오늘은 조금 작은 것들에 대해 이야기를 해볼게요. 중후장대의 대명사 포스코지만, 꼭 거대한 것에만 힘을 쏟는 건 아니거든요. 크기는 우리 손바닥 하나보다 작지만 우리 건물의 벽을 지탱하는 중요한 자재, ‘하지재(下持材)’에 대해 들어보셨나요? 세상에서 제일 강한 ㄴ 이라고 해도 과언이 아닌데요. 오늘은 고객사 ㈜운형과 함께 기존 하지재의 문제점을 해결하고 고강도강을 이용해 안전성을 더욱 높인 ‘석재 벽걸이형 고강도 하지재’ 개발에 4년 동안 몰두한 연구원의 이야기를 들려드리겠습니다!

l 보이지 않는다고 아무거나 써도 되나요?

나는 포스코 기술연구원 철강솔루션연구소의 여경윤 수석연구원. 포스코 강재를 활용한 건설 자재 이용 기술을 연구하는 게 나의 임무다. 주로 거대한 건설 자재와 구조 솔루션을 연구하지만, 오늘 이야기할 것은 작지만 강한 ‘하지재(下持材)’라는 녀석이다. 하지재는 건축물의 외벽 석재를 지탱하는 자재다. 일반적으로 5층 건물 기준 1,500~2,000개의 하지재가 사용되고, 국내 연간 사용량은 3만 톤 이상이다.

대부분의 대형건설사가 석재용 하지재의 소재로 우수한 내구성과 내식성을 가진 STS304강*을 사용하도록 지정하고 있다. 하지만 외부로 드러나지 않아 확인이 쉽지 않다는 점을 이용해 비교적 가격이 저렴한 수입 STS200계나 STS410을 사용하는 곳도 있고 알루미늄, 일반 탄소강 등을 쓰는 불량 사례가 비일비재하다.

보이지 않는다고 아무거나 써도 될까? 보이지 않으니 더 믿을 수 있는 자재를 써야 한다는 게 우리의 신념. 이런 실정을 파악한 우리 연구소는 곧장 포스코 강재를 적용한 새로운 석재 하지재 개발 프로젝트에 착수했다. STS304보다 저렴하면서 강성은 충분히 확보하여 가격 경쟁력과 안전성을 모두 잡을 예정. 여기에 간편한 설치 방법으로 현장에서 두루두루 사랑받는 하지재를 만드는 게 최종 목표다.

l 기존 하지재 문제점 모두 잡은 ‘Anchor Plus’ 개발!

우선 기존의 하지재 공법을 확인하기 위해 한국, 일본, 미국, 유럽의 석재 하지재 특허 293건을 분석했다. 그 결과, 가격경쟁력을 잡는 것 못지않게 간결한 시공법과 최적화된 구조 성능을 구현하는 작업도 반드시 필요하겠다는 결론을 내렸다. 이에 하지재 종류는 벽체와 석재 사이의 공간에 앵글, 조정판, 꽂음촉 앵커, 볼트 등으로 석재를 고정하는 ‘앵커(Anchor) 긴결(緊結) 공법’을 택했다. 이 공법은 벽체와 석재 사이의 간격이 떨어진 채로 시공되기 때문에 빗물 유입 등으로 인한 흰 얼룩이 생기는 백화 현상이 발생할 우려가 없고, 공기 단축이 가능하며, 무게 또한 상대적으로 적다.

하지만 앵커 긴결 공법에도 개선해야 할 부분이 있었으니. 첫째로 앵글이 벽체의 콘크리트 상태와 무관하게 시공되기 때문에 콘크리트 상태에 따라 앵커 볼트 지지력이 충분할 수도, 충분치 않을 수도 있다는 점이다. 단단한 콘크리트에 시공되어 앵커 볼트 지지력이 충분하더라도, 예기치 못한 벽의 균열로 지지력이 줄어들 수도 있다. 또 하지재에 일정한 하중이 지속적으로 가해지면 시간이 지남이 따라 변형이 계속되는 크리프(Creep) 현상이 발생하는데, 이로 인한 앵글 처짐과 석재의 균열 발생도 고질적인 문제점이다.

우리가 풀어야 할 과제는 이뿐만이 아니었다. 고의적인 ‘꽂음촉(외벽 석재 고정핀)’ 누락 실태도 반드시 짚고 넘어가야 했다. 꽂음촉은 하지재와 외장 석재를 최종적으로 고정시키는 핀(Pin)인데, 건축 공정상 관리 인원이 부족한 시점에 시공되고, 시공 후에 외관상 확인이 어렵다는 점 때문에 누락되는 일이 종종 벌어지곤 했다. 또 제대로 된 꽂음촉이 아닌 에폭시 접착제만으로 고정하는 관행도 문제. 이를 해결하는 것 역시 우리의 숙제였다.

우리는 우선 크리프(Creep) 변형에 의한 처짐 현상부터 해결해보기로 했다. 우선 단면 강성을 확보함과 동시에 앵커의 무게를 줄일 수 있는 고강도 강재를 활용해야겠다는 생각이 들었다. 내 머릿속에는 당시 포스코의 신(新)공법으로 완성한 고내식 고강도 듀플렉스 스테인리스강, PossSD(POSCO Super Ductile Duplex)가 떠올랐다. PossSD는 강도가 높고 가공성과 내식성이 뛰어나 건축외장재, 철도차량 부품, 식기, 파이프, 피난사다리 등 다양한 활용성을 자랑한다.

PossSD를 적용하고 구조적으로 보강을 더한다면 어떨까? 기존 하지재가 ㄴ 모양으로 한 번만 구부러져 있는데 반해, 우리 제품은 양쪽 구부린 날개를 더해서 구조적 강성을 키웠다. 이렇게 개선을 하게 되면 기존 두께 5~8mm의 STS304강으로 제작하던 하지재의 두께를 3mm로 줄이면서도 크래프(Creep)에 대한 저항성은 향상시킬 수 있다는 판단이었다.

2년간의 연구개발 끝에 탄생한 새로운 석재 하지재는 2017년 ‘Anchor Plus’라는 브랜드로 특허출원의 결실을 맺었다. 기존 석재용하지재에서 두께를 40% 이상 저감하며 경제성을 확보했고, 구조기술사로부터 발생응력, 허용응력, 발생처짐, 허용처짐 등에 대한 검증을 받아 모든 조건을 만족하여 곧바로 건설 현장에 투입될 수 있는 준비를 마쳤다.

l 운형과의 협업으로 승승장구하던 Anchor Plus. 그런데…?

본격적인 현장 적용에 앞서 우리가 풀어야 할 과제가 하나 더 있었다. Anchor Plus의 수요 개발을 함께할 제작업체를 찾는 것. 이때, 우리 눈에 들어온 곳이 있었으니…. STS304강으로 만든 하지재를 삼성물산에 공급하던 스테인리스 하지재 전문 제작사 ㈜운형이었다. 운형의 장복식 대표 역시 신소재와 설계 개선의 조합으로 탄생한 석재용 하지재의 가능성을 한눈에 알아보았고, 우리와 동행하기로 결정했다. 그렇게 양사가 의기투합하여 공동 마케팅을 추진한 결과, Anchor Plus는 아파트 2,610세대, 오피스텔 238실로 구성된 주상복합건물 단지 ‘송도 더샵 센트럴시티’ 현장에 12만 개 이상 적용되며 승승장구를 시작했다.

▲ Anchor Plus 실제 시공 모습

Anchor Plus는 보수적인 건설시장에서도 그 우수성을 발휘하며 활발하게 판매됐다. 그런데 순조롭기만 할 것 같았던 우리의 앞날에 돌연 문제가 발생했으니…. 2018년, PossSD를 생산하던 공정 폐쇄가 결정되며 더 이상 Anchor Plus의 소재를 생산할 수 없게 된 것이다. Anchor Plus에서 낮은 원가로 고강도 고내식 특성을 보여줬던 PossSD의 영향력이 지대했던 만큼 우리는 큰 고민에 빠졌다. 이대로 Anchor Plus는 단종되고 말 것인가? 그럴 순 없다! 우리는 PossSD를 대체할 수 있는 소재를 찾아 나섰다.

l 포스코 WTP, PossHN0 등장이오!

천만다행이라는 말은 이럴 때 쓰는 게 아닐까? 새로운 구원투수로 포스코 WTP(World Top Premium) 강종 PossHN0(POSCO stainless High Nitrogen 0)가 등판했다. PossHN0은 기존 스테인리스강보다 니켈 성분은 줄이고 질소 함유량은 높여 경제적이면서 강도도 높은 신(新) 스테인리스강. 사내에서 수소문해보니, STS304강에 못지않은 내구성을 가져 PossSD의 대안으로 손색이 없는 강종이라는 의견이 들려왔다!

우리는 PossHN0 강종으로 다시 구조 검토를 시작했다. 그런데 아쉽게도 하지재 소재로 쓰기엔 기존 PossSD보다 부족하다는 결론이 나왔다. 그래도 물러설 수 없지. 구조적으로 변형을 가해 강도를 보강해 보기로 했다. 바로 엠보싱 레일(Embossing Rail)을 디자인에 적용해 하중을 분산시키는 것!

엠보싱 레일은 말 그대로 툭 튀어나온 난간이다. 위의 그림처럼 기존 하지재의 하중이 앵글의 굴곡 부분에만 쏠린다는 단점을 해결하기 위해, 우리 제품에는 엠보싱 레일을 달아 하중을 분산했다. 엠보싱 레일의 적용으로 더 높은 하중을 견디게 된 장점도 있지만, 한편으로 조정판과 앵글을 헐겁지 않도록 단단하게 잡아줘서 작업이 한결 편리해지고 결합의 견고성도 강화되는 효과를 얻을 수 있었다.

엠보싱 레일 덕분에 앵글 자체로도 충분한 강성을 확보할 수 있어, 기존 PossSD 하지재에서 크리프 변형 방지를 위해 부착했던 양쪽의 날개 부분은 생략할 수 있었다. 더불어 앞서 짚었던 꽂음촉 문제를 해결하기 위해, 도색된 꽂음촉을 조정판에 일체형으로 삽입해 애초에 누락되는 불상사가 없도록 디자인했다.

연구개발은 성능 검증을 거쳐야 비로소 완성된다. 이 말인즉, PossHN0 하지재가 기존의 STS304로 제작한 하지재보다 가격경쟁력뿐 아니라 성능 역시 우수한지 확인해야 한다는 것! 우리는 기존 제품과 새롭게 개발한 제품에 실제 석재 패널을 달아 하중을 측정하는 테스트에 돌입했다. 그 결과, STS304 석재 하지재의 경우 22kg까지 버티는 데 반해 PossHN0는 35kg까지 버티는 놀라운 성능을 보여줬다.

이 말은 즉, 기존 STS304보다 더욱 가벼워졌음에도 PossHN0 하지재가 더 우수한 기능을 갖췄다는 걸 증명해 낸 것이다. 이는 우리 연구소뿐 아니라 KTR(한국화학융합시험연구원장)로부터 발급받은 시험보고서와 구조기술사무소로부터 발생된 구조 검토서를 통해 다시 확인할 수 있었다. 이런 검증 결과를 토대로, 2019년 새로운 석재 하지재가 시장에 출시됐다.

l 작지만 빠지는 것 하나 없는, 이노빌트 석재 벽걸이형 고강도 하지재

새로운 하지재가 탄생함에 따라 운형은 마케팅 활동에 박차를 가했고, 우리 역시 동고동락한 고객사에 대한 지원을 아끼지 않았다. 그 결과 △삼성 장위 1동 래미안을 비롯해 △삼성 개포동 래미안 △삼성 서초우성 래미안 △대우 푸르지오 지축동 △대우 푸르지오 과천 △포스코건설 산성역 포레스티아 성남 등 굵직한 건설 현장에 연이어 적용되며 하지재 시장의 블루칩으로 주목받았다. 그리고 2019년, 마침내 LH 공사 우수제품으로 선정되며 향후 대형 프로젝트에서 확장세를 이어갈 수 있는 발판을 마련했고 KS 인증 역시 완료했다. 지난 10월에는 ‘석재 벽걸이형 고강도 하지재’라는 제품명으로 제4차 INNOVILT 인증도 받았다.

