△ 말뚝품질관리 시스템

건설연-포스코 건설 공동으로 개발

한국건설기술연구원(원장 우효섭)과 포스코 건설은 교량과 빌딩 같은 구조물의 기초로 사용되는 말뚝(땅속의 대들보 역할)이 땅에 제대로 관입되게 하여 구조물의 안전성을 높여줄 수 있는 ‘실시간 말뚝 품질관리 시스템’을 개발했다.

빌딩, 교량 등 모든 구조물에 있어서 기초는 전체 구조물의 안정성과 직결되는 가장 중요한 부분이다. 구조물의 기초를 잘못 설계하거나 시공할 경우 구조물에 침하나 균열이 발생해 붕괴될 수도 있다.

또한 구조물의 기초는 상부 구조물과 달리 눈에 보이지 않기 때문에 간접적인 방법으로만 관리가 된다, 따라서 그 동안 수많은 연구자들이 구조물 기초를 튼튼하면서 강하게 하기 위해 노력해 왔다.

대부분의 건축 및 토목 구조물에서는 말뚝을 기초로 사용한다. 말뚝을 시공하기 위해서는 해머로 말뚝의 윗부분을 때리는 ‘항타’가 필수적이다. 말뚝 항타 시에는 반드시 말뚝의 해머에 의해 말뚝이 지반에 들어가는 깊이인‘관입(꿰뚫고 들어가는 것)량’을 측정하게 되어있다. 그 이유는 측정한 관입량 값을 통해서 언제까지 말뚝을 항타 해야 하는지(항타종료시점)를 작업자가 판단할 수 있기 때문이다.

즉 관입량이 현장에서 설정한 기준보다 클 때(지반이 약해서 말뚝이 쉽게 더 관입될 때) 항타를 미리 종료하면 말뚝의 지지력이 설계값 보다 작아지며, 반대로 기준을 만족한 이후에도 항타를 계속하면 말뚝부재 자체가 손상을 입는다.

또한 관입량 값을 통해서 말뚝의 지지력을 간접적으로 평가할 수 있다. 따라서 말뚝의 항타 관입량을 측정함으로써 말뚝이 구조물에 대해 지지력을 확실하게 발휘하도록 할 수 있다.

그러나 말뚝의 항타 관입량 측정을 위해서 아직도 대부분의 작업자가 수작업으로 직접 말뚝에 종이와 펜을 대고 항타 시 펜의 이동을 기록하면서 측정하고 있다. 그러나 이러한 수작업은 본질적으로 작업자에게 매우 위험한 방법일 뿐만 아니라, 시공시간을 단축하기 위해 이러한 수작업 도중 작업자들이 측정결과를 조작하는 경우가 많아 부실공사를 초래하고 있다. 따라서 이러한 수작업을 대체할 수 있는 새로운 방법이 시급한 실정이다.

이러한 문제를 해결하기 위해 건설연과 포스코건설이 공동으로 2대의 디지털카메라와 휴대용컴퓨터로 구성돼 있으며, 시스템 운영 및 결과 처리는 전용 프로그램을 통해서 이뤄지는 ‘디지털 영상기법과 IT 기술을 활용한 실시간 말뚝 품질관리 시스템’을 개발한 것이다.

실시간 말뚝 품질관리 시스템을 이용한 관입량 측정을 위해 항타 전에 말뚝에 부착된 특수 표적의 위치가 항타 시 실시간으로 촬영된다.

이때 원거리에 설치된 카메라로 표적의 변위를 측정하기 때문에 수작업 때 문제가 된 작업자의 안정성 논란을 불식 시킬 수 있고, 또 측정 결과가 컴퓨터에 의해 자동으로 분석되고 저장되기 때문에 작업자들이 인위적으로 조작할 여지가 없어 측정결과의 객관성과 신뢰성이 훨씬 높아진다.

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