Ver5.0 콘크리트가 굳을 때까지 버티는 거푸집과 동바리 🏗️건물을 키워내는 '임시 보호자'들의 이야기
콘크리트가 굳을 때까지 버티는 거푸집과 동바리 🏗️
건물을 키워내는 '임시 보호자'들의 이야기
친구야, 공사장 옆을 지나가다 보면 철 파이프가 숲처럼 빽빽하게 서 있고, 그 위에 합판이 깔려 있는 장면 본 적 있지? 그게 바로 오늘의 주인공 거푸집(Formwork)과 동바리(Shoring)야.
건물이 완성되면 흔적도 없이 사라지지만, 콘크리트가 혼자 설 수 있을 때까지 묵묵히 하중을 받아주는 진짜 숨은 영웅들이지. 오늘은 이 친구들이 왜 필요하고, 어떻게 일하고, 언제 떠나야 하는지 차근차근 풀어볼게. 😎
🧱 1. 콘크리트는 왜 '틀'이 필요할까?
콘크리트는 시멘트, 물, 모래(잔골재), 자갈(굵은골재)을 섞어 만든 재료야. 갓 비벼서 현장에 도착한 상태를 굳지 않은 콘크리트(fresh concrete)라고 부르는데, 이 녀석은 사실상 무거운 죽이야. 형태가 없으니 원하는 모양으로 붙잡아줄 그릇이 필요하지.
그 그릇이 바로 거푸집이고, 그릇이 공중에 떠 있을 때 밑에서 받쳐주는 기둥이 동바리야.
콘크리트는 물과 시멘트가 반응하는 수화반응으로 서서히 단단해져. 그런데 이게 하루아침에 되는 일이 아니거든. 보통 설계에서 쓰는 기준 강도는 재령 28일 압축강도야. 즉 콘크리트는 한 달 가까이 시간을 들여 '어른'이 되고, 그전까지는 자기 몸무게도 제대로 못 버티는 청소년기를 보내는 셈이지. 이 기간 동안 대신 짐을 져주는 것이 거푸집·동바리의 존재 이유야.
가로세로 1m 바닥 위에 성인 8~9명이 올라서 있는 무게를, 아직 말랑한 콘크리트 대신 거푸집과 동바리가 들고 있는 거지!
🪵 2. 거푸집: 콘크리트의 '얼굴'을 만드는 틀
거푸집은 콘크리트가 굳을 때까지 형상과 치수를 유지시키는 임시 구조물이야. 완성된 건물 벽면이 매끈한지, 기둥 모서리가 반듯한지는 거의 거푸집 실력에 달려 있어. 그래서 노출콘크리트 건물처럼 콘크리트 면을 그대로 마감으로 쓰는 경우엔 거푸집 품질이 곧 디자인 품질이야.
슬래브 거푸집은 보통 이런 순서로 겹쳐져 있어.
합판(거푸집널) → 장선 → 멍에 → 동바리
합판이 콘크리트를 직접 받고, 그 아래 촘촘히 놓인 장선이 합판을 받치고, 장선을 다시 굵은 멍에가 받치고, 멍에를 동바리가 받쳐 바닥으로 하중을 내려보내. 하중이 위에서 아래로 계단 타듯 전달되는 하중 전달 경로(load path)가 핵심이야.
📦 재료별로 보는 거푸집 종류
🚀 시스템 거푸집: 공사장의 '자동화 장비'
고층 건물이 올라가는 속도가 빨라진 데는 시스템 거푸집의 공이 커. 매 층마다 해체하고 다시 짜는 대신, 커다란 유닛을 통째로 옮기거나 스스로 올라가게 만든 거야.