현장에서 들려오는 INNOVILT 하지재의 특장점 몇 가지. 이 제품을 써본 작업자라면 가장 먼저 시공성에 놀란다. PossHN0 하지재 두께는 3.2mm. 기존 STS304의 5mm 대비 36% 얇아졌다. 두께가 줄어든 만큼 무게도 한결 가벼워졌다. 여기에 조정판이 레일을 따라 앞뒤로만 움직이기 때문에, 기존 제품처럼 좌우로 흔들리는 것을 똑바로 고정해야 하는 번거로움도 없다. 실제 시공자들이 이 제품을 ‘편하다’라고 말하는 이유 중 하나다.

INNOVILT 하지재에 손이 갈 수밖에 없는 이유 한 가지 더. 바로 경제성이다. 고강도 강종 적용으로 기존 하지재보다 얇지만 견딜 수 있는 하중은 최소 동일하거나 그 이상이다. 자연스레 자재비 절감을 예상해 볼 수 있는데, 수치로 따져보면 무려 15%나 된다는 사실. PossHN0은 STS304강에 비해 고가 원료인 니켈 함유량이 적다는 점도 경제성 향상에 한몫했다.

아무리 편하고 경제적이라도 안전성을 담보하지 못한다면 하지재로서 의미가 없다. INNOVILT 하지재는 그런 점에서 자신의 역할을 충실히 수행한다. 특히 꽂음촉을 조정판 일체형으로 제작해서 현장 감리 시 꽂음촉 시공 여부를 쉽게 확인할 수 있기 때문에 안전성을 더욱 보장할 수 있다.

우리의 연구 분야는 경계가 없다. 옛 것과 새 것, 큰 것과 작은 것 어디에나 스틸이 필요한 곳이라면 더 나은 제품을 위한 우리의 고민은 계속된다. 대중의 스포트라이트를 받는 제품을 만드는 일은 아닐지라도, 우리의 결실이 묵묵히 누군가의 안전과 내일을 지탱하고 있다는 사실에 나는 더욱 묵직한 사명감을 느낀다. 음, 다음은 또 어떤 연구를 시작해볼까?

강남의 커튼월 빌딩 숲 사이 독보적 건축 양식을 자랑하는 빌딩, 어반하이브. 내력벽을 과감히 노출시킨 독특한 이 빌딩의 탄생 뒤에는 이노빌트 TSC합성보(Thin-plate Steel Composite Beam)가 있었다. 보는 기둥과 기둥을 연결하면서 건물의 바닥이자 천장이 되는 수평재. 어반하이브 빌딩은 내부에 기둥이 없이 오직 외벽으로 노출된 기둥을 17.35m에 달하는 보가 지지하는데, 이런 장경간 구조를 가능케한 것이 TSC합성보다.

TSC합성보는 센코어테크(대표 이승환)와 포스코가 공동 개발해 2004년 시장에 내놓은 우리나라 최초의 합성보로, 현재 국내 합성보 시장을 이끌고 있는 대표제품이기도 하다. 합성보란 이름으로 이해할 수 있듯 두 가지 이상의 이종(異種) 소재를 합성하여 제작한 구조재를 일컫는다. TSC합성보는 스틸과 콘크리트의 합성으로 제작된다.

콘크리트 X 강건재 강점만 살린 합성보

건축물에 있어 ‘안전성’은 가장 기초가 되는 필요조건이다. 이 조건을 갖춘 후에야 비로소 건물의 디자인적 차별성, 심미적 즐거움 등을 논할 수 있다. 그렇기에 안전성에 주요한 구조재- 그중에도 가장 기본적인 ‘기둥’과 ‘보’는 신중하게 선택되기 마련이다.

구조재로 가장 널리 사용되는 철근콘크리트. 무엇보다 재료비가 저렴하고 전통적 방식으로 무난한 선택이지만, 취약점을 꼽으라면 단연 ‘균열’일 것이다. 철근콘크리트보(Reinforced Concrete Beam)는 인장 측으로 콘크리트 균열이 자연히 발생하고 이를 메꾸는 주기적인 보수가 필요하다. 또 기술인력이 필요해 인건비가 높고, 분진 발생이 심하기 때문에 친환경 시대에는 어울리지 않는 건축자재라는 평. 그럼 강건재로 뼈대를 세우는 철골조는 어떨까. 분진 발생이 없고, 폐기 때에도 자재를 재활용할 수 있다는 점, 또 철근콘크리트에 비해 시공 절차가 간편해 시공일수와 시공비 절감에 이롭다는 부분에서 각광받는다. 다만 보(Beam)의 경우, 철골조는 장스팬을 구현하기 위해 춤(depth)이 두꺼워진다는 게 하나의 아쉬움이다. 보의 길이가 길어질수록, 처짐을 방지하기 위해 춤은 커져야 한다. 이는 곧 천장이 낮아진다는 것을 의미하니, 공간효율 면에서 제약적이다.

▲ 건축물의 수평재 ‘보’는 크게 철근콘크리트보, 철골보로 나눌 수 있다. 각각 장단점이 존재하는데, 이 둘의 단점은 없애고 장점만 살린 것이 합성보다.

이 두 소재의 단점은 없애고 강점만 극대화한 재료가 ‘합성보’다. TSC합성보는 스틸을 냉간 성형해 제작한 웨브(Web)의 속을 콘크리트가 채우는 형태다. 내부를 채운 콘크리트로 높은 강성을 확보하면서, 이 콘크리트를 스틸 웨브가 겉에서 감싸고 있기 때문에 균열에 대한 걱정을 덜 수 있다. 또 철골조에 비해 보 춤을 더 짧게 제작할 수 있기 때문에 천장이 높아진다. 이 여유분의 천장 공간들을 가지고 한 층을 더 올릴 수도 있는 것이다. 땅값이 금값인 부지에 빌딩은 짓는다고 가정해보자. 동일한 면적과 높이 조건에서 15층짜리 건물과, 16층짜리 건물 중 어떤 건물을 짓고 싶은가? 임대효율 측면에서 답은 정해져있고, 이를 구현하기 위해 TSC합성보만한 솔루션은 없을 것이다.

획기적으로 줄어드는 시공 기간과 비용

TSC합성보는 현재까지 약 400개 이상의 건축물에 적용됐다. 이렇게 시장에서 사랑받는 이유는 탁월한 구조성능 그 이상의 솔루션이 있기 때문. TSC합성보의 강점 중 획기적으로 줄어드는 시공기간과 그에 따른 비용절감을 빼놓을 수 없다. 철근콘크리트의 시공과정이 철근설치, 동바리작업부터 해체까지 크게 6단계로 이어진다면, TSC합성보는 공장에서 미리 조립해온 제품을 가지고 현장에서는 설치, 콘크리트 타설 단 2개 공정으로 끝난다. 시공시간이 절반가량 줄어드는 셈이다.

또 철근콘크리트 공정에서 거푸집과 동바리는 필수 공정이지만, 결국에는 철거되어야 한다. 비용과 시간 면에서 비효율적일 수밖에 없는 이유다. TSC합성보는 그 자체가 거푸집의 역할을 하기 때문에 거푸집을 별도로 설치하고 철거할 필요가 사라진다. 설계에 따라 동바리를 생략할 수도 있다. 또 공장에서 미리 제품을 제작해와서 현장에서는 그야말로 설치만 하면 된다. 아래 실제 TSC합성보의 현장 시공 사진을 살펴보면, 공장에서 미리 제작된 자재를 현장에서 바로 설치하고 있다. 이렇게 기둥과 기둥 사이에 보를 놓고, 이 위에 콘크리트 타설을 하면 공정이 끝난다. 보다시피 건물 중간 어디에도 기둥이 없어, 데드 스페이스(Dead Space)가 발생하지 않는다.

이 건물 외벽은 왜 콘크리트일까, 왜 동그란 구멍을 땡땡 뚫었을까, 창문은 어디에 있나?- 존재 그 자체로 호기심을 불러일으키는 건물. 어반하이브의 이런 존재감은 강렬한 콘크리트 외관에서 비롯되지만, 이런 외관을 가능케 한 것은 강력한 스틸의 솔루션이다. ‘철골조 빌딩=스틸커튼월 빌딩’이라는 생각에 갇혀있다면 어반하이브를 통해 그 틀을 깨보길. 이종 소재와의 콜라보를 통해 철골조 건축물의 가능성을 대폭 확장한 어반하이브 빌딩은 그 혁신성을 인정받아 2008년 한국건축가협회상, 2009년 서울특별시 건축상 대상 등을 수상했다.

※ 이노빌트 TSC합성보 제작/시공 문의 : 센코어테크 김태원 소장 (02-2629-3185)

동그란 구멍이 여러 개 뚫린 모습으로 유명한 어반하이브는 올해로 14년 차에 들어선 오피스 건물이다. 2004년부터 설계에 착수해 2008년 9월 준공된, 대지면적 약 1000m², 건축면적 585m²의 지상 17층 빌딩이다.

홍대와 가로수길이 언제 뜨고 졌는지도 모르게 이젠 성수동과 을지로를 가지 않으면 안 될 것 같은, 참으로 빠르게 변하는 버거운 속도의 도시 서울에서도 어반하이브가 자리한 장소에 대해 안 짚고 넘어갈 순 없다. 사실 9호선 신논현역이 생기기 전까지 어반하이브가 있는 논현동 블록은 그다지 눈에 띄는 곳이 아니었다. 건물이 준공된 2008년에는 강남역이라고 하면 6번, 7번(현 10번, 11번) 출구가 거의 전부였고 논현동 쪽으로 걸어간다고 해도 ‘지오다노’, ‘씨티극장’ 즈음에서 분위기가 수그러들었다. 신논현역 블록에 이르면 고급 호텔이 몇 채 있다. 식당과 술집이 들어선 저층 근생건물과 주택이 혼재된 어반하이브편 블록은 대중적인 핫플레이스라기보단 도시의 밤을 즐기기에 좋은 작은 스케일의 장소였다. 중장년층과 인근 상인들은 여기를 ‘동경카바레’ 자리로 기억한다. 꽤 오랫동안 제일생명사거리로 부르기도 했다.

건축가 김인철은 설계의 시작을 이 ‘강남이라는 도시의 흥청대는 분위기’에서 출발했다고 밝힌 바 있다. ‘도회의 온갖 욕망에 점령된’ 번잡함과 혼란스러움을 진정시키고 차분하게 하고 싶었다는 설명이다. 그는 ‘부유(浮游)는 도시의 분위기를 붙잡기 위한 몸짓’을 취하기 위해 형태를 단순한 입방체로 정했다. 의도된 간결함은 그러나 박스 형태 그대로 끝이 아니다. 안과 밖을 뒤집는 독특한 개념과 구조를 만나 빛을 발하게 됐다.

밖으로 드러난 정직한 구조

지름 1m 크기의 원형 구멍이 3,300개가량 뚫려있는 콘크리트 외벽은 건물의 구조를 담당하는 일종의 내력벽이다. 철근콘크리트 기둥이 안으로 숨고 겉을 유리와 금속으로 덮는 일반적인 고층 빌딩과 사뭇 다르다. 건축가 장윤규는 이에 대해 “도시의 중고층(10~20층) 건물이 보통 커튼월 빌딩이라는 트렌드에 충실하기 마련인데 어반하이브는 놀랍다. 건축의 외피를 구조화할 수 있고, 그것이 전체 입면을 구성하는 요소가 될 수 있다는 것을 증명한 사례”라고 호평했다. 그러니까 어반하이브의 콘크리트 벽은 예쁘게 보이거나, 무언가를 숨기거나, 가리거나 막으려고 세운 것이 아니다. 하중을 지탱하기 위해 세운, 없어서는 안 되는 핵심이다.

17층 높이의 노출콘크리트 건물을 만든다는 것

이 정도 크기, 높이의 건물을 전체 콘크리트로 만든 경우는 세계적으로도 드물다. 모양과 재료에서 가벼움, 개방감을 획득하려는 현대건축의 유행에서 갑갑하고 무거운 콘크리트는 저만치 벗어나있기도 하고, 무엇보다 구조적 이슈가 있다. 높이 올라가면 철근콘크리트 자체의 무게가 너무 늘어나 하중을 감당하기 어려워지는 것. 또한 어반하이브처럼 요철이나 별다른 장식도 없이 넓고 큰 면을 노출콘크리트로 매끈하게 처리하는 것은 시공상 힘들어 꺼린다. 마감이 거칠거나 정확하지 못해 눈에 거슬리는 것에 대한 우려다.

