1.1. 연구의 배경 및 목적

1970년대 이후 급속한 도시화로 인한 주거문제를 해결하 기 위해 등장한 공동주택은 국민의 60% 이상이 살고있는 우 리나라의 대표적인 주거형태이다. 1990년 이후 주택 200만호 건설 정책등 으로 공동주택이 대량 공급되었으며, 완공 후 15 년이 지나 리모델링이 가능한 공동주택의 세대수는 2013년 기준 전국적으로 440만호 이상에 이르고 있다(^{최재필 2016}).

노후 공동주택의 주차장 부족 현상은 심화 되어 왔으며, 1990년대 이후 건설된 1기 신도시공동주택 단지도 현행 법정 주차대수를 충족하지 못하고 있다.

기존 건축물을 증축할 경우 기초의 구조적 안전성 확보는 매우 중요하다. 지하 수직방향 공사의 경우 작업 공간이 협소 하기 때문에 안전성, 환경성 및 시공성이 우수한 공법을 적용 해야 한다. 도심지 공사는 소음과 진동이 작은 공법과 장비의 사용도 필수적이다. 대표적인 기초보강 공법으로는 Micro Pile 공법, Screw Anchor Pile(이하 SAP)공법, Helical Pile 공 법등이 있다. Micro Pile 공법은 지중에 소정의 깊이까지 천공 후 그라우팅을 하는 소구경 현장타설 말뚝공법이다. Helical Pile 공법은 파일을 유압모터로 회전시켜 관입함으로써 천공 이 불필요하다. SAP공법은 천공과 설치를 동시에 진행하여 공정이 단순한 장점을 가지고 있다.

이 연구는 지하주차장 확대 공사에 필요한 기초보강 공법 의 선정에 영향을 미치는 요인을 분석하고, 영향요인의 가중 치를 산정하여 기초보강공법의 적용성을 분석할 목적으로 수 행되었다.

1.2. 연구의 범위 및 방법

이 연구는 공동주택의 주차장확대방식 가운데 지하수직 및 지하수평 확대방식에 적용하는 기초보강공법으로 범위를 한 정하였으며, 거주자가 전면이주 하고 공사하는 것으로 가정 하였다. 기존문헌, 시공회사와 감리회사의 실무자와 보수보 강업체 담당자를 대상으로 설문조사와 면담조사를 통해 Micro Pile 공법, SAP공법, Helical Pile 공법을 대상으로 그 적 용성을 비교 분석 하였다.

연구의 방법 및 절차는 다음과 같다.

첫째, 문헌 및 사례조사를 통해 공동주택의 주차장 확대 공 사에 적용가능한 기초보강공법을 조사하였다.

둘째, 기초보강공법의 적용성에 영향을 미치는 요인을 도 출하였고, 영향요인의 중요도를 산정하였다.

셋째, 사례적용을 통해 기초보강공법의 적용성을 비교 분 석하였다.

2.1. 주차장 확대 유형

노후 공동주택의 주차장 확대방식은 크게 지하 수평 및 수 직 확대, 필로티 확대, 지상데크 확대, 별동 확대 방식등으로 나눌 수 있다. ^{황경진(2007)}은 Table 1 같이 공동주택의 주차 장 확대 유형별 특징을 제시하였다.

2.2. 주차장 확대 사례

사례조사 공동주택의 대부분은 여유부지 확보 목적으로 별 동 확대방식 보다 동과동 사이에 지하 수직 또는 수평 확대 방 식을 선택하고 있다. Table 2는 노후 공동주택의 주차장 확대 사례를 조사한 것이다.

공동주택 단지의 규모, 기존 주차장의 규모 등 다양한 단지 조건을 고려하여 기존의 주차장을 수평, 수직으로 확대하는 방식이나 대지의 단차를 고려한 필로티 방식과 데크 방식의 혼합, 데크 방식과 지하수평 및 수직 확대 방식 혼합등 다양한 확대 사례도 있다.

2.3. 기초보강공법 유형

기초의 보수보강에 활용되는 공법은 주입재를 이용한 그라 우팅 공법과 소구경 현장타설 말뚝공법으로 대별된다. 주차 장 확대 공사 시 기존의 지하주차장을 수직 또는 수평으로 확 대할 경우 협소한 작업공간을 고려하여 대부분 소구경 현장 타설 말뚝공법을 채용하고 있다. 복잡하고 한정된 공간의 도 심지에서 적용 가능한 기초보강공법은 일반적인 말뚝공법과 달리 시공 시 소음과 진동이 적고 소형 장비 사용이 필수적이 다. 노후 공동주택의 리모델링 공사에 적용가능한 대표적인 기초보강 공법으로는 Micro Pile 공법, SAP 공법, Helical Pile 공법이 있다.

^{김현수(2015)}는 공동주택 수직증축 시 적용가능한 기초보 강공법들의 개념 및 기술을 분석하였다. Table 3은 김현수 (2015)의 자료를 바탕으로 기초보강공법들의 특징을 정리한 것이다.