| 이름 | 특징 | 주로 쓰는 곳 |
|---|---|---|
| 갱폼(Gang Form) | 외벽용 대형 패널에 작업발판을 일체화. 크레인으로 인양 | 아파트 외벽 |
| 클라이밍폼 / ACS | 유압 장치로 거푸집이 스스로 상승(자동 상승 시스템) | 초고층 코어벽 |
| 슬립폼(Slip Form) | 콘크리트를 연속 타설하며 거푸집을 계속 밀어올림 | 사일로, 굴뚝, 교각 |
| 테이블폼(Flying Form) | 슬래브 거푸집과 동바리를 테이블처럼 한 덩어리로 이동 | 반복 평면 슬래브 |
| 터널폼 | 벽과 슬래브를 ㄷ자 형태로 한 번에 성형 | 반복 구획 건물 |
롯데월드타워 같은 초고층 건물의 코어벽도 자동 상승 거푸집 시스템을 활용해 시공됐어. 거푸집이 스스로 한 층씩 '등반'하는 모습, 생각해보면 꽤 SF 같지? 🤖
🦵 3. 동바리: 묵묵히 버티는 다리들
동바리는 거푸집과 그 위 하중을 받아 아래 바닥으로 전달하는 임시 지지 부재야. 보통 '서포트'라고도 불러. 핵심은 세로로 압축력을 받는다는 점이야. 그리고 압축을 받는 가느다란 기둥에게는 아주 무서운 적이 하나 있지. 바로 좌굴(buckling)이야.
오일러의 좌굴 공식에 따르면 기둥이 견디는 좌굴하중은 유효 좌굴길이의 제곱에 반비례해. 길이가 2배가 되면 버티는 힘은 1/4로 뚝 떨어진다는 뜻이야. 그래서 동바리 중간을 수평연결재로 묶어주면 유효 길이가 짧아져 훨씬 튼튼해지고, 가새(대각 부재)를 넣으면 옆으로 밀리거나 비틀리는 걸 막아줘.
국내 안전 규칙에서도 파이프 서포트 높이가 3.5m를 초과하면 높이 2m 이내마다 수평연결재를 2개 방향으로 설치하도록 정하고 있어. 괜히 생긴 규칙이 아니라 물리 법칙에서 나온 거지.
🔧 동바리 종류
⚖️ 4. 거푸집이 받는 힘: 생각보다 다양해!
"콘크리트 무게만 버티면 되는 거 아냐?"라고 생각하기 쉬운데, 실제로는 여러 하중이 겹쳐. 국내에서는 국토교통부 건설기준(KDS 21 50 00 거푸집 및 동바리 설계기준)에서 이 하중들을 다뤄.
| 하중 종류 | 내용 |
|---|---|
| 고정하중 | 철근 포함 콘크리트 무게 + 거푸집 자체 무게. 기준에서는 보통 콘크리트 단위중량 24 kN/m³을 적용하고, 거푸집 무게는 최소 0.4 kN/m³ 이상을 적용하도록 해 |
| 작업하중 | 작업자, 장비, 타설 충격 등. 기준에서 2.5 kN/m² 이상(전동식 카트 사용 시 3.75 kN/m² 이상)을 적용 |
| 최소 연직하중 | 고정하중과 작업하중을 합친 값이 5.0 kN/m² 이상이 되도록 규정(전동식 카트 사용 시 6.25 kN/m²) |
| 수평하중 | 바람, 타설 시 편심 등. 고정하중의 2% 이상 또는 동바리 상단 길이당 1.5 kN/m 이상 중 큰 값 적용 |
| 측압 | 벽·기둥 거푸집을 옆으로 밀어내는 콘크리트의 압력 |
※ 세부 수치는 기준 개정에 따라 바뀔 수 있으니 실무에서는 반드시 최신 KDS·KCS 원문을 확인해야 해.
🌊 측압: 벽 거푸집의 최대 난제
벽이나 기둥 거푸집은 굳지 않은 콘크리트가 옆으로 미는 힘, 측압을 받아. 막 부은 콘크리트는 거의 액체처럼 행동해서, 이론적 최대치는 액체 압력처럼 단위중량 × 깊이로 계산돼. 높이 3m 벽이면 바닥 근처에서 약 24×3 = 72 kN/m² 수준까지 갈 수 있어. 1m²에 7톤 넘는 힘이 옆으로 미는 셈이야. 😲
그런데 실제로는 시간이 지나며 아래쪽 콘크리트가 굳기 시작해서 측압이 어느 선에서 더 커지지 않아. 그래서 측압은 다음 요인에 크게 좌우돼.