구조설계에 참여한 이창남 센엔지니어링그룹 대표이사의 설명에 따르면 초반에 △프리캐스트(precast) 콘크리트를 공장제작해 현장에서 조립하는 방법, △현장콘크리트를 하되 구멍 부분을 영구거푸집으로 하는 법, △구멍 형태를 마름모꼴 등 다른 형태로 하는 법 등 수많은 토의가 있었다고 한다. 특히 콘크리트의 약점인 균열이 발생할 가능성을 최소화하기 위해 고민했다. 그는 “건축가가 원하는 벽 두께는 40cm로 정해져 있었다. 이보다 얇아져 구멍 깊이가 줄어들면 빈약한 느낌을 주고, 이보다 두껍거나 별도의 마감재를 씌우는 것도 반대였다”고 밝혔다.

40cm의 두께 노출콘크리트가 17층 건물의 하중을 전담하는 내력벽으로 괜찮을까. 내부 공간의 폭은 17.35m다. 중간에 기둥 하나를 추가하기 딱 좋은 수치다. 그러나 건축가도, 구조설계팀도 쉬운 길을 가지 않고 처음의 고집을 버리지 않았다. 내부의 사용성과 개방감을 확보하기 위해 기둥 없이 내력벽으로 끝내기 위해 TSC합성보를 택한 것.

[Architect’s Pick : 이노빌트 TSC합성보]

TSC합성보는 철근콘크리트가 강재를 둘러싸는 일반적인 방식과 약간 다르게 강재가 밖에 있고 안에 콘크리트가 있는 합성보다. 강판으로 만든 거푸집 내부에 콘크리트를 채워 넣은 것으로, 이 콘크리트 내부에 철근을 추가하는 것도 가능하나 어반하이브 현장을 비롯한 많은 현장에 무근으로 시공했다. 냉간 성형한 강판으로 된 웨브와 상하부 플레이트, 그리고 안쪽 콘크리트로 이루어진 구성이다.

일반적인 철근콘크리트는 거푸집, 철근, 콘크리트로 이뤄지는데 이 중에 거푸집은 건물에 남아있질 않다. 오로지 시공을 위해 필요한 가설재임에도 불구하고 공사에서 큰 비용을 차지하고 공사 기간을 길어지게 만든다. 거푸집 조립 기능인도 점점 줄어들고 인건비가 비싸다. 이 문제를 어떻게 해결할 수 있을까?

강판과 콘크리트를 합쳐버린 TSC합성보는 거푸집과 철근에서 해방된 신개념 재료다. 철근콘크리트 보에 비해 부피가 작으면서도 휨과 처짐이 덜하다. 인장 방향으로 강판 하부플레이트가 받쳐주기 때문에 균열이 방지된다. 철골 물량은 최소화하고 장스팬 시공이 가능한 것이다. 공사 기간은 철골조와 비슷하거나 짧고 비용도 더 적게 든다. 어반하이브같은 도심 건물에 적합한 또 하나의 특징은 자재의 중량이 가볍다는 것이다. 타워크레인 용량이 작아지는 것도 덤이다.

현대건축과 건축가는 기둥 없는 실내 공간을 위해 치열하게 고민한다. 내부 공간에 기둥이 적은 것, 이를 구현하기 위해 개발한 합성보의 차별점이 무어 그리 대단한지 의아하다면 이렇게 생각해보자. 지금과 다른 모든 것이 똑같고, 그러니까 치즈케이크처럼 구멍이 뚫린 콘크리트외벽과 층별 구성이 똑같은데 기둥이 실내의 중앙부에 하나 더 있는 건물이 있다면? 모든 건축적 개념이 힘을 잃는다. 구조를 위한 기둥이 하나 있을 때 외벽은 다시 장식이 된다. 건축가의 생각이었던 몸체이자 외피인 외벽이 아니다. 작지만 완전한 차이다.

‘땡땡이 건물’ 어반하이브는 그간 외관으로 화제가 됐지만, 오히려 건축에 생명을 불어넣은 것은 내부에 있다. TSC합성보를 이용해 스팬 17.35m를 기둥 없이, 보 높이는 60cm로 해결했다. 일반 철골합성보에 비해 30%가량 저렴한 공사비로 말이다. 어반하이브의 외벽과 사무실 유리벽 사이는 외기와 접하는 공간이다. 원형 구멍도 허리 밑에 대진 아크릴 판을 제외하고는 숭숭 뚫려있다. 건축가는 한국에서 흔한 복도식 아파트처럼 긴 복도를 두어, 외기가 통하는 공간을 층마다 제공하려 했다. 웅장한 로비가 없이 1, 2층 전체를 드나들기 쉬운 카페로 운영하는 데서도 대중에게 열린 제스처를 읽을 수 있는 편안하고 친절한 건물이다. 참고로 카페에서는 천장에 별도의 마감재를 덮지 않아 내화뿜칠이 된 TSC합성보를 그대로 볼 수도 있다. <글=김나래 사진=송유섭>

세차게 내리는 비를 뚫고 경상남도 진주로 향했다. 제철산업 공장에 도착하자마자 입이 떡 벌어지는 광경이 펼쳐졌다. 사람 키를 훌쩍 넘는 거대한 크기의 저류조 본체가 공장 마당에 기세등등한 모습으로 놓여있었다. 부식에 강한 PosMAC으로 만들어서 그런지 빗속에서도 위용이 넘쳤다. 카리스마 넘치는 첫인상에 PosMAC 저류조와 생산 업체 제철산업의 이야기가 더욱 궁금해졌다. 곧바로 사무실로 올라가 ㈜제철산업 서권덕 대표이사와 배승열 이사, 포스코 강건재마케팅실 조유래 대리와 마주 앉았다.

I 세계 유일 PosMAC 저류조 생산 기업, ㈜제철산업

▲ ㈜제철산업 서권덕 대표이사가 PosMAC 저류조를 소개하고 있다.

1999년 설립한 제철산업은 파형강관 전문 생산 업체다. 설립 이후 꾸준한 연구개발을 통해 보다 발전된 형태의 파형강관을 제작, 다수의 특허를 보유하고 있다. 그중 가장 주력하는 제품이 바로 오늘의 주인공 ‘PosMAC 저류조’다. PosMAC은 포스코의 고내식 합금 도금 강판이다. 마그네슘, 아연, 알루미늄 세 가지 원소를 합금화한 도금이 입혀지는데, 아연 도금 강판 대비 5~10배 이상 부식에 강하다. 현재 PosMAC 저류조를 포함해 제철산업이 생산하는 모든 제품은 PosMAC 강판을 원자재로 한다.

“제철산업은 창업 이후로 포스코 강판 외에 다른 재료를 써본 적이 없습니다. 그만큼 품질을 신뢰하기 때문이죠. PosMAC이 개발되기 이전엔 포스코가 생산하는 아연 도금 강판을 썼고, PosMAC이라는 더욱 좋은 소재가 개발되면서 PosMAC으로 원자재를 100% 바꿨습니다” 제철산업 서권덕 대표가 말했다.

PosMAC 저류조는 포스코, 제철산업, RIST가 공동 연구 개발한 친환경 빗물 저류 시스템이다. PosMAC을 소재로 해 내식성이 뛰어나기 때문에, 빗물을 저장해야 하는 시설로 제격인 소재다. PosMAC 저류조는 두 종류로 사용되는데 하나는 빗물 이용 시설(이수, 利水), 또 다른 하나는 우수 유출 저감 시설(치수, 治水)이다.

빗물을 모아서 깨끗하게 정류해 다시 사용하는 것이 목적이라면 빗물 이용 시설을, 요즘 같은 장마 시즌에 홍수를 막기 위해 빗물을 인위적으로 시설에 가두는 것이 목적이라면 우수 유출 저감 시설을 설치하게 된다. 공장이나 아파트 주변에서 흔히 볼 수 있던 저수지가 우수 유출 저감 시설의 예다. 그러나 저수지는 관리가 어렵다는 한계가 있다. 쓰레기가 쌓이고, 모기 등 해충의 유충이 서식하기 마련. 그러나 우수 유출 저감 시설을 저류조 형태로 제작해 지하에 매설하게 되면 주변 환경이 깨끗해지고, 상부는 주차장이나 녹지 등으로 활용할 수 있다는 장점이 있다.

제철산업은 세계에서 유일하게 PosMAC 저류조를 생산하는 회사. 서권덕 대표는 “미국, 독일, 일본, 호주 등 파형강관을 사용한 저류조 사례를 현장과 문헌을 통해 확인해 보았지만 대부분 아연 도금 강판을 재료로 하지 PosMAC으로 만든 저류조는 보지 못했습니다”라고 말했다.

제철산업이 세계 유일 PosMAC 저류조 생산 회사가 될 수 있었던 데에는 포스코와의 깊은 유대와 기술 개발에 대한 제철산업의 열정이 동시에 작용했다. 제철산업에게 저류조라는 새로운 길을 열어준 게 포스코다. 2001년 포스코 기술개발실이 제철산업의 문을 두드렸다. 국내 실정에 맞는 저류조를 함께 만들어보자는 제안이었다. 제철산업, 포스코, 한국건설기술연구원이 머리를 맞대고 기술 개발에 착수했다. 소재도 아연 도금 강판에서 PosMAC으로 변경하고 여러 시행착오와 수많은 테스트를 거쳤다.

그렇게 PosMAC 저류조의 시제품이 나오기까지 자그마치 10년의 세월이 걸렸다. 배승열 이사가 그날을 추억하며 운을 뗐다. “2011년 서울에 PosMAC 저류조 시제품 500톤(저류조 용량)을 묻던 날이 기억납니다. 이게 PosMAC 저류조의 시발점이 되어 RIST(포항산업과학연구원)와 함께 구조, 이론 점검을 한 뒤 시행착오를 하나씩 고쳐 나가며 지금의 완제품이 탄생했습니다.”

서권덕 대표가 말을 이었다. “이처럼 저류조에 관해 오랜 시간 축적된 기술력은 타 기업에서 모방할 수 없을 것입니다. 뿐만 아니라 제철산업은 저류조 관련 특허를 10건 이상 보유하고 있습니다.” 그의 눈빛에 자신감이 묻어났다.

I 시공성, 경제성, 친환경성 모두 잡은 PosMAC 저류조

빗물 이용 시설은 보통 총 용량이 500톤 이하인 반면, 우수 유출 저감 시설은 최소 1,000톤 이상의 대규모 시설이다. 제철산업은 주로 빗물 이용 시설용 저류조와 3,000톤 이하의 우수 유출 저감 시설용 저류조를 제작한다.

국내에서 흔히 쓰이는 저류조 공법은 콘크리트 저류조와 플라스틱 저류조다. 서권덕 대표는 “PosMAC 저류조가 두 공법에 비해 시공성, 경제성, 친환경성이 탁월하다”고 강조했다. 그리고 이를 뒷받침할 자료를 챙겨왔다. 자료를 바탕으로 기존 저류조 공법 대비 PosMAC 저류조의 강점을 설명하자면 이렇다. 첫째는 시공성이다. 1,000톤 용량의 저류조를 시공한다고 가정했을 때, 플라스틱 저류조는 15일, 콘크리트 저류조는 40일의 설치 기간이 필요하다. PosMAC 저류조는 단 6일이면 시공이 끝난다.

둘째는 경제성이다. PosMAC 저류조는 시공 기간이 짧아 타 공법 대비 공사 비용이 약 30% 정도 저렴하다. 또한 PosMAC 저류조는 유지 보수가 편리하고, 추가적인 방수 공사가 불필요해 더욱 경제적이다. 플라스틱 저류조의 경우 내부 구조가 복잡해 유지 관리가 불편하고, 파손 등 문제 발생 시 부분적인 보수가 어렵다는 단점이 있다. 콘크리트 저류조는 연결 틈새로 누수 발생이 빈번해 주기적인 방수 공사가 필요하다.

셋째는 친환경성이다. PosMAC 저류조의 원재료인 철은 99% 이상 재활용이 가능하다. 플라스틱 저류조와 콘크리트 저류조는 폐기 시 전부 폐기물로 처리해야 한다. 서권덕 대표는 “환경을 보호하기 위해 만든 저류조에 도리어 환경을 오염시키는 콘크리트나 플라스틱 소재를 사용하는 건 어불성설 아닐까요?”라고 되물었다. 제철산업의 PosMAC 저류조는 차별성과 경제성을 인정받아 한국토지주택공사 선정 ‘2019년 LH 우수 신기술’로 선정됐다.

