일본산업뉴스요약

강관 말뚝을 대체하는 목재 말뚝, CO₂ 배출 줄이는 지반 보강 공법
세키스이하우스 등이 개발

세키스이하우스와 지반 개량 등을 담당하는 가네마쓰 서스텍은 공동으로 목제 보강재(말뚝)를 사용해 지반을 보강하는 ‘SH-KP 파일 공법’을 개발, 25년 12월 1일부터 판매를 시작했다. 강관 말뚝이나 콘크리트 말뚝 대신에 목재 말뚝을 활용하여 이산화탄소(CO₂) 배출 저감과 임업 활성화를 양립한다.

SH-KP 파일 공법은 목재 말뚝을 지반에 박는 공법이다. 말뚝은 국산 삼나무 간벌재 등을 활용한다. 말뚝의 표준 직경은 140mm이며, 120~180mm까지 대응 가능하다. 1개의 길이는 최대 6m이며, 3개까지 연결해 최대 18m 깊이까지 시공할 수 있다.

통나무를 그대로 사용한 말뚝은 일반적으로 말뚝 끝에서 말뚝 상단으로 갈수록 직경이 굵어지는 테이퍼 모양을 가진다. SH-KP 파일 공법에서는 말뚝에 작용하는 총 지지력의 균형을 고려해 목재를 원통 모양으로 가공한다.

말뚝의 총 지지력은 말뚝과 지반 사이의 마찰로 생기는 주면 마찰력과, 말뚝 끝을 지반이 지지하는 선단 지지력의 합으로 결정된다. 테이퍼 모양의 말뚝은 표면적이 커서 주면 마찰력을 얻기 쉽지만, 끝이 가늘어지기 때문에 선단 지지력을 확보하기 어렵다. 반면에 원통 모양의 말뚝은 굵기가 일정해 큰 선단 지지력을 발휘할 수 있다.

-- 2가지 개량으로 경질 지반에 대응 --
SH-KP 파일 공법은 가네마쓰 서스텍이 09년에 개발한 ‘환경 파일 공법’을 기반으로 한다. SH-KP 파일 공법을 개발하면서 환경 파일 공법을 크게 두 가지를 개선했다. 하나는 정밀한 지반조사를 사전에 실시하는 것. 다른 하나는 말뚝 끝을 강철 부재로 보호하는 것이다.

환경 파일 공법에서는 지반조사로서 SWS(Screw Weight Sounding) 시험만을 실시한다. 이 시험은 간편하게 수행할 수 있는 반면, 선단 지지력 산정에 사용하는 N값(지반의 경도)의 상한이 10까지로 제한되어 있었다. 말뚝 길이가 짧아지는 지반 조건에서는 주면 마찰력이 작아져 선단 지지력에 대한 의존도가 높아진다. 그러나 SWS 시험의 특성 상, 지지층이 아무리 단단해도 N값이 포화되기 때문에 계산상 선단 지지력을 충분히 확보하지 못하는 경우가 있었다.

“신공법의 개발에 맞춰서 SWS 시험만으로도 N값 20까지 사용할 수 있도록 해석 방법을 재검토하였다”라고 가네마쓰 서스텍 지오텍사업부기술부의 나카무라(中村) 과장은 말한다. 또한 N값 20을 초과하는 지반에 말뚝을 도달시키는 경우는 SWS 시험을 실시한 후에 추가로 보링 조사 또는 램 사운딩 시험을 실시한다. SH-KP 파일 공법은 N값 50까지 적용 가능하다.

또한 신공법에서는 N값 20 이상의 지반에 말뚝을 시공할 때, 선단에 강철 부재를 부착해 강도를 높인다. 환경 파일 공법의 말뚝 선단으로는 단단한 지반을 견딜 수 없기 때문이다. 캡 형태의 부재를 끼운 뒤 중앙을 못으로 고정만 하면 되는 간단한 구조다.

-- 목재 말뚝의 부식을 방지하는 처리 시행 --
말뚝에 고품질의 방부·방충 처리를 함으로써 지하 수위보다 얕은 위치에 시공할 수 있도록 하였다. 지하 수위보다 깊은 위치에 있는 목재는 산소가 부족해 부식이 거의 진행되지 않는 반면, 지하 수위보다 얕은 위치에 목재를 매설하려면 부식을 방지하는 처리를 해야 했다. 세키스이하우스 시공본부 기초지반테크놀로지센터의 야기(八木) 그룹 리더는 “목재 말뚝은 60년 이상의 내구성을 이미 확인했다. 현재도 시험을 계속하고 있으며, 내구 연수는 앞으로 더 늘어날 가능성이 있다”라고 말한다.

25년 7월 24일에는 일본건축종합시험소로부터 SH-KP 파일 공법의 성능 증명을 취득했다. 이 공법은 지상 3층 이하, 건물 높이 16m 이하, 연면적 1500㎡ 이하(단층 건물은 3000㎡ 이하)의 구조물에 적용할 수 있다. 시공은 전용 장비를 사용해 2m 정도의 피치로 말뚝을 회전시키지 않고 압입한다. 연면적 100㎡의 주택에 적용했을 때 40개 정도의 말뚝을 사용한다.

세키스이하우스와 가네마쓰 서스텍은 SH-KP 파일 공법을 적극적으로 도입해, 환경 부하 저감을 추진한다. 가네마쓰 서스텍의 추산에 따르면, 연면적이 100㎡ 정도의 주택에 SH-KP 파일 공법을 적용했을 경우, 강관 말뚝이나 콘크리트 말뚝 대비 약 10톤의 CO₂ 저감 효과를 기대할 수 있다.

 -- 끝 --
 

Copyright © 2025 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.