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구조물의 기초 공사에서 지지력 확보를 위해 사용하는 PHC 파일 1개의 본딩 지지력은 파일의 직경, 두께, 강도, 근입 길이, 지반 상태 등에 따라 차이가 있지만, 일반 아파트 공사에서 주로 사용되는 직경 500mm 중구경 파일 기준으로 약 1,290~1600킬로뉴턴, 무게로 환산하면 약 131~163톤의 하중을 견딜 수 있습니다.

고층 아파트를 지을 때 가장 중요한 것은 땅 위가 아니라 ‘땅 아래’입니다. 무거운 건물이 가라앉거나 기울지 않도록 단단한 암반층까지 기둥을 박아 고정하는데, 이때 사용하는 핵심 자재가 바로 PHC파일(고강도 콘크리트 말뚝)입니다.

그렇다면 이 파일 하나는 얼마나 무거운 무게를 견딜 수 있을까요? 결론부터 말하면, 일반 아파트에 가장 많이 쓰이는 직경 500mm 파일 하나가 약 131~163톤을 버팁니다. 우리 주변에서 흔히 보는 2톤 무게의 SUV 자동차 70~80대를 쌓아 올려도 파일 단 한 개가 끄떡없이 버티는 셈입니다.

파일은 어떻게 그 엄청난 무게를 견딜 수 있을까요? 파일의 지지력은 선단 지지력과 주변 마찰력에서 비롯됩니다. 선단 지지력은 파일의 끝 부분이 발처럼 딱딱한 암반에 닿아 직접 무게를 지탱하는 힘이고, 주면 마찰력은 파일 몸통과 주변 흙이 서로 꽉 맞물리며 발생하는 마찰력입니다. 마치 우리가 좁은 벽 사이에서 양팔과 다리를 벌려 버티고 서 있는 것과 비슷합니다. 특히 단단한 암반까지 구멍을 뚫고 파일을 심는 ‘매입 공법’의 경우, 발바닥(선단)이 지탱하는 힘이 전체의 75% 이상을 차지할 정도로 강력해집니다.

건물이 높아지고, 무거워질 수록 더 강한 지지력을 필요로 하는데, 이때는 더 굵은 파일을 사용합니다. 대구경(직경 700~1,000mm 이상)은 30층 이상의 초고층 빌딩이나 교량에 쓰입니다. 직경 1,000mm 초고강도 파일은 약 500톤 이상을 버텨냅니다. 가장 굵은 파일의 초고강도 파일(1,200mm)은 1,000톤 내외의 무게를 지탱할 수 있습니다. 이렇게 강한 파일을 쓰면 적은 수의 파일로도 건물을 안전하게 지을 수 있어 공사 기간도 짧아지고 비용도 줄어드는 효과가 있습니다.

다만, 설계할 때는 원래 파일이 실제 버틸 수 있는 힘보다 2.5~3배 정도 넉넉하게 설계하는 안전율을 적용합니다. 또, 지반이 약할 경우 파일 끝에 넓은 철판을 달아 접지력을 높이거나, 시멘트로 주변을 보강하는 등 겹겹이 안전장치를 마련합니다.

보통 전용면적 84㎡(34평형) 아파트 한 채에 들어가는 콘크리트와 철근의 무게는 약 200톤이 넘습니다. 계산해보면 아파트 한 세대당 최소 2개 이상의 파일이 필요한 셈이죠. 이를 바탕으로 아파트 한 동(15~20층 규모) 전체에는 약 500~800개의 파일이 사용됩니다.