I PosMAC 강판이 이노빌트 저류조로 변신하기까지

우수 신기술 상까지 받은 PosMAC 저류조. 과연 어떻게 만드는 걸까? PosMAC 저류조는 크게 8단계의 제작 공정을 거친다. 포스코에서 생산한 PosMAC 강판은 코일 센터에서 절단, 가공돼 스켈프(코일을 폭 방향으로 한 번 더 절단한 강판) 형태로 제철산업 공장에 입고된다. 코일 형태의 스켈프는 언코일러(Uncoiler)로 풀어준 뒤 압력을 가해 파형을 새긴다. 파형으로 성형된 PosMAC 강판을 천천히 회전시켜 원통 형태의 저류조를 만든 뒤 고객이 요구한 사이즈에 맞춰 절단한다. 이후 저류조 끝부분에 격판 또는 마감판을 용접하고, 각종 부자재도 제작한다. 완성된 저류조와 부자재는 최종 검사 후 출하해 현장에서 조립, 설치한다. PosMAC 저류조가 만들어지는 과정은 아래 영상을 통해 보다 생생하게 확인할 수 있다.

이렇게 제작된 PosMAC 저류조는 기후변화로 인해 잦아진 가뭄과 홍수 예방에 도움을 준다. 가뭄에는 모아두었던 빗물을 이용해 화장실 용수, 조경 용수, 비상 용수 등으로 활용하고 집중 호우 등으로 비가 많이 내릴 경우 침수 피해를 예방하기 위해 빗물을 일시적으로 저장했다가 배출하기도 한다.

I PosMAC 저류조, 안정성은 어떨까?

현장에서 조립, 설치하는 PosMAC 저류조, 물이 샐 위험은 없을까? 저류조 결합 시 나사와 볼트를 사용한다는데, 용접하는 게 더 안전하지 않을까 하는 생각이 들었다. 서권덕 대표가 대답했다. “볼트와 너트 결합 부위에 수밀재(물에 반응이 없는 고무)를 쓰기 때문에 물이 샐 염려가 없습니다. 관련한 연구와 검증에 따르면 수밀재를 활용한 볼트, 너트 결합부의 수명은 100년에 달합니다.”

안정성에 대한 질문이 이어지자 자연스레 수질 이야기가 나왔다. 제철산업은 포스코, RIST와 함께 2018년 함안 농촌진흥청 산하 시설원예연구소에서 ‘PosMAC 저류조를 활용한 수경재배 시험’을 했다. 해당 시험 결과 보고서에 따르면, PosMAC 저류조에 저장된 빗물이 지하수와 수돗물보다 수질이 좋거나 비슷한 수준으로 나타났다. 대장균이나 중금속도 전혀 검출되지 않았다. 서권덕 대표는 “빗물이 오염되려면 햇빛과 온도의 영향이 큰데, 저류조는 지하에 매설하기 때문에 햇빛과의 접촉이 차단되고 온도의 변화도 크지 않아 오염 가능성도 매우 낮다”고 설명했다.

▲ 출처: 농촌진흥원 시설원예연구소 ‘파형강관을 이용한 빗물 저류조’ 시험 보고서(’18.12.4). 발육상태가 더 좋은 멜론A는 저류조를 통한 빗물을 농업용수로 재배했고, 멜론B는 지하수로 재배했다.

I PosMAC 저류조, 유사 제품에 주의하세요!

앞서 언급했듯 제철산업은 세계에서 유일하게 PosMAC 저류조를 생산하는 업체다. 그런데 요즘 PosMAC 저류조를 모방한 유사 제품 때문에 골머리를 앓고 있다. 유사 제품은 PosMAC 강판보다 내식성이 떨어지는 알루미늄 도금 강판이나 아연 도금 강판을 사용하고, 강판과 강판이 맞물리는 부분에 수밀재 삽입이 아닌 도금 층에 손상을 주는 용접 접합 방식을 채택하고 있다. 소재 자체의 내구성은 물론이고 제작 방식 역시 안정성을 떨어트린다.

유사 제품에 이토록 민감한 이유는 무엇일까? 그냥 경쟁 제품이기 때문? 아니다. 서권덕 대표는 ‘오해가 생기기 때문’이라고 대답했다. 알루미늄 도금 강판이나 아연 도금 강판으로 파형강관 형태의 저류조를 제작하면 시간이 흘러 눈에 띄게 산화가 될 수밖에 없다. 여기서 오해가 생긴다. ‘파형강관 저류조는 전부 녹이 슨다’는 부정적인 이미지가 시장에 깔리기 시작하면, 내식성이 뛰어난 PosMAC 저류조도 고스란히 그 피해를 보게 될 것이다. 이에 제철산업은 홈페이지 메인 화면에도 ‘유사제품 주의’ 문구를 넣어 PosMAC 저류조의 차별성을 강조하고 있다.

“PosMAC 저류조는 겉으로 봐선 여느 파형강관 저류조와 비슷해 보이지만, 소재도 다르고 10개 이상의 특허 기술이 적용되어 있습니다. 원자재부터 구성, 기능, 설치 방식까지 완전히 차원이 다른 제품입니다.” 서권덕 대표의 목소리에 힘이 실렸다. 포스코 조유래 대리도 지원사격에 나섰다. “유사 제품과 비교했을 때 PosMAC 저류조의 가장 큰 차이점은 포스코가 보증하는 이노빌트 제품이라는 겁니다. 제철산업이 생산하는 PosMAC 저류조의 검사 증명서를 보시면 이노빌트 문구를 확인하실 수 있습니다.”

I 포스코와 ㈜제철산업의 시너지는 계속된다

▲ 제철산업 사무실 건물 외벽에 이노빌트 얼라이언스 현판이 붙어있다.

포스코와 제철산업은 이노빌트 얼라이언스를 맺고 있다. PosMAC 저류조가 이노빌트 제품으로 선정되자 고객들의 문의가 늘고있다고. 서권덕 대표는 “이노빌트 얼라이언스를 통해 제품 품질을 포스코에서 보증해 주니 고객의 신뢰도가 향상되고, 직원들도 한층 더 자신감을 가지고 영업에 나서게 된다”며 웃음 지었다.

포스코 조유래 대리도 감사의 말을 전했다. “작년에 PosMAC 누적 판매량이 100만 톤을 넘었습니다. PosMAC이 개발 이후 단기간에 이렇게 빛을 발할 수 있었던 건 제철산업과 같이 여러 업체에서 PosMAC을 믿고 써 주셨기 때문입니다. 보수적인 건설 시장에선 보통 기존에 쓰던 소재를 선호하지 수험료를 지불하면서까지 새로운 소재를 선뜻 사용하지 않습니다. 그런데 제철산업은 PosMAC이 출시된 처음부터 믿고 사용해 주었습니다. 제철산업과 같은 사례가 하나둘씩 모여 누적 판매량 100만 톤을 달성할 수 있었다고 생각합니다.”

배승열 이사도 미담을 더했다. 고객사의 불만 사항을 포스코의 도움으로 해결한 일화였다. “PosMAC은 과도한 열을 받으면 광택을 잃는 특성이 있습니다. 개발 초기에는 고객이 이를 보고 재고를 가지고 온 게 아니냐는 불만 사항을 제기했습니다. 이때 포스코가 제공해 준 소재 관련 자료를 보여줌으로써 문제를 해결했던 기억이 납니다. 포스코라는 공신력 있는 회사에서 제공하는 자료이다 보니 신뢰도 면에서 큰 도움을 받고 있습니다” 참으로 훈훈한 분위기 속에 인터뷰를 마쳤다.

▲ (왼쪽부터) 포스코 조유래 대리, ㈜제철산업 배승열 이사, ㈜제철산업 서권덕 대표가 PosMAC 저류조를 살펴보고 있다.

제철산업과 포스코는 현재 새로운 프로젝트를 구상하고 있다. 하천을 따라 설치해 하천이 마르거나 범람하는 걸 방지하는 ‘천변형 저류조’ 시범 사례를 만들기 위한 전략을 짜고 있으며, PosMAC 저류조를 개량한 ‘지하 공동구’ 연구 개발에도 함께 힘쓰고 있다. 포스코와 제철산업의 이노빌트 얼라이언스 스토리를 듣고 나니 사자성어 ‘일거양득’이 머릿속에 떠올랐다. 둘의 협력이 지금처럼 계속된다면 PosMAC 시장도, 저류조 시장도 확대될 것이 분명해 보였다. 포스코의 친환경 스틸로 만든 저류조를 쓰면 우리 사회의 물 부족 문제 해결과 환경 보호에도 도움이 되니 어쩌면 ‘일거삼득’일지도 모르겠다.

첫 번째 사고 현장에 설치된 알루미늄 가드레일은 어느 정도 충격을 견디는지 알 수 없는 미등급 제품으로, 3톤 중량의 승합차를 막지 못하고 난간 아래로 떨어져 나갔다. 반면, 두 번째 사고 현장에 설치된 가드레일은 SB^*4등급 스틸 가드레일로, 14톤-65km/h 트럭까지 방호할 수 있도록 설계됐다. 덕분에 16톤 중량의 버스도 거뜬히 견뎌냈다. ^*SB(Safety Barrier): 가드레일 성능을 나타내는 등급. 강도 성능을 기준으로 1~7등급으로 구분하며, 숫자가 클수록 강도가 높다. 심각한 사고가 예상되는 위험 구간에는 보통 높은 단계(SB4, SB5, SB5-B) 가드레일이 적용된다.

이미 눈치챘겠지만, 이 스틸 가드레일을 만드는 기업이 오늘 이얼 탐방기에서 만나볼 주인공이다. 믿을 수 있는 제품으로 운전자와 보행자의 안전을 책임지고 있는 ‘다스코’로 함께 떠나보자!

l 우리나라 도로안전의 기반을 다진 기업 ‘다스코’

1996년 설립된 다스코는 도로안전시설물을 비롯한 건설자재를 제작, 가공하는 전문기업이다. 도로나 교량에 설치하는 가드레일이 주력 생산품. 현재 전남 화순과 당진, 부산, 서울 등 총 4곳에 사업장을 두고 있다.

국내 도로안전시설 시장 점유율 1위를 자랑하는 다스코는 우리나라 최초로 가드레일 충돌시험을 실시한 기업으로 유명하다. 국내에 도로안전시설물 충돌 시험 기준이 마련된 건 2001년. 다스코 한상원 회장은 “1998년만 해도 80~100km로 달리는 차량이 충돌하면 가드레일이 깨지는 경우가 허다했고, 차량이 가드레일을 타고 넘어가는 승월현상도 빈번했다”며 당시를 회상했다.

▲국내 도로안전시설물 충돌지침에 관해 설명하는 다스코 한상원 회장

일찌감치 안전에 대한 중요성을 인식한 다스코는 포스코와 함께 개발한 고규격 가드레일을 들고 1997년 미국으로 건너가 국제공인시험기관인 TTI(Texas A&M Transportation Institute)에서 실물차량충돌시험을 진행, 기술력을 검증받았다. 우리나라에 도로안전시설물 충돌 시험 기준이 생긴 지 이제 겨우 20년이란 사실도 놀랍지만, 그 시절 사비를 들여 미국으로 건너가 테스트를 받아온 다스코의 패기도 실로 놀라운 대목이다. 그 제품이 바로 다스코의 성장을 이끈 건설신기술 제101호, 고규격 가드레일!

※ 1997년 다스코가 미국 TTI에서 진행한 실제 실물차량충돌시험 모습

다스코의 고규격 가드레일은 전량 포스코의 고성능 열연 강재인 SS275/315, STK275으로 만든다. 국가 안전 시설물에 값싼 수입 자재를 쓸 수 없다는 한상원 회장의 신념 때문이다. “같은 재질이라도 포스코 강재를 쓰면 더 많은 사고를 막을 수 있습니다. 철저한 품질 관리를 거친 포스코 강재와 밀 시트(Mill Sheet, 품질검사증명서)조차 확인 안 되는 값싼 수입 철강, 둘 중 누가 더 안전한지를 굳이 논할 필요가 있을까요?” 한상원 회장이 가드레일을 가리키며 자신 있게 말했다.

