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가설 구조물(혹은 가설재)이란, 건물을 시공하는 과정에서 공사의 효율성, 안전성, 경제성 등을 위해 보조적, 임시적으로 설치해 사용하다가 공사가 모두 완료된 후에는 해체 및 철거되는 모든 시설을 말합니다. 거푸집이나 동바리 같은 가설 구조물의 경우 건물 공사의 핵심이라 할 수 있는 콘크리트 시공과 양생 과정에서 콘크리트의 형태와 치수를 유지하고, 무게를 지지하는 중요한 역할을 수행합니다.

건물을 짓기 위한 공사가 진행중인 현장을 살펴보면, 목재나 합판으로 둘러싸여 있는 외관이나 수많은 철근으로 쌓아 올린 것 같은 복잡한 구조물을 어렵지 않게 발견할 수 있습니다. 이처럼 건물 공사를 진행하기 위해 일시적으로 구조물을 설치했다가 공사가 완료된 후에는 해체 및 철거하는 임시 시설을 가리켜 ‘가설 구조물’ 또는 ‘가설재’라고 합니다. 이들 가설 구조물은 일반적으로 건축 설계도 상에 포함되지 않지만 공사 진행의 효율성 측면에서 큰 영향을 미치는 것은 물론, 건물과 작업자의 안전 문제와도 직결되기 때문에 반드시 필요한 시설입니다.

가장 대표적인 가설 구조물로는 우리가 한번쯤 들어본 적 있는 거푸집, 동바리(서포트), 비계, 흙막이(지보공) 등을 꼽을 수 있는데요. 각 구조물이 담당하고 있는 역할 또한 저마다 다릅니다. 이 중 콘크리트 시공과 양생에 직접적으로 관여하는 가설 구조물이 바로 거푸집과 동바리입니다.

먼저, 거푸집(Formwork)은 콘크리트 구조물을 원하는 모양과 크기로 만들기 위해 굳지 않은 상태의 콘크리트를 부은 후 원하는 강도에 도달할 때까지 이를 견디고 지지하도록 만든 임시 형틀이라고 보면 됩니다. 흐물흐물한 반죽 같은 콘크리트를 담아 모양을 잡는 빵틀이라고 생각하면 쉽습니다. 전체 공사비의 10~15%, 공사 기간의 3분의 1을 차지할 정도로 중요한 시공 과정이며, 거푸집의 정밀도에 따라 콘크리트 구조물의 품질이 좌우된다고 봐도 무방합니다. 또한, 전체 구조물의 형태 유지는 물론, 콘크리트의 질감과 문양을 비롯한 표면 마감 상태를 결정하는 역할을 담당하고 있기 때문에 가장 공을 들이는 부분이기도 합니다. 일반적으로 거푸집은 콘크리트 기초와 바닥, 보, 기둥, 벽 등이 충분한 강도(수직 부재는 압축강도 5MPa 이상, 수평 부재의 경우 설계기준강도 2/3 혹은 그 이상)를 얻은 후 해체 과정을 거치게 됩니다.

현장의 규모와 공정에 따라 사용되는 거푸집의 종류 역시 다양합니다. 일정한 규격의 내수 합판과 경량 프레임으로 만들어져 시공이 상대적으로 간단하고, 재사용도 가능해 현장에서 가장 많이 쓰이고 있는 유로폼(Euro Form)을 비롯해 전통적인 방식의 목재(합판) 거푸집, 변형이 적고 반복 사용이 가능한 철제 거푸집, 가볍고 내구성이 좋은 알루미늄 거푸집(알폼), 그리고 거푸집의 구성 요소를 유닛처럼 단순화, 대형화하여 조립 및 해체가 용이하도록 만든 시스템 거푸집 등이 있습니다. 특히, 제작 방식에 따라 갱폼(Gang Form), 슬립폼(Slip Form), 터널폼(Tunnel Form) 등으로 다시 세분화되는 시스템 거푸집은 고층 아파트의 외벽이나 터널, 대형 교각, 발전소 공사 등에 주로 사용되고 있습니다.

반면, 동바리는 타설된 콘크리트가 일정한 강도를 얻기까지 그 하중을 지지하기 위해 설치하는 임시 지지대 형태의 가설 구조물인데요. ‘서포트(Support)’라는 이름으로도 불리며, 거푸집을 든든하게 받쳐주는 다리 역할을 합니다. 슬래브를 비롯해 건물의 상부 하중을 지지하는 용도로 주로 사용되는데, 철근 콘크리트 공사가 모두 마무리되면 건물 중심부에 일정한 간격을 두고 설치된 동바리 역시 철거됩니다. 이때, 건물 전체 하중을 가장 많이 받는 1층에 설치된 동바리는 반드시 충분한 시간이 지난 후에 안전하게 제거해야 합니다.

동바리의 종류는 크게 철재 파이프로 이루어진 강관 동바리, 공장에서 미리 생산된 부품들을 현장에서 조립하여 설치하는 시스템 동바리, 나무로 만든 목재 동바리 등으로 나눌 수 있습니다. 이 중 강관 동바리는 최대 길이가 4.0m 내외이므로 상대적으로 층고가 낮고 상부 하중이 작은 현장에서 사용되며, 층고가 4.2m 이상으로 높거나 하중이 큰 경우에는 수직 및 수평 하중을 모두 지지할 수 있는 시스템 동바리를 사용합니다. 또, 파이프 하단에 나사식 조절 장치가 있어 이를 미세하게 조절하며 하중을 보다 정밀하게 분산시킬 수 있는 잭 서포트((Jack Support)도 있는데요. 이는 지하 주차장 같은 넓은 지하 공간이나 높은 층고, 또는 고하중이 우려되는 현장에 특화된 고급형 동바리입니다.

한편, 콘크리트의 시공이나 양생과는 크게 관련이 없지만 가설 구조물 중 절대 빼놓을 수 없는 것 중 하나가 바로 비계(Scaffolding)입니다. 흔히 ‘아시바’라는 일본어 이름으로 불리기도 하는 비계는 건설 현장에서 고층부의 작업을 원활히 하기 위해 설치하는 임시 구조물로, 작업용 발판이나 통로, 자재 및 장비를 운반하는 용도로 주로 쓰이는데요. 비계가 설치되어야만 작업자들이 안전하게 고층까지 자재를 운반하고 이동할 수 있습니다.

이처럼 다양한 형태의 가설 구조물은 건설 공사 중 안전이나 시공성, 효율성을 위해 필수적으로 설치되고 있지만 한편으론 태생적으로 구조적 불안정성을 가질 수 있다는 점에서 보다 철저한 안전 관리가 필요합니다. 또한, 건설기술진흥법 등의 관련 법령에 의거해 구조적 안정성에 대한 전문가의 확인이 의무화되어 있는 주요 가설 구조물(높이 5m 이상인 거푸집 및 동바리, 높이 31m 이상인 비계, 작업발판 일체형 거푸집 등)의 경우에는 반드시 이러한 규정을 준수한 후 그 결과를 바탕으로 시공해야 합니다.