거푸집 선정

왜 배우는가: 거푸집은 철근콘크리트 공사비와 공기, 품질을 좌우하는 가설 구조물이라 현장 실무에서 선정 판단이 핵심이다. 거푸집 선정 문제는 고층·초고층 공사와 발전방향을 묻는 형태로 반복 출제되므로 재료, 시스템, 공법 기준을 체계적으로 정리해 두어야 한다.

출제 이력: 제121회 2교시 5번, 제90회 2교시 6번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

거푸집 선정은 콘크리트의 형상·강도·표면 마감 요구와 공사 조건(공기, 전용 횟수, 양중, 안전)을 종합해 거푸집널과 동바리의 재료와 공법을 정하는 일이다.

핵심 키워드

• 거푸집 선정
• 거푸집널과 동바리
• 전용 횟수
• 시스템 거푸집
• 대형 패널 공법
• 갱폼·자동상승 거푸집
• 존치기간과 해체
• 측압

2. 개념 풀이

쉬운 말로 하면 거푸집은 콘크리트가 굳을 때까지 모양을 잡아 주는 임시 틀이다. 콘크리트는 액체처럼 흘러 들어가 굳으므로 틀이 무너지지 않을 강도와 강성이 있어야 한다. 또 굳은 뒤에는 쉽게 떼어낼 수 있어야 한다.

정식 정의로는 거푸집은 콘크리트가 적절한 강도에 도달할 때까지 형상과 위치를 지지하는 가설 구조물이다. 거푸집널은 콘크리트에 직접 닿는 판재이고, 동바리는 거푸집널을 받치는 부재다. 선정은 이 둘의 재료와 조립 방식을 정하는 과정이다.

선정 기준은 네 가지로 정리된다. 첫째, 쓰이는 장소에 맞는 강도와 강성을 가져야 한다. 둘째, 조립과 해체가 쉬워야 한다. 셋째, 콘크리트에 나쁜 영향을 주지 않아야 한다. 넷째, 표면 마무리 정도와 전용 횟수가 공사 목표에 맞아야 한다. 재료는 목제, 금속제, 합성수지제가 있고, 조건에 따라 선정이 달라진다.

전용 횟수는 같은 거푸집을 몇 번 다시 쓰는지를 뜻한다. 전용 횟수가 많을수록 단위 공사비는 낮아진다. 그래서 반복 구조물에는 금속제나 시스템 거푸집이 유리하다.

측압은 굳지 않은 콘크리트가 거푸집 벽면에 가하는 횡방향 압력이다. 타설 속도, 온도, 부어넣는 높이에 따라 커지므로 거푸집의 강도 검토에서 먼저 확인한다.

3. 등장 배경과 필요성

초기에는 소나무와 삼나무 목판을 현장에서 짜 맞추는 방식이 일반적이었다. 목재는 가볍고 가공이 쉬우나 함수율 변화로 뒤틀리고 판 사이로 모르타르가 새는 단점이 있었다. 이후 합판이 보편화되었고, 표면을 수지로 처리한 합판이 내알칼리성과 전용 횟수를 높이기 위해 쓰이기 시작했다.

건물이 고층화되고 공기 단축 요구가 커지면서 개별 판재를 현장에서 조립하던 방식은 한계를 보였다. 대형 패널, 갱폼, 자동상승 거푸집 같은 시스템 거푸집이 등장했다. 시스템 거푸집은 작은 부재의 조립과 분해를 반복하지 않고 대형화해 한 번에 설치하고 해체한다. 이는 공기 단축, 안전성, 품질 균일성을 높이는 데 기여했다.

최근에는 탄소 배출 저감과 자원 절약이 요구되면서 재사용성이 높은 거푸집과 자재 사용량을 줄이는 방향이 중요해졌다. 거푸집 선정은 이제 단순 시공 편의뿐 아니라 환경과 생애주기 비용까지 고려하는 판단이 되었다.

4. 구성요소·원리·절차

거푸집은 콘크리트를 원하는 형상으로 성형하고 경화할 때까지 지지하는 가설구조물이다. 구성은 거푸집널, 동바리, 폼타이로 이해하면 편하다. 그 밖에 장선·멍에가 널의 하중을 받아 동바리로 넘기고, 박리제는 탈형을 돕는다. 요소별 역할과 설계 고려사항은 다음 표와 같다.