▲건설신기술 제101호로 지정된 다스코 고규격 가드레일

l 시작부터 지금까지… 언제나 “포스코 패밀리”

포스코와 다스코, 이름도 비슷한 두 회사가 철강 소재만 주고받는 사이라고 생각한다면 큰 오산이다. 1993년 철제 가드레일 개발을 시작으로 23년째 협업을 이어온 관계라고. 출발점도 닮았다. 포스코가 철로 나라에 보국한다는 사명감에서 시작했듯, 다스코 역시 우리나라 도로 안전 인프라의 초석을 놓으며 남다른 나라 사랑으로 성장했다.

다스코의 주력 제품에는 철강 소재가 필수적이다. 포스코가 다스코 초창기 시절부터 연구개발에 적극 함께한 이유다. 다스코 김용옥 관리부문장은 자연스럽게 “우리는 포스코 패밀리”라고 말한다. “저희 제품 개발의 시작 단계부터 소재 연구는 물론, 충돌시험까지 포스코가 함께 합니다. 구조물 해석이나 자재에 대한 자문, 검증이 필요할 때도 많은 도움을 받고요. 연구·개발한 제품이 현장에서 문제가 발생하면 함께 해결하기도 해요. 사실 포스코 연구원들과는 거의 매일 통화하면서 일하고 있죠.” 포스코 권호진 차장도 설명을 보탰다. “다스코는 풍부한 현장 경험을 바탕으로 제품 콘셉트를 제안하는 능력이 탁월합니다. 다스코의 아이디어와 포스코의 솔루션이 만나 시너지가 발생하고, 그 과정에서 서로에 대한 믿음도 함께 쌓이는 것 같습니다.”

신뢰로 다져진 협업은 또 다른 결실로 이어졌다. 2001년, 교량에 최적화된 방호책(난간) ‘교량용 강재방호책(POS-Barrier, Steel Barriers for Bridge)’ 공동 개발에 성공한 것.

사고 시 추락 위험이 큰 교량에 설치하는 방호책은 그 품질 기준이 일반 도로용 가드레일보다 더욱 엄격하다. 대형 차량 추락을 방지하고 소형 차량 탑승자의 충돌 에너지를 흡수하는 두 가지 기능을 동시에 갖춰야 하기 때문에 고려해야 할 부분이 많다.

▲포스코와 다스코가 공동 개발한 교량용 강재방호책

‘어떤 소재로 만드는가’도 중요하다. 과거에는 교량용 방호책 대부분에 콘크리트나 알루미늄이 적용됐다. 그런데 두 소재 모두 단점이 있었으니. 콘크리트는 자체 강성이 차체보다 커서 충돌로 인한 충격이 고스란히 차량과 운전자에 전달됐고, 알루미늄은 재료 자체에 연성이 있어 충격은 흡수했지만, 강성이 떨어져 이탈이나 추락 방지에 미흡했다. 이때 필요한 건? 그렇다! 적당한 강성과 연성을 모두 지닌 스틸~ 양사는 철강재의 성질을 이용해 콘크리트와 알루미늄 방호책의 단점은 보완하고 장점은 극대화했다.

기존 소재 대비 탑승자 보호, 차량 유도 성능, 조망권 확보, 시공성 등 다방면에서 우수성을 인정받은 이 교량용 강재방호책은 건설신기술 제294호에 이름을 올렸고, 국내 최초로 영종대교에 설치되며 유럽·일본산 일색이던 교량용 강재방호책의 국산화를 이끌었다. 이후 인천대교, 광안대교, 영동대교, 천호대교, 이순신대교 등 굵직한 교량에는 모두 이 교량용 강재방호책이 설치됐다. 우리가 익히 들어본 대교라면 대부분 다스코의 강재방호책이 쓰였다고 봐도 무방할 정도. 국내에서 인증받은 기술력을 바탕으로 2015년 쿠웨이트 코즈웨이 브릿지, 사우디아라비아 리야드메트로 등 해외 프로젝트 수주에도 성공했다. 특히 코즈웨이 브릿지는 다스코가 포스코의 기술지원을 받아 해외에서 수주한 최초의 프로젝트다. 쿠즈웨이 교량 난간은 무려 207km로 세계 최대 길이다.

l 이노빌트 교량용 강재방호책, 이렇게 만듭니다!

다 똑같아 보이는 방호책에 이렇게 엄청난 소재와 설계 기술력이 숨어있다는 사실을 누가 알았겠는가. 여기에 놀라운 사실 하나 더. 지금까지 다스코가 제작한 제품이 설치된 교량에서는 단 한 건의 사망 사고도 발생하지 않았다고. 이쯤 되니 국내·외에서 종횡무진 활약하는 다스코 제품이 어떻게 만들어지는지 궁금해졌다. 확인을 위해 안전모를 챙겨 쓰고 제작이 한창인 공장으로 들어가 봤다.

다스코의 교량용 강재방호책은 크게 5단계를 거쳐 제작된다. 우선 포스코 직거래를 통해 확보한 고품질 열연 코일이 가공사를 거쳐 스켈프(코일을 폭 방향으로 한 번 더 절단한 강판) 형태로 다스코 공장에 입고된다. 코일 형태의 스켈프는 언코일러(Uncoiler)에 투입해 평평하게 풀어준다. 이때 말려 있던 원자재가 수평을 이루도록 펴주는 작업도 함께 진행한다. 소재 평탄화 작업이 끝나면 볼트 체결을 위한 구멍을 뚫고, 포밍 롤에 통과 시켜 형상을 만든다. 모양도 크기도 다양한 수십 개의 포밍 롤은 용도에 맞게 소재를 구부린다. 형상 가공이 끝나면 고객의 요구에 맞게 제품을 절단한다.

이렇게 생산된 제품은 현장으로 가기 전, 도금공장으로 출하된다. 도금공장에서는 용융아연도금이 이뤄지는데, 현장에 설치됐을 때 녹이 슬거나 부식되는 것을 방지하기 위한 공정이다. 이렇게 완성된 교량용 강재방호책은 각종 교량에서 우리 가족의 행복을 지켜주는 안전 지킴이로 활약한다.

l 다스코, 신재생 에너지로 “제2의 도약” 박차

내로라하는 국내외 장대 교량들이 다스코만 찾는 이유, 고객이 요구하는 사항에 맞춰 제품을 개발하고 적용할 수 있는 기술력이다. “랜드마크 성격을 갖는 장대 교량은 길이에 따라 방호책을 별도로 설계해야 하는 경우가 많습니다. 이순신대교가 대표적인데요. 당시 고객사는 풍하중(風荷重) 탓에 연석 높이를 국내 기준인 25cm보다 훨씬 낮은 5cm로 제작해 달라고 요구했습니다. 이 해당 조건에 부합하는 교량용 강재방호책이 국내에 전무했던 상황에서 당사는 직접 설계하고 개발한 제품으로 시공을 완료했습니다. 이러한 현장의 요구 사항을 모두 반영하여 적합한 제품을 만들 수 있는 역량 덕분에 고객사 분들께서 믿고 맡겨 주시는 게 아닐까 합니다.”

향후 행보도 주목할 만하다. 다스코는 도로안전사업에서 쌓은 기술력을 기반으로 건축물, 신재생 에너지(태양광) 분야 강건재 시장에도 적극적으로 뛰어들고 있다. 정부 주도 새만금 수상 태양광 프로젝트 참여를 앞두고 있고, 이를 위한 자동화 설비 시설 구축도 마쳤다. 포스코의 고내식강 포스맥(PosMAC) 채용으로 품질 경쟁력도 확보한 상황. 양사가 만들어낼 시너지가 또다시 기대되는 이유다. 다스코의 더 많은 사업 분야를 확인하고 싶다면 다스코 홈페이지를 클릭클릭!

▲다스코 본사 건물 입구에 걸려있는 ‘INNOVILT Alliance’ 인증 명패

최근 교량용 강재방호책에 이어, 포스맥을 적용한 고성능 가드레일이 2차 이노빌트 제품으로 선정되면서 총 2개의 이노빌트 제품을 갖게 된 다스코. 남민균 팀장은 이노빌트 얼라이언스 덕분에 ‘크게 설명할 일이 없어졌다’며 웃어 보였다. 홍보와 영업에 상당한 노력이 필요했던 예전과 달리 요즘은 ‘포스코 인증 기업’ 한 마디면 된다고. 그는 “현재 시장은 가격 경쟁력을 이유로 수입산 저가 열연 코일이 많이 사용되고 있는 실정”이라며 “국민의 안전을 위한 시설물인 만큼 포스코와 함께 검증된 제품과 기술로 지금까지의 신뢰를 이어가는 기업이 되겠다”는 포부로 인터뷰를 마무리했다.

포스코와 다스코, 이들의 관계를 알면 알수록 ‘둘이 힘을 합치면 못할 게 없겠다’는 생각이 들었다. 서로를 향한 신뢰와 노력으로 만들어낸 오늘의 성과가 이노빌트 얼라이언스로 더욱더 확장되길 기대해 본다.

국회 소통관의 구조재는 포스코 스틸로 제작된 강건재 3개 제품이 적용됐다. 수평 구조재인 보(Beam)와 바닥 갑판(Deck)으로는 각각 NI스틸의 이노빌트 AU Beam과 D-Deck(Double ribbed-Deck Slab)가, 기둥재(Column)로는 덕암테크의 ES-Column(Earthquake-Strong steel tube-Column)이 쓰였다. 구조재의 기본 기능인 강도, 안전성을 충분히 확보하면서 더 편리한 시공으로 공사기간을 단축시키고, 공간효율성과 내진성능까지 높인 유연한 구조적 해법이 이노빌트를 통해 실현됐다.

더 높은 층고와 간단한 시공, 슬림 합성보 AU Beam

국회 소통관에 적용된 NI스틸(대표이사 배종민)의 이노빌트 AU Beam은 U 모양의 강재 박스에 데크를 걸치듯이 설치한 후, 그 위에 A 모양 강재를 덮개처럼 씌우고 박스를 콘크리트로 채우는 합성보다. 일반적인 보의 경우, 보 위에 데크를 설치하고 보와 데크를 고정하는 스터드 볼트(stud bolt)를 시공해야 한다. 하지만 AU Beam은 강재보에 데크를 올리고 A캡 강재 앵커가 그 위를 덮으면서 보와 데크의 전단 연결재 역할을 하기 때문에 별도의 스터드 볼트 시공이 생략된다. 즉, 현장 시공이 훨씬 편리하고 시공일도 감축된다.

네모난 박스 모양의 강재보 춤 사이에 데크가 설치되는 모양새라, 공간효율성 측면에서도 이점이 크다. 예컨대 기존에 500mm 짜리 강재보 위에 200mm 짜리 데크를 설치하던 것을, 425mm 짜리 강재보 안에 데크를 거치하면서 추가적인 데크 설치 공간을 절약하게 된다. 이 절약된 공간만큼 결국 층고가 높아지게 되니 기존 시공법에 비해 AU Beam을 적용하면 약 20% 더 넓은 공간을 확보는 셈이다.

친환경성과 공사비절감, 공간효율성 세마리 토끼를 잡는 D-Deck

AU Beam과 함께 국회소통관의 수평 구조재로 적용된 D-Deck는 거푸집, 동바리, 철근공사 등 기존 RC(Reinforced Concrete, 철근콘크리트) 구조재의 필수 공정을 모두 생략할 수 있는 새로운 개념의 슬래브다. 이 제품 공법은 NI스틸과 더나은구조엔지니어링, 포스코건설, 롯데건설, 삼우씨엠 건축사사무소가 공동으로 개발했으며, 2020년 1월 건설 신기술 제 881호(더블 리브골형 강판과 역삼각형 래티스거더를 이용해 장경간이 가능한 거푸집용 데크플레이트 공법(D-Deck 공법))로 지정되었다.

D-Deck는 기존의 평평한 데크플레이트와 달리, 데크를 골형으로 접어 단면의 강성을 높였다. 낙타의 혹처럼 양쪽으로 데크가 볼록 튀어나오고, 그 사이에 역삼각형의 래티스 거더를 설치하는 형태다. 강성이 높아지기 때문에 자연히 데크의 처짐과 변형을 방지할 수 있고, 데크를 지지하는 보(beam)의 수를 줄일 수 있다. 일반적으로 데크가 하부의 보 지지 없이 4m 길이까지 설치가 가능했다면, D-Deck는 6~8m까지도 중간 지지대 없이 설치된다. 건설 신기술명으로 ‘장경간이 가능한’이라는 표현이 들어간 것도 이 때문이다.