• 기온이 낮을수록 — 응결이 느려지니까
• 슬럼프(묽기)가 클수록, 고유동 콘크리트일수록 — 액체에 가까워지니까
• 다짐(진동기)을 과하게 할수록 — 콘크리트를 일시적으로 유동화시키니까
• 응결지연제 사용, 단위중량이 클수록
특히 자기충전 콘크리트(SCC)는 거의 액체압 전체를 가정하는 경우가 많아.
이 측압을 버티는 핵심 부품이 폼타이(form tie)야. 양쪽 거푸집을 관통해 서로 붙잡아주는 인장 부재인데, 하나라도 끊어지면 거푸집이 터지면서 콘크리트가 쏟아져 나오는 사고, 이른바 '배부름'이나 '터짐'이 생겨. 그래서 폼타이 간격 계산이 정말 중요해.
⏳ 5. 언제 떼야 할까? 해체 시기의 과학
거푸집과 동바리는 영원히 있을 수 없어. 비싸고, 다음 층에도 써야 하거든. 하지만 너무 일찍 떼면 처짐, 균열, 최악엔 붕괴가 생겨. 그래서 해체 시기는 '날짜'가 아니라 '강도'로 판단하는 게 원칙이야.
국내 표준시방서(KCS 14 20 12 거푸집 및 동바리)에서는 콘크리트 압축강도를 시험해서 해체 시기를 정하도록 하고 있어. 대표적인 기준을 정리해볼게.
| 부재 | 해체 가능 압축강도 기준 |
|---|---|
| 기초, 보 옆, 기둥, 벽 등 측면 | 5 MPa 이상 (내구성이 중요한 부재는 10 MPa 이상) |
| 슬래브 및 보의 밑면, 아치 내면 (단층구조) | 설계기준압축강도의 2/3 이상 (단, 14 MPa 이상) |
| 슬래브 및 보의 밑면 (다층구조) | 설계기준압축강도 이상 (필러 동바리 구조 이용 시 구조계산으로 검토된 기간 단축 가능, 단 최소 강도 14 MPa 이상) |
측면 거푸집은 콘크리트 자기 무게를 직접 받는 게 아니라 형태만 잡아주니까 상대적으로 일찍 뗄 수 있어. 반면 밑면 거푸집과 동바리는 무게 자체를 받치고 있으니 훨씬 신중해야 해.
압축강도 시험을 하지 않을 경우를 위해 시방서는 기온과 시멘트 종류에 따라 기초·보 옆·기둥·벽 측면 거푸집의 최소 존치기간도 제시하고 있어. 예를 들어 평균기온 20℃ 이상에서 조강 포틀랜드시멘트면 2일, 보통 포틀랜드시멘트면 4일 정도이고, 기온이 낮을수록 기간이 길어져.
🔄 재지주(리쇼어링)와 다층 지지
고층 건물은 위로 계속 쌓아 올리잖아. 그럼 새로 붓는 슬래브의 무게는 바로 아래층 슬래브가 받는데, 아래층도 아직 완전히 성숙하지 않았을 수 있어. 그래서 여러 층에 걸쳐 동바리를 남겨두거나, 거푸집을 뗀 뒤 다시 동바리를 받쳐주는 재지주(re-shoring)를 해. 하중을 여러 층에 나눠 지게 하는 일종의 '릴레이 협업'이지. 몇 개 층에 걸쳐 동바리를 둘지는 공정 속도, 강도 발현, 구조 검토로 결정돼.
🔨 6. 현장에서는 이렇게 진행돼
하중을 계산하고 부재 규격·간격을 정해 조립도를 만들어. 일정 규모 이상 공사는 관계 법령에 따라 전문가의 구조 안전성 확인을 받아야 해.
바닥 지지 상태 확인 → 동바리 수직도 맞추기 → 멍에·장선·합판 설치 → 수평연결재·가새 체결.
치수, 레벨, 폼타이·핀 체결, 박리제 도포, 이물질 제거까지 꼼꼼히 확인.
한쪽에 몰아붓지 말고 고르게 분산. 타설 중에도 거푸집 변형·동바리 침하를 감시하는 인원을 둬.
온도·습도를 관리하며 강도 발현을 기다려. 공시체 압축강도 시험으로 강도를 확인.
