서도 시공이 가능하고, 진동과 소음 문제 역시 해소할 수 있다는 장점이 있습니다. 파일을 직접 타격하지 않기 때문에 손상이 발생하지도 않죠. 하지만 항타 작업을 통한 타입공법으로 시공했을 때와 비교해 80~90% 정도의 지지력을 확보할 수 있는 수준이고, 또 대형장비와 함께 굴착토를 배출할 수 있는 별도의 설비도 필요합니다. 무진동, 무소음 시공이 가능한 대신 복잡한 공정과 높은 공사비용, 여기에 공사기간 역시 길어진다는 단점이 있습니다. 일부 지층에 따라서는 천공한 파일 구멍의 붕괴가 발생할 가능성도 있기 때문에 양호한 시공이 어려워질 수 있습니다.

이처럼 두 가지 공법 모두 장단점이 명확한 만큼 각 공사현장의 토양 상태와 구조물의 특성을 면밀히 검토해 가장 적합한 파일링 공법을 선택하는 것이 무엇보다 중요합니다. 시공 시에는 파일 캡이나 해머 패드, 로프 패드 등을 사용해 최대한 충격을 완화시켜 가면서 PHC 파일을 지반에 안정적으로 고정하게 되는데요. 이 과정에서 파일 본체의 위치가 바뀌거나 기울어지는 현상이 발생하지 않는지 꼼꼼히 살피고, 만약 이와 같은 현상이 나타나면 곧바로 수정작업을 진행해야 합니다.