지지대 역할을 하는 거푸집과 동바리 시공이 줄어들기 때문에 공사비는 기존 거푸집 공법 대비 약 19%가 절감된다. 공사기간 역시 약 46% 단축된다. 또 하나 D-Deck의 강점은 친환경성으로, 기존 거푸집 공법 대비 이산화탄소 배출량을 84% 줄일 수 있다. 자재들을 모두 공장에서 제작하기 때문에 균일한 품질이 확보되고, 현장에서 시공 단계가 확 줄어들기 때문에 안전성 측면에서도 탁월하다.

내진 성능 특화 기둥 ES-Column

덕암테크(대표이사 박대곤)의 이노빌트 ES-Column은 냉간 성형한 각형 강관에 홀이 나있는 원형 강관을 삽입하고 그 안에 콘크리트를 충전하는 합성기둥이다. 각형 강관이 콘크리트 거푸집 역할을 하기에 별도의 거푸집 시공이 필요하지 않고, 콘크리트와 원형 강관의 합성 작용으로 인해 단면 대비 큰 하중을 지지할 수 있다.

특히 ES-Column은 내진성능이 강화된 내진 특화 기둥인데, 이는 충격치 70J*이상을 보증하는 포스코 내진강재(SN강)로 제작되는 덕분이다. 또한, 고강도인 강재로 강관을 만들고 강관 내에 콘크리트를 충전하여 강관과 콘크리트의 역학적 상생관계를 구현하기 때문에, 예상치 못한 지진 하중에도 붕괴가 방지된다. 철골 기둥에 비해 훨씬 우수한 내화 성능도 빼놓을 수 없다. 철골 기둥은 화재에 취약한 단점을 보완하기 위해 구조물에 내화 성능을 지닌 재료로 뿜칠을 하거나 페인트칠을 해야하는데, 콘크리트와의 합성 작용을 이용한 ES-Column은 이런 시공 절차가 불필요하면서도 더 높은 내화성능을 지닌다. * Joule(줄) : 1N(뉴턴)의 힘으로 물체를 1m 이동시킬 때 필요한 에너지

건축물 하나에 들어가는 수많은 건설 자재 중, 그 기초이자 뼈대인 구조재의 중요성은 아무리 강조해도 지나치지 않다. 하지만 다 지어진 건물의 외관에서 구조재는 눈으로 확인하기 어렵고, 내외장재처럼 교체도 불가능하기에 처음부터 믿을 수 있는 자재로 시공되어야 한다. 때문에 포스코 스틸 100%로 제작되는 이노빌트는 시공자부터 사용자까지 신뢰하며 쓸 수 있는 건설 자재다. 더불어 전통 공법의 여러 한계를 극복하는 유연한 솔루션들은 건설 신기술로 속속 지정될 만큼 그 가치를 인정받고 있다.

※ 이노빌트 AU Beam 제작/시공 문의 : NI스틸 이승철 차장 (02-758-6683), D-Deck 제작/시공 문의 : NI스틸 홍순호 부장 (02-758-6760)

※ 이노빌트 ES-Column 제작/시공 문의 : 덕암테크 김기욱 전무 (02-563-1277)

초록 돔 지붕의 국회 본관 서측, 사무와 취재를 위해 마련된 국회 소통관

작년 12월 23일 준공식을 가진 국회 소통관은 최근 화제가 된 몇몇 기자회견으로 대중에 알려지기 시작한 곳이다. 2015년 설계공모를 내걸 때부터 공사를 진행하는 동안 꽤 오랜 시간 해당 프로젝트는 ‘국회 스마트워크센터 및 프레스센터’라는 쉬이 와닿지 않는 이름으로 불렸다. 정부부처가 세종시로 이전한 이후 행정부 직원이 국회의사당에 와서 대기하거나 업무할 공간이 필요하고(스마트워크센터) 기자와 언론사가 계속 늘어나 기자실이 부족해(프레스센터) 이를 위한 해결책으로 사업을 시작했다. 한국개발연구원의 2014년도 사업계획 적정성 검토 보고서에 따르면 행정부 대기실 역할을 하는 공간이 확보되므로 국회와 정부 간 업무효율성이 증대되고 기자실 확대로 국회 관련 보도와 취재의 편의가 늘어난다는 기대가 있었다.

여의도동 1번지 국회는 약 33만m² 넓이의 부지에 본관을 비롯해 의원회관, 도서관, 의정관 등의 건물 12개가 들어서 있다. 모두가 아는 본관은 지하 1층, 지상 7층 건물로 1975년 문을 열었다. 초록빛의 반구를 덮어쓴 본관의 건축은 권위적인 외관과 설계과정의 이슈로 그간 비판을 받아왔다. 준공 당시 국내에서 가장 큰 건물이던 국회의사당은 안영배, 이광노 등 당시 건축계를 이끌던 건축가들 여럿에게 공동 설계를 맡겼고, 설계안을 본 정치인들이 미국과 유럽의 국회 건물처럼 돔을 올리라고 주문해 마지막에 돔을 올려 완성됐다. 정문을 통과해 잔디광장을 가로질러 걸어가야 마주하는, 거대한 열주(列柱)로 둘러싸인 건물은 1,000톤에 달하는 육중한 철골 돔이 아니더라도 위압적이고 웅장한 것이 사실이다.

층별로 각기 다른 성격의 상자가 틀어지며 쌓인 설계

한 세대가 넘는 시간이 흘러 국회와 국회 건물의 위상과 이미지도 예전과 같지 않다. 누구나 언제 어디서나 신문고를 울리는 모바일과 인터넷의 시대. 그렇다면 낡은 후생관을 철거하고 새로 들어설 건물의 개념은 어때야 할까? 이름부터 ‘소통’을 내세운 이번 건축물은 설계공모 당시 ‘스마트업무시설 및 언론시설로서 상징성’을 갖추면서도 ‘급변하는 사회 여건 변화에 반응할 수 있도록 가변적이고 융통성 있는 공간’을 지침으로 내걸었다. ‘커뮤니케이션’, ‘유연’, ‘가변’과 같은 키워드를 받아들면 축과 직선이라고는 없는 비정형 건축이 으레 따라오곤 하는 추세에도 불구하고, 당선작의 안은 다행히 일차원적이지 않았다.

‘현 국회의사당 단지의 정형적 기념비성(formal monumentality)을 존중’하기로 했다는 건축가의 선택은 간결한 정방형이었다. 이제껏 자리를 지켜온 기존 단지의 질서를 받아들인 현명한 해법으로 보인다. 지상 4층, 연면적 2만 4732m²의 규모의 낮고 넓은 이 건물은 사무공간과 기자실이라는 두 개의 확실한 프로그램이 처음부터 주어졌고 특별한 설비가 필요한 시설이 아니기에 구성 또한 단순하다. 2층이 프레스센터, 3층이 스마트워크센터다. 지하 1층은 주차장, 1층은 식당과 상점이 들어와있고 4층은 사무실이다. 층별로 기능을 나눈 것에 대해 ‘독립성을 유지해 공간 활용도와 업무의 효율성을 높이려고 했다’고 설명했다. 상자가 그대로 올라가기만 했다면 답답했을 텐데, 각각의 층이 약간씩 틀어져 포개져 있다. 넓적한 성냥갑 모양 상자를 비틀어가며 쌓아올린 모양새다. 자연스레 생긴 외부공간에 테라스를 만들어서 드나들기 좋게 했다. 이곳의 유리난간과 나무 데크의 재료와 시공이 모두 우수하고 깔끔한데 이 밖에도 창호와 겉면의 테라코타 패널 등 건물이 세련되게 마감된 점이 인상 깊다. 곳곳에 대화와 휴식이 가능한 공용공간이 크고 작게 있다. 건물 중앙으로 큰 중정을 두어 자연을 안으로 들였다. 이 중정 주변 4개의 코어가 기자, 행정부 직원, 일반 시민 등 사용자별 동선을 나눈다. 건물 어디서든 높은 개방감을 느낄 수 있다.

[Architect’s Pick : AU Beam, D-Deck, ES-Column]

평면과 공간 구성이 간단하고 넓은 국회소통관에는 포스코 이노빌트 AU Beam이 쓰였다. A자 모양의 상부 덮개 앵커와 하부 U자 모양 강판을 조립하고 내부에 콘크리트를 충전하는 방식의 합성보다. 구조가 슬림해 일반적인 콘크리트 보에 비해 강재보 춤이 두껍지 않고 결과적으로 높은 실내 층고 확보가 가능한 것이 큰 장점이다. ‘민주주의에 걸맞은 열린 장소’를 목표로 한 국회 소통관은 처음부터 공간적 융통성과 확장성을 염두에 둔, 시대와 사람들의 요구에 따라 유연하게 변화할 가능성이 높은 건물이다. 특정한 기능에 집중하기보다 오히려 별다른 개성 없는 잠재적인 공간을 표방한 것이다. 기둥과 벽이 적을수록 좋은 장스팬 설계에서 우려되는 것은 휨과 처짐인데 강성이 확보되는 AU Beam으로 문제를 해결했다. AU Beam은 또한 슬래브와 강재보 경계면에 스터드볼트를 현장 시공해야 하는 기존 방식에 비해 덮개형 강재앵커가 연결 역할을 하므로 시공이 훨씬 쉽기도 하다.

또 국회 소통관 건물 시공에서 최신기술 중 하나인 포스코의 D-Deck 공법(더블 리브 골형 강판과 역삼각형 래티스 거더를 이용한 장경간 데크 플레이트 공법)을 빼놓을 수 없다. 올해 1월 건설 신기술로 지정된 최신 공법으로 2개의 리브가 있는 거푸집용 데크와 2개의 상부 철선과 1개의 하부 철선으로 이루어진 역삼각형 거더가 사용된다. 골형 강판의 리브 사이 골에 거더가 거치되고, 하중을 이 거더와 추가로 배근하는 보강 철근이 지지하는 구조다. 용접 없이 래티스 거더를 리브 사이 턱 위에 올리기만 하는 간단한 시공으로 작업이 단순하고 장경간(長徑間, 보와 보 사이 간격을 넓게) 공사가 가능하다. 기존 후생관 옆 지상에 차가 많아 번잡하고 위험했는데 낡은 구건물을 철거하고 이번 소통관을 지으면서 넓고 쾌적한 지하주차장을 확보했다.

기존 H형강이나 RC(Reinforced Concrete, 철근콘크리트) 기둥에 비해 시공성과 내진성이 탁월한 ES-Column을 사용한 것도 특기할 만하다. 포스코 프리미엄 내진강인 SN강으로 제작된 ES-Column는, 각형 강관의 내부에 구멍이 있는 원형 강관을 삽입하고 그 구멍 안에 콘크리트를 채우는 합성기둥시스템으로 소요 강재량이 적은데 내진성능과 내화성능은 더 높다. 요컨대 국회소통관은 합성보를 비롯한 포스코 이노빌트 강건재를 전체적으로 적용해 현장 시공을 최소화하고 안정성과 완성도를 높이고 공기와 비용을 줄였다.

관공서 건물이 새로 지어지면 언제나 불거지는 비용 문제는 그다지 불거지지 않았다는 면에서 공사비를 꽤 절감했다는 것을 알 수 있다. 내외부로 열리고 뚫린 공간에서 코로나가 잠잠해진 이후 앞으로 일반 시민들의 활발한 이용도 기대해본다. 우리의 70년대를 담고 있는 국회 본관의 건축적 질서를 수용하면서도 ‘틈’이 있는, 성긴 공간을 만들어낸 국회 소통관의 건축은 최신 시공 기술을 만나 수려하게 완성됐다. <글=김나래 사진=송유섭>

얼마 전 신발을 사러 갔다. 원하던 디자인의 신발을 발견하고 직원에게 235mm 사이즈 제품을 요청했다. 그런데 이게 웬걸? 사이즈가 10mm 단위로만 나온다는 직원의 대답. 마음에 쏙 드는 디자인이었기에 아쉬움을 안고 240mm 제품을 신고 매장을 나섰다. 걸을 때마다 뒤꿈치가 빠지는 신발을 끌고 다니며 생각했다. ‘아, 235mm로 맞춤 제작해 신을 수 있다면 얼마나 좋을까!’