Table 3

Foundation reinforcement method

	Micro pile method	Helical pile method	Screw anchor method
Concept
Construct ability	- Pile length is unlimited - The construction period is long - The process is complicated	- Pile length is unlimited - The process is simple	- Construction up to 50m - The process is simple
Environmental	- Vulnerable to noise, vibration and scattered dust	- Very little noise, vibration and scattered dust	- Very little noise, vibration and scattered dust
Structural safety	- Stress interference with existing pile with diameter of around 200mm	- Pile head support method quality test result 60ton - Less interference with existing piles	- Less interference with existing piles
Corrosion	- Consider corrosion thickness 1mm/ 100yr - Corrosion-resistant retention of inside and outside grout	- Consider corrosion thickness 1mm/100yr	- Does not consider corrosion thickness - Corrosion-resistant retaining grout around the pile
Applicability	- Applicable in soft ground, bedrock and rock - Due to the grouting, it is difficult to construct the ground with small pore size	- Soft ground can be applied - The boulder stone layer under the ground can be constructed after separate drilling	- Soft ground can be applied - Site conditions are not significantly affected
Workload per day	100～150 m	250～400 m	150～200 m

마이크로파일공법은 공동주택 리모델링 공사 시 주로 활용 되고 있다. 헬리컬파일공법은 일반건축물에 적용된 사례가 있으나 공동주택 리모델링 공사에 실제로 적용된 사례는 아 직 없다. SAP공법은 한 곳의 리모델링 사례에 적용되었는데 주동의 수평 증축부와 주동 하부 증측부에 적용되었다. Table 4는 Table 2의 사례에 사용된 기초보강공법이다.

2.4. 기존 연구 고찰

오승준(1999)은 사전검토단계에서 제한조건 분석에 의한 지하 합성벽 공법의 현장 적용성 평가에 관한 연구에서 계획 단계에서 흙막이 공사의 지하합성벽 구조 공법 적용 시 영향 을 미치는 제한조건 분석을 통해 공법 적용성 및 평가방법을 제시하였다. 정경진(2004)은 지하공사 지식기반 적정공법 선 정을 위한 프로세스에 관한 연구에서 지하공사를 대상으로 적정공법 선정을 위한 프로세스 및 개념적 모델을 제시하기 위해 지하공사의 특성 및 제한조건을 분석하여 토질의 특성, 안전성, 시공성, 경제성등을 고려한 적정 공법 선정 프로세스 를 제시하였다. ^{윤여완(2001)}은 리스크 요인분석을 통한 건축 공법선정에 관한 연구를 위해 공법 선정에 필요한 현장요건 및 건축주의 요구사항과 공법이 가지는 리스크를 분석하여 최적 공법을 선정하기 위한 과정을 제안하였다. 노영창(2007) 은 거주중 공동주택의 지하주차장 확대를 위한 흙막이 공법 선정연구에서 흙막이 공법 선정 영향요인을 분석하여 AHP기 법을 통해 영향요인의 우선순위를 도출하고 공법의 적용성을 평가하였다. ^{천봉호(2004)}는 적정 말뚝공법 선정연구에서 공 법 계획 및 검토 단계에서 활용할 수 있는 ‘말뚝 공법 선정을 위한 신경망 모델’을 개발하였다. ^{김현수(2015)}는 공동주택 수직증축 시 기초보강공법별 사업성 분석을 위해 세 가지 기 초보강공법의 특징을 분석하고 공법별 비용수익을 산출하여 경제적인 공법선정방안을 제시하였다.

흙막이공법 등의 적용성에 관한 연구가 몇 차례 수행되었 고, 공동주택 리모델링 공사에 적용가능한 공법의 적용성에 관한 연구도 일부 수행되었다. 주차장 확대 방식에 관한 연구 가 일부 수행되었으나, 기초보강공법의 적용성에 관한 연구 는 없다. 노후 공동주택 단지들이 주차공간을 확보하기 위해 서는 지하주차장의 확대가 필수적이며. 협소한 지하공간에서 적용가능한 기초보강공법을 선정하기 위해서는 현장여건을 비롯한 환경성, 시공성, 경제성 등을 비교 분석할 필요가 있다.

3.1. 영향요인 분석

3.2. 기초보강공법의 적용성 분석

기초보강공법의 적용성을 확인하기 위해 실무담당자를 대 상으로 설문조사를 실시하였으며, 그 결과는 Table 13과 같다. 시공성 측면에서는 SAP공법이 지반조건에서 우수하고, 마이 크로파일 공법은 보통이며, 헬리컬 파일 공법은 지반조건에 서 타 공법에 비해 불리한 것으로 나타났다. 현장여건 측면에 서는 SAP공법이 가장 우수하게 나타났으며, 환경성 측면에 서는 3가지 기초보강공법 모두 소음, 진동, 비산먼지에 대해 우수한 것으로 나타났다. 경제성 측면에서는 마이크로파일 공법과 SAP 공법이 상대적으로 우수한 것으로 나타났는데, 그 이유는 헬리컬파일 공법이 일일 작업량이 적어 공사기간 이 늘어나기 때문이다.

3.3. 기초보강공법 적용

지하주차장 확대 공사의 기초보강공법은 4단계 과정을 통 하여 적용된다.Table 12Table 13

Fig. 1은 기초보강공법 선정 흐름도를 나타낸 것이다.

Fig. 1

Procedure for selection of foundation reinforcement method