기준 강도 확인 후 순서대로 해체. 깨끗이 정리해 다음 층에 다시 사용.
🚨 7. 사고가 알려주는 교훈
안타깝게도 거푸집·동바리 붕괴는 건설 현장의 대표적인 중대 사고 유형이야. 공통적으로 지적되는 원인을 보면 꽤 일관돼.
2022년 광주 신축 아파트 외벽 붕괴 사고 이후에도 공사 중 동바리 관리, 콘크리트 강도 확보, 무리한 공정에 대한 문제의식이 크게 높아졌어. 사고조사 결과에서도 하부층 동바리를 제대로 두지 않은 점, 콘크리트 강도 부족 등이 주요 원인으로 지적됐지. 결국 "좀 빨리, 좀 대충"이 가장 위험한 말이라는 거야.
🌱 8. 요즘 트렌드: 더 빠르게, 더 똑똑하게, 더 친환경적으로
이런 분야는 구조 계산, CAD·BIM 모델링, 현장 경험이 어우러져야 해서 전문 인력의 손길이 정말 중요해. 재능넷 같은 재능 공유 플랫폼에서 구조 검토나 BIM 모델링 같은 전문 재능을 찾고 나누는 것도 요즘 엔지니어들이 일하는 새로운 방식 중 하나지.
🙋 9. 친구들이 자주 묻는 질문
Q. 거푸집에 바르는 기름 같은 건 뭐야?
A. 박리제야. 콘크리트가 거푸집에 달라붙지 않게 해서 해체를 쉽게 하고 표면을 깔끔하게 만들어줘. 다만 철근에 묻으면 부착력이 떨어지니 조심해서 발라야 해.
Q. 동바리는 무조건 많이 세우면 안전한 거 아냐?
A. 개수가 많으면 대체로 유리하지만, 핵심은 계산된 간격 + 수직도 + 연결재 + 튼튼한 받침이야. 연결 없이 빽빽하게만 세운 동바리는 오히려 한 개가 좌굴하면 연쇄적으로 무너질 수 있어.
Q. 28일 지나야 동바리를 뗄 수 있어?
A. 꼭 그런 건 아니야. 앞에서 본 것처럼 실제 압축강도 시험값이 기준을 만족하면 해체할 수 있어. 반대로 날짜가 지났어도 추운 날씨로 강도가 안 나왔으면 더 기다려야 하고.
Q. 데크플레이트는 거푸집이야, 구조체야?
A. 종류에 따라 달라! 거푸집 역할만 하는 것도 있고, 콘크리트와 일체가 되어 구조 성능을 일부 분담하는 합성 데크도 있어. 공통점은 해체 작업이 없어서 공기 단축과 안전에 유리하다는 점이야.
🏁 마무리: 사라지지만 결코 하찮지 않은
완공된 건물을 보면 거푸집과 동바리의 흔적은 거의 남아 있지 않아. 하지만 매끈한 벽면, 반듯한 기둥, 처지지 않은 바닥 하나하나에 이 친구들의 시간이 녹아 있어.
콘크리트가 혼자 설 수 있을 만큼 성장할 때까지 무게를 대신 짊어지고, 때가 되면 조용히 물러나는 것. 어떻게 보면 최고의 서포터의 정석이지. 🙌
다음에 공사장 옆을 지날 때 빽빽한 동바리 숲이 보이면, "아, 지금 저 콘크리트는 성장 중이구나" 하고 한 번쯤 응원해줘!
📚 참고 자료
• 국가건설기준센터 — KDS 21 50 00 거푸집 및 동바리 설계기준 (https://www.kcsc.re.kr)
• 국가건설기준센터 — KCS 14 20 12 거푸집 및 동바리 표준시방서 (https://www.kcsc.re.kr)
• 고용노동부 — 산업안전보건기준에 관한 규칙 제332조 등 (https://www.law.go.kr)
• 한국산업안전보건공단 — 거푸집 동바리 안전작업 지침 (https://www.kosha.or.kr)
• 국토교통부 — 광주 화정 아이파크 붕괴사고 건설사고조사위원회 조사결과 발표 (2022) (https://www.molit.go.kr)
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