갑자기 웬 신발 이야기냐고 묻는다면 포스코와 동양에스텍(대표: 조남욱)이 함께 만드는 Pos-H가 건설 시장에서 이와 비슷한 고민을 해결해 주는 묘책이기 때문이라고 대답하겠다. 동양에스텍은 어떤 회사고, 포스코와 어떤 사이인지, Pos-H는 무엇인지 궁금하다면 지금, 이얼 탐방기 2편을 펼쳐보자!

l 포스코의 40년 지기 파트너, 동양에스텍

동양에스텍 대전 공장에 들어서자마자 건물 외벽에 붙은 두 개의 간판이 눈길을 사로잡았다. 반짝반짝한 <INNOVILT Alliance> 현판 옆에 세월의 흔적이 느껴지는 <포스코 가공센터> 팻말이 듬직하게 붙어있었다. 동양에스텍과 포스코, 보통 사이가 아닌 게 분명하다! 둘 사이에 어떤 스토리가 있는 건지 동양에스텍 대전공장 SS(Steel Structure)사업부 총괄을 맡고 있는 이행재 부장과 동양에스텍 마케팅그룹판매팀 곽진영 팀장, 포스코 강건재마케팅실 강한조 차장을 만나 이야기를 들어보기로 했다.

1981년 설립한 동양에스텍은 포스코가 생산하는 철강 소재를 절단, 가공하여 판매하는 공식 가공센터다. 약 100명의 직원이 대전사업부를 포함해 포항에 있는 2개의 공장과 서울사무소에서 일하고 있다. 포스코의 가공센터로서 국내 철강업계에서 이름을 알린 동양에스텍. 올해 초에는 포스코 이노빌트 얼라이언스로 선정되며 포스코와의 파트너십을 더욱 공고히 하고 있다. 동양에스텍이 이노빌트 얼라이언스에 합류하게 된 계기는 바로 Pos-H! Pos-H는 간단히 말해 건축물의 뼈대로 쓰이는 강건재인 BH(Built-up H) 형강이다. 기존 ‘표준화’ 형강 시장의 한계를 깨기 위해, 고객 ‘맞춤형’ 형강을 포스코가 파트너사와 함께 내놓은 것.

기존 RH(Rolled H) 형강이 기성복처럼 정해진 규격의 제품만 생산 가능하다면, BH 형강인 Pos-H는 고객이 요구하는 사이즈 그대로 강재를 절단, 용접하여 제작한다. Pos-H에 대해서는 포스코 뉴스룸 <강건재 백과사전>을 참고하면 이해에 도움이 될 것이다. ☞ 강철로 만든 건물 뼈대, 강하기만 할까?

▲동양에스텍에서 발견한 Pos-H 모형

동양에스텍은 2015년부터 포스코의 Pos-H 연구 개발 과정에 참여했다. ‘가공센터’에서 ‘신제품 개발, 생산 파트너’로 양사의 협력 수준이 한 단계 업그레이드되는 순간이었다. 동양에스텍 곽진영 팀장은 “우리에게는 Pos-H와 이노빌트 얼라이언스가 돌파구였다”라고 높이 평가했다. 그는 “이전까지는 포스코에서 철강 소재를 받아 단순 가공 유통하는 게 우리의 주요 사업이었다. 그런데 최근 중국발 소재가 국내 철강 시장에 교란을 가져오고, 경쟁 업체마저 늘던 차에 Pos-H와 이노빌트 얼라이언스라는 돌파구가 생겨 매출 증대와 고객 신뢰도 상승 등에 큰 도움이 됐다”라고 말했다.

동양에스텍은 Pos-H 생산을 위해 공장 개조, 기계 도입 등 과감한 설비 투자를 단행했다. 포스코 역시 동양에스텍의 투자가 성과를 볼 수 있도록 기술 연구 지원을 아끼지 않았다. 포스코 강한조 차장은 동양에스텍과의 협업에 관해 이렇게 설명했다. “건설사에 Pos-H를 제안할 때, 포스코와 동양에스텍, 설계엔지니어링 사무소가 함께 다닙니다. 삼자가 힘을 합치는 것이죠. Pos-H는 기존 RH 형강 대비 경제성, 납기, 생산성이 우수합니다. 이러한 장점이 알려지면서 RH 형강이 주를 이루고 있는 보수적인 건설 시장에 Pos-H 공급이 점진적으로 확대되고 있는 추세입니다.”

l 원가 절감은 물론 내구성까지 믿고 쓸 수 있는 Pos-H

Pos-H의 가장 큰 장점은 경량화를 통한 원가 절감이다. Pos-H는 RH 형강 대비 15~20% 상당의 강재량 절감이 가능하다. 예를 들어 RH 형강이 100톤 필요한 현장에 Pos-H가 투입된다면 85톤으로 튼튼한 건물을 지을 수 있다는 이야기. 동양에스텍 이행재 부장이 설명을 보탰다. “이전에는 RH 형강의 규격에 맞게 건축물을 설계해야 했다면, Pos-H를 사용할 경우 원하는 설계에 맞춰 형강 디자인을 주문 제작할 수 있습니다. 예를 들어 형강 높이가 850mm면 충분한 현장이 있다고 가정해봅시다. RH 형강의 경우 규격이 900mm로 정해져 있으니 과설계를 해서 900mm짜리를 써야 한다면 Pos-H는 850mm로 맞춤 제작이 가능합니다. 이런 식으로 자재 경량화를 통한 원가 절감이 가능한 것이죠.”

▲동양에스텍은 Pos-H 생산 공정의 핵심 단계인 용접 단계에 자동화 시스템을 도입해 안정된 품질을 얻고 있다.

맞춤 제작, 경량화, 원가 절감이 가능한 Pos-H, 안전성은 어떨까? Pos-H는 용접해서 만드는 거다 보니 용접 부분이 취약할 것 같다는 생각이 들었다. 고개를 갸우뚱하는 에디터에게 포스코 강한조 차장이 명쾌한 대답을 내놓았다. “포스코와 동양에스텍, RIST(포항산업과학연구원)가 반 년 이상 연구한 결과 Pos-H는 RH 형강 대비 최소한 동등하거나 우수한 성능을 갖춘 것으로 나타났습니다. Pos-H를 위아래로 쭉 당기면 대게 용접부가 파단이 날 거라고 생각하는데 수차례 고강도의 테스트를 거친 결과 용접부가 아닌 중간 부분이 끊어졌습니다. 그만큼 용접부는 강합니다” 그의 목소리에 자신감이 묻어났다.

이토록 매력적인 Pos-H, 그렇다면 건축 구조물의 전통적 소재인 철근콘크리트와 비교했을 땐 어떨까? 이행재 부장은 철근콘크리트 대비 Pos-H의 강점을 세 가지로 요약했다. 첫째는 친환경성이다. 재활용이 불가능한 콘크리트에 비해 Pos-H의 원재료인 철은 무한대로 재사용이 가능하다. 둘째는 경제성이다. 철근콘크리트 공법은 공정 단계가 복잡하고, 공사 기간이 길다는 단점이 있다. 그만큼 비용이 증가하는 건 당연지사. 이에 비해 Pos-H는 빠른 생산과 납기가 가능해 보다 경제적이다. 셋째는 내진에 강하다는 점이다. 동양에스텍이 생산하는 Pos-H의 재료는 포스코의 내진용 강재(SN355, HSA500)다. 포스코가 오랜 연구와 테스트 끝에 만든 내진용 강재가 원자재이니 더 이상의 설명은 생략하겠다.

l 이노빌트 Pos-H, 이렇게 꼼꼼하게 만들어지더라고요!

공장에선 Pos-H 제작이 한창이었다. 천장에 설치된 여러 대의 크레인이 거대한 강판을 쉴 새 없이 옮기며 제작 공정을 이어갔다. 크레인의 움직임에 따라 시선을 이동하니 POSCO 마크가 찍힌 거대한 강판은 어느새 건축물을 든든히 지탱하는 Pos-H로 탈바꿈되어 있었다.

Pos-H 제작 공정은 크게 7단계로 나뉜다. 포스코에서 고품질의 열연재 혹은 후판이 입고되면 고객사가 주문한 규격에 맞게 소재를 절단한다. 절단한 소재를 H 모양으로 조립하고 단단하게 용접한 뒤 교정을 실시한다. 그리고 완성된 제품의 길이와 용접부에 대한 검사를 수행한다. 백문이 불여일견. Pos-H의 제작 공정을 보다 생생하게 느끼고 싶다면 아래 영상을 통해 확인해보자.

이렇게 생산된 제품은 건설 현장으로 가기 전, 2차 가공 업체로 판매된다. 2차 가공 업체에서는 동양에스텍이 생산한 Pos-H를 현장에서 설치할 수 있게끔 홀 가공을 하거나 페인트칠을 하고 소부재(부자재)를 부착하는 등의 내화 및 보강 작업을 한다. 그렇게 완성된 Pos-H는 우리 주변의 교량, 공장, 빌딩 등 건축물의 뼈대로 사용된다.

l 믿고 맡길 수 있는 동양에스텍

왜 동양에스텍인가? 동양에스텍이 경쟁 업체보다 제품/기술력 부분에 있어 우수한 점을 꼽자면 우선 원자재가 100% 포스코 제품이라는 것이다. 이노빌트 얼라이언스의 아이덴티티가 바로 이런 점. 이행재 부장은 타사 제품 특히 수입재는 전혀 사용하지 않는다고 단호히 못 박았다. 실제로 이 부분이 고객들이 동양에스텍을 가장 신뢰하는 부분이라고 한다. 곽진영 팀장은 동양에스텍의 장점에 대해 이렇게 정리했다. “동양에스텍은 포스코의 이노빌트 얼라이언스입니다. 믿고 맡길 수 있는 회사라는 말이죠. 원자재부터 생산, 검수, 2차 가공, 납품까지 원스톱 솔루션을 제공하고 혹여라도 제품에 문제가 생길 경우 사후 관리까지 책임지고 있습니다. 그러나 현재까지 문제가 발생한 경우는 단 한 건도 없었습니다.”

포스코는 동양에스텍에 원활한 원자재 공급으로, 동양에스텍은 넉넉한 재고 보유로 협력하고 있다. 이행재 부장의 말에 따르면 약 3만 톤의 상시 재고를 보유하고 있다고. 보통 월 2만 톤을 판매하고 있으니 3만 톤의 재고를 보유하고 있다는 건 월 판매량의 1.5배 물량을 확보하고 있는 셈이다. 그는 “이노빌트 얼라이언스 협력사로서 Pos-H를 안정적으로 생산 및 공급할 수 있도록 재고를 많이 비축해 놓는 것입니다. 넉넉한 재고 덕에 다양한 규격의 제품을 신속하게 생산할 수 있습니다”라고 말을 맺었다.

인터뷰를 마치고 노트에 ‘신뢰★’라는 두 글자를 적었다. 단어 주위에 동그라미를 치고 별표를 달았다. 포스코와의 이노빌트 얼라이언스를 통해 동양에스텍이 고객들로부터 얻은 신뢰. 40년 지기 가공센터와 신제품을 개발하고 시장에 진출한 포스코가 보여준 신뢰. 포스코 스틸로 꼼꼼하게 만들어 믿고 쓸 수 있는 건축 구조재 Pos-H까지. Pos-H라는 튼튼한 제품과 굳건한 신뢰를 바탕으로 이노빌트 얼라이언스라는 새로운 도약점에 선 두 회사의 앞으로의 40년이 기대된다.

공간이 커질수록 설계는 세밀해야하니까, 남다른 구조 솔루션 ‘PoSPACEs’

이에스건축구조엔지니어링(대표이사 황보석)의 이노빌트 PoSPACEs(포스페이스)는 포스코 철강솔루션연구소와 포스코건설, 이에스건축구조엔지니어링이 공동으로 개발해 상용화한 비정형 구조 시스템이다. 일반 커튼월 구조로는 구현하기 어려운 곡선 외장이나 개방감 있는 대공간 지붕, 파사드를 미려하게 마감할 수 있는 최적의 솔루션으로 주목받고 있다.