표의 요소는 한 줄로 정리하면 널이 형상을 만들고, 장선과 멍에가 하중을 모으고, 동바리가 바닥으로 내리는 구조다. 벽체에서는 폼타이가 양측 널을 묶어 측압에 저항한다. 구성 요소가 달라도 역할 구분은 같다.

원리는 두 가지다. 첫째, 굳지 않은 콘크리트는 유체처럼 거동하므로 거푸집 벽체에는 깊이에 비례하는 측압이 작용한다. 타설 속도가 빠르거나 온도가 낮으면 측압이 커지는 경향이 있다. 둘째, 거푸집은 강도와 강성을 확보하되 조립과 해체가 쉬워야 하므로 강도와 시공성이 서로 맞서는 관계다. 선정은 이 두 조건의 균형을 찾는 과정이다.

거푸집 선정의 핵심은 강도·강성과 시공성·경제성의 균형이다.

재료별 특성은 다음과 같이 정리한다. 합판은 가볍고 가공이 쉬우나 수분 변화로 뒤틀리기 쉽다. 강재 거푸집은 표면이 매끄럽고 전용 횟수가 많으나 무겁고 초기 투자비가 크다. 알루미늄 거푸집은 가볍고 전용 효율이 좋으나 재료비가 높다. 합성수지는 탈형성이 좋아 고운 표면을 얻지만 강성이 낮아 보강이 필요하다. 이 차이가 재료 선택의 출발점이다.

시스템 거푸집은 반복 공사에서 유리하다. 대형 판넬 공법은 유로폼을 3~4m 크기로 묶어 크레인으로 조립하며, 아파트 같은 규격화된 바닥에는 플라잉폼·테이블폼이라 부른다. 갱폼은 외벽 거푸집과 작업발판을 일체로 만든 것이고, 자동상승 거푸집은 거푸집과 비계가 일체로 되어 중앙 크레인으로 한 단씩 올린다. 이런 시스템은 조립 단위가 커서 양중 장비 능력이 선정의 제약이 된다.

선정 절차는 다음 순서로 진행한다.

• 구조형식과 형상을 파악한다(평면 형태, 층고, 벽과 슬래브의 비율).
• 마감 요구를 정한다(노출콘크리트 여부와 표면 정밀도).
• 전용 횟수, 공기, 공사 규모로 재료와 시스템을 고른다.
• 양중 장비 능력에 맞춰 조립 단위를 정한다.
• 측압, 자중, 시공하중으로 강도·강성·처짐을 검토한다.
• 해체 순서와 존치기간, 안전 조치를 계획한다.

5단계에서 부적합이 나오면 3단계로 되돌아가 재선정한다. 이 되먹임 구조가 선정의 기본이다. 해체는 거푸집이 맡은 역할이 끝났을 때 이루어진다. 존치기간은 콘크리트 강도 확보 여부와 하중 종류에 따라 정하며, 기온과 시멘트 종류에 따라 달라진다.

5. 관련 법령·기준·표준

거푸집 공사의 안전 기준은 「산업안전보건법」과 「산업안전보건기준에 관한 규칙」의 거푸집·동바리 안전 조치 규정이 가장 엄격하다. 설계와 시공의 기술 기준은 콘크리트 구조 설계기준과 콘크리트 표준시방서 계열에 있다. 「건설기술 진흥법」은 가설구조물 안전 관리의 상위 근거가 된다. 안전 조치는 점차 구체화되는 방향이다. 아래 표는 선정 검토에서 자주 쓰는 기준값이다.

24kN/m³는 철근을 뺀 일반 콘크리트의 단위중량이며, 측압과 자중을 계산할 때 최대 측압을 정하는 기본 값이다. 최대 측압은 이 단위중량에 타설 높이를 곱한 유체압으로 가정한다. 슬래브 거푸집의 처짐은 관련 기준에 따른 한도 내에서 검토한다. 설계 검토에서는 측압과 자중 외에 작업자와 장비의 시공하중, 타설 중 충격하중도 함께 고려한다.

해외 기준은 측압 산정 방식과 보정 인자의 구성이 다르다. 미국 계열 기준은 타설 속도와 온도를 보정 인자로 쓰는 식을 쓴다. 국내 설계에서는 이 개념 차이만 이해하면 된다. 거푸집 기준은 시스템 거푸집 확산과 함께 시공 정밀도와 안전 항목이 늘어나는 방향으로 발전했다.