PoSPACEs는 포스코의 건축 전용 강재 HSA(High performance Steel for Architecture)로 제작한 노드(Node)에 건축가가 원하는 사이즈의 부재를 용접 접합해 제작한다. 중심에 노드를 두고 프레임이 되는 부재들이 뻗쳐 나가는 모양이다. 이때 노드에 용접하는 모든 부재의 각도를 세밀하게 다변 설계할 수 있어, 서울식물원처럼 대공간의 지붕이나 벽을 유리로 마감할 경우 PoSPACEs를 적용하면 획일적인 구성을 탈피한 탁월하고 남다른 곡선 디자인 구현이 가능하다.

서울식물원의 외장 커튼월과 같이 배부른 원통쉘 형태는 단순해 보이지만 기술적으로는 모든 프레임의 연결 각도가 달라 제작과 시공의 난이도가 높다. 또 커튼월은 프레임 설치 후 그 사이사이에 최종 마감재인 유리를 설치해야 하고, 유리를 오차 없이 가공하기 위해 프레임 설치 뒤 부재를 모두 실측하는 작업도 필요하다. 하지만 이노빌트 PoSPACEs는 전용 설계 프로그램을 통한 정확한 설계 제작이 이뤄지기 때문에 부재 실측 없이 유리를 제작할 수 있고 PoSPACEs 자체도 공장에서 완전히 맞춤 제작돼 현장에서는 조립만 하면 되기에, 시공 기간과 공사비 절감 효과가 탁월하다.

건축가의 요구에 따라, 두 가지 타입으로 제작 가능

PoSPACEs는 건축가가 원하는 설계 디자인에 따라 두 가지 타입으로 제작될 수 있다. 노드에 접합하는 부재의 각도가 10° 이하로 작을 경우에는 60mm 이상의 후판을 절단하여 노드를 제작하는데, 이때 노드가 별 모양이기 때문에 ‘Star Type’ 이라고 한다. 별 모양 사이사이에 부재를 용접 접합하는 방식이다. 노드의 소재는 포스코의 HSA500(High performance Steel for Architecture 500)이며, Star Type 부재의 단면 사이즈는 최대 250mm까지 적용 가능하다.

또 다른 타입은 서울식물원에 시공된 ‘Ball Type’이다. 접합하는 부재의 각도가 10°이상으로 클 경우에 이 타입을 사용한다. 노드 소재는 포스코의 HSA500/600이며, 냉각 프레스 성형을 통해 동그란 모양으로 제작한다. Ball Type은 부재의 각도를 10°이상 크게 적용할 수 있으면서, 부재 단면 사이즈는 최대 600mm까지 적용 가능해 더 역동적인 곡률을 표현하기에 적합하다. 또한 노드인 Ball의 속이 비워져 있는 형태로 개발되어, 속이 꽉 채워진 유사 형태의 타 제품 대비 노드 중량을 절반가량 낮추는 강점과 함께 거의 모든 곡면을 실현할 수 있다.

구조 성능은 더 강하게, 하지만 더 가볍게 짓는다

대공간 스페이스 프레임 구조는 트러스 형태의 2-Layer(더블레이어)를 취하는 경우가 많다. 중간 기둥 없이 부재들끼리 하중을 전달하며 구조체를 지지하기 때문에 구조적으로 더 견고한 2-Layer을 따르게 된다. 서울식물원의 경우에도 기존에는 노드와 부재의 접합을 힌지 접합(Hinge Connection, 경첩 접합)으로 한  2-Layer 스페이스 프레임으로 설계되었다. 2-Layer에서 곡면을 형성해야 했기에 부재끼리의 연결이 복잡하고 개방감이 저하될 수밖에 없었다. 또 이 경우 노드 부분은 주물로 제작되어 제작 기간이 길고, 노드와 프레임 자체의 중량도 크기에 시공이 어렵고 시공비도 높아지게 된다.

이에 반해 PoSPACEs는 부재가 외력에 의해 휘어질 수 있는 힌지 접합이 아닌 노드와 부재를 완전히 용접하는 모멘트 접합(Moment Connection) 방식으로 제작된다. 때문에 부재가 변형되거나 휘어지는 힘에 저항할 수 있어, 1-Layer 프레임으로도 곡면 구성이 충분히 가능하다. 이로써 구조적인 안정감과 함께 2-Layer와는 비교할 수 없는 개방감이 주어지는데, 이는 PoSPACEs의 부재들을 연결하는 노드 부분이 포스코의 고강도강 HSA로 제작되는 덕분이다. HSA는 강종에 따라 인장강도를 500MPa 이상 보증하면서 굽힘과 용접 시 변형 발생은 최소화한다. 특히 PoSPACEs Ball Type의 경우에는 노드 중량을 획기적으로 줄여, 구조 성능은 강하게 유지하는 동시에 훨씬 더 가벼운 건축물을 지을 수 있게 된다.

실제로 서울식물원의 경우, 포스코인터내셔널이 제안한 솔루션을 통해 기존 2-Layer 구조에서 PoSPACEs를 적용한 1-Layer로 구조 변경을 거쳤다. 덕분에 기존안 대비 상당량의 강재량과 시공기간이 절감되었으며, 포스코인터내셔널은 솔루션 제안부터 설계, PoSPACEs 제작, 시공 전 과정을 이에스건축구조엔지니어링과 함께 하면서 포스코그룹-이노빌트 얼라이언스의 시너지를 톡톡히 보여줬다.

이노빌트 PoSPACEs는 서울식물원, 대구은행 본점 등에 적용되어 건축물 내부에서도 하늘 바로 아래 있는 듯이 탁 트인 공간을 선사하고 있다. 이용자에게는 남다른 미학적 즐거움을, 건축가와 시공사에는 더 경제적이고 뛰어난 성능을 보장하는 PoSPACEs. 앞으로 더 많은 건축물의 구조 솔루션으로 활약하게 될 것이다.

※ 이노빌트 PoSPACEs 제작/시공 문의 : 이에스건축구조엔지니어링 황보석 대표 (02-579-9371)

서울의 새로운 명소, 서울식물원

산이 많이 있지만 실내에서 초록을 느낄 공간은 부족했던 서울에 드디어 대형 식물원이 생겼다. 오랜 시간 공들여 만든 서울식물원이다. 서울시는 2008년 국제현상공모를 통해 삼우종합건축사사무소의 워터프런트 계획안을 당선작으로 선정하고 2013년 조성계획을 발표한 후 2018년 10월 일반 시민에게 일부 시설을 개방하고 2019년 5월 정식 개장했다. 그리고 지난 5월 6일, 코로나19 확산 방지를 위한 사회적 거리두기 지침에 따라 약 두 달간 휴관한 서울식물원이 운영을 재개했다. 그간 식물원에 들쥐가 나타나거나 몇몇 나무가 몸살을 앓거나 하는 작은 문제가 생기기도 했지만 대체로 순탄하게 운영되고 있다. 특히 그간 공공건물에서 기대하기 힘들었던 온실의 아름답고 독특한 생김새로, 임시 개관부터 줄곧 예상을 훨씬 웃도는 인원이 몰리고 만족도도 높은 이른바 핫스폿으로 자리 잡았다. 서울식물원을 봄볕 따뜻한 날 찾았다.

이국적 경험 가능한 유리 온실

서울식물원은 크게 열린숲, 주제원, 호수원, 습지원으로 구성돼있는데 이 중 주제원의 주제정원과 온실이 핵심이다. 온실에 들어가자마자 떨어지는 물줄기가 눈과 귀를 자극하고 커다란 고무나무와 인도 보리수가 주위를 환기시킨다. 낯선 공간에 들어온 느낌을 강하게 받으며 이끌리듯 걷다 보면 열대에서 만날 수 있는 식물들을 하나하나 마주친다. 빅토리아수련이 둥둥 떠있는 연못도 초입에 있는데 많은 사람들이 이 앞에서 사진을 찍거나 대화를 하고 있었다. 자연스럽게 이어지는 유선형 스카이워크를 걸어 올라가며 다양한 식물을 발견하는 일이 즐겁다.

계획부터 완공까지 철저하게 컴퓨터로 매만진 ‘인공적’이고 ‘미래적’인 비정형의 공간을 사람들이 마치 산을 오르듯 이리저리 산책한다는 사실이 새삼 재미있다. 완만한 경사의 다리를 건너다보면 어느새 2층에 다다르는데, 위에서 온실 공간을 전체적으로 볼 수 있기도 하지만 그보다 시간이 흘러 나무가 더 자라면 이 다리에 서서 코앞의 잎사귀와 꽃을 볼 수 있을 것이라는 기대가 든다. 건축가도 그것을 의도했다. 열대의 도시를 지나 지중해에서 빼놓을 수 없는 올리브나무와 커다랗게 우뚝 선 모습이 저마다의 상상을 불러일으키는 어린왕자 속 바오밥나무를 구경하다 보면 출구로 나오게 된다.

건물은 배경, 식물이 주인공

▲ 이미치 출처= 서울식물원 홈페이지

온실은 투명한 철골 건물인데 흔한 돔 형태가 아니라 오히려 정수리가 오목하고 주변으로 갈수록 높아지는 그릇 모양이다. 중앙에 희귀하고 커다란 식물을 배치하게 마련인 돔 스타일을 벗어나 공간을 보다 전체적으로 활용할 수 있게 가장자리의 층고를 높였다. 곳곳에 눈길을 끄는 식물을 분산해 배치했다. 지름이 100m, 높이는 28m에 이르니 규모가 워낙 커서 12개의 도시로 구성하고 스카이워크를 올라가는 식으로 동선을 제시하지 않을 수 없었을 것이다. 그럼에도 분산형 설계와 레이아웃으로 보다 풍부하고 입체적인 경험이 가능해졌다. 이 거대한 유리 건물을 흰색 철골 10개가 바깥에서 붙잡는 구조다.

[Architect’s Pick : 이노빌트 PoSPACEs]

설계를 맡은 더시스템랩의 김찬중소장은 메인 구조체인 철 기둥에만 시선을 집중시키고 다른 요소가 되도록 눈에 띄지 않게 만들고 싶었다고 한다. 흰 기둥보다 가까이에서 관람객이 접하게 되는 온실 외벽을 보면 이러한 의도가 읽힌다. 삼각형과 역삼각형이 반복하며 교차하는 폴리곤이 건물 전체를 이루고 있는데 존재감을 드러내지 않는다. 3,180개의 삼각 창으로 둥그런 외벽을 완벽하게 구현하기 위해 크기와 모양이 조금씩 다르고 일부는 개폐가 가능해 환기를 돕는다. 무려 5,654m²의 넓이에 달하는 유리 외벽에 쓰인 것은 포스코 이노빌트 라인업 중 하나인 PoSPACEs(포스페이스)로 기존 자재로는 어려웠던 대규모 비정형 커튼월에 적합한 고성능 제품이다.

건물을 멀리서 보면 흐릿한 유리의 실루엣만 보이기를 원했던 김찬중소장은 PoSPACEs(포스페이스)에 대해 “꽤 복잡한 프로파일을 일일이 지정했는데 말끔히 정밀제작할 수 있었고, 공장에서 생산을 완전히 마치고 현장에서 조립만 했기에 시간과 비용을 절약할 수 있었다”고 밝혔다. 수천 개의 유리면이 3차원으로 미세하게 꺾이면서 모여서 둥그런 하나의 대공간을 만들어내기에, 건축가의 계산대로 정확하게 맞아떨어지는 자재를 신중하게 골랐다. 위아래로 다양하게 변하는 각도에 면밀히 대응하는 부재로 이노빌트 PoSPACEs가 거의 유일한 대안이었다. 중심에서 여러 방향으로 팔이 뻗어나가는 Ball Type의 포스페이스를 유리 외벽 전체적으로 적용했다. 또한 포스코의 건축용 고강도 강재 HSA(High performance Steel for Architecture)를 사용, 경량화가 가능해 가늘고 가벼운 느낌을 표현할 수 있었다.

식물원은 동물원보다 편안하다. 식물과 사람이 평등한 공간이다. 관람객은 휴식과 여가를 얻고, 식물은 잘 자라야 한다. 식물을보존하고 연구하는 기관이기도 하다. 서울식물원 안의 풀과 나무는 여닫히는 삼각 유리창으로 들어오는 빛과 바람과 물기를 맞으며 오랜 시간 살아갈 것이다. 개장한지 이제 일 년 남짓인 서울식물원의 성취를 평가하긴 아직 이르지만 새로운 대공간 구조 시스템의 가능성을 보여준 건축 자재는 확실히 하나의 혁신으로 보인다. <글=김나래 사진=송유섭>