(주)부시똘 퍼즐쏘일, 지속적인 기술개발을 통해 지반보강 영역을 확대하는 퍼즐쏘일

[한국미디어뉴스통신=김승현 기자] ‘㈜부시똘’ 퍼즐쏘일 테크놀로지 김갑부 대표

인간은 생활에 필요한 욕구를 충족시키기 위해 자연환경을 효과적으로 변화시키고 필요한 구조물을 건설한다. 그중 토목 기술은 대규모 구조물을 짓는 데 가장 중요한 기초공사가 된다. 토질의 분석하고 자연물의 측량과 같은 토목 기술은 구조물 안전과 가장 밀접한 관계를 가지고 있으며 자연친화적 공법이라면 그 기술력 또한 상당히 요구된다. 

국내에는 ‘㈜부시똘’(김갑부 대표)이 선보인 신기술 지반보강 및 개량 기술 ‘퍼즐쏘일’이 화제가 되고 있다. 크기별로 생산된 쇄석골재를 혼합시켜 큰 알갱이와 작은 알갱이가 마치 퍼즐(Puzzle)처럼 맞물리도록 수치적으로 제어해 치환형태로 지반을 개량하는 원리인 ‘퍼즐쏘일’은 큰 알갱이 사이마다 들어간 작은 알갱이들이 각각의 접촉면을 확대해 내부마찰각을 증폭시키고 맞물림에 의한 구속력을 유발시키는 것이다. 김갑부 대표는 “골재의 입도 분포를 조절해 질서를 부여하고 맞물림 현상이 연속적으로 나타나도록(Jamming) 만들어 무질서한 골재의 배합비를 조절해, 맞물려 접촉하는 질서를 부여하는 기술을 개발했다. 골재의 맞물림을 잘 설계하면 지반의 단단함(지지력)이 10배 이상 높아진다”고 말한다.

‘퍼즐쏘일’공법은 친환경적이면서 낮은 가격에 짧은 공사기간으로 여러 현장에 반영되어 고객들로부터 많은 호응을 얻고 있다. 지금까지 지반보강 공사에서는 인공물체를 혼합하는 공법을 주로 사용했다. 땅속에 그라우팅(시멘트 페이스트 액상으로 집어넣어 시간이 지나면 굳는 물체)을 주입하거나, 콘크리트 블록을 이용해 지반을 보강하는 공법으로 그라우팅, 팽이공법, 말뚝공법 등과 비교해 보면, 퍼즐쏘일은 친환경적이며 낮은 공사비용과 공사기간 단축이 눈에 띈다. 퍼즐쏘일 기술은 별다른 첨가제 없이 혼합비를 통한 골재의 입도 조절만으로도 마찰 성능을 극대화시킨다는 점에서 친환경적이며, 말뚝공법 대비 1/5 수준의 공기단축 효과도 기대할 수 있다. 김갑부 대표는 “지지력은 최대 1,500kPa 이상까지 가능하고 원지반 대비 2~3배 높아서 안정적이다. 경제성 역시 현장 상황에 따라 30~70%까지 절감하는 것이 가능하고 지난 2016년과 2017년 지진 발생 이후 건축업계의 주된 이슈로 떠오른 내진설계 부분에 강점을 가지고 있으며, 지진 이후 지반이 지하수와 섞이면서 발생하는 표면 액상화 현상에도 강한 구조적 특성을 보인다”고 밝혔다.

R&D에 지속적으로 투자하여 단순 퍼즐쏘일에서 탈피하여 퍼즐쏘일테크놀로지의 다양성을 위해 지중고형체(상자말뚝), 부분 치환보강, 퍼즐쏘일 말뚝, 퍼즐쏘일 쉬어키(편토압 저항 공법), 퍼즐쏘일 평판재하 시험법 등 신기술도 개발이 되어 공법의 다양성과 업그레이드를 달성하였다. 지중고형체(상자말뚝)은 지중에 연약층이 있는 지반조건에서 연약층에 강성이 큰 고형체를 박음질하듯 묶어(Boxing Effect) 시공하여 연약층에 발생하는 침하량을 최소화 시키는 공법이다. 부분치환보강은 기존 퍼즐쏘일 치환보강의 개선버전으로 온통기초의 전면을 보강하는 대신 원지반과 치환부를 나눠 원지반 일부의 지지력과 치환재의 지지력을 활용하는 공법으로 전체 치환대비 10~20%의 공사비 절감 효과가 예상된다. 부분치환보강 중 치환재의 배치에 따라 징검다리부분치환, 밭고랑부분치환으로 나뉘며 이는 기존 공법에 멈춰있지 않고 끊임없이 새로운 기술을 개발하고자 하는 김갑부대표의 노력의 결실이다. 퍼즐쏘일 말뚝은 높은 마찰 저항력을 가진 퍼즐쏘일을 채움재로 사용하여 하중을 효과적으로 분산시키고 높은 인장강도를 가진 원통형 토목섬유의 구속효과를 이용하여 얕은 심도의 연약층에 적용성이 높다. 또한, 퍼즐쏘일 말뚝의 간격을 조절하여 선단부의 흙쐐기 상호 간섭보강 효과로 인해 유효 단면적이 증가해 지지력을 증대시키는 공법도 적용중이다. 또한 말뚝+퍼즐쏘일(Piled raft) 복합기초는 일반 말뚝기초와 퍼즐쏘일을 함께 거동시켜 원지반의 지내력을 활용할 수 있어 말뚝의 수량을 최적화하고, 침하량을 최소화할 수 있어 VE(Value Engineering) 아이템으로 각광을 받고 있다. 이외에도 퍼즐쏘일 쉬어키(편토압 저항 공법), 퍼즐쏘일 평판재하 시험법 등 기존의 공법을 이용하여 새로운 것을 발견하고 이를 활용하는 등 연구개발을 멈추지 않고 진행중이다.

퍼즐쏘일 테크놀로지는 ‘수학과 공학의 만남’이라는 슬로건답게 기술개발이 꾸준히 이뤄지고 있다. 현재 표층보강 - 제1세대, 제2세대 퍼즐쏘일, 중층보강 - 퍼즐쏘일 말뚝, 지중고형체, 심층보강 - 말뚝+퍼즐쏘일 복합기초, 편토압보강 - 퍼즐쏘일 쉬어키공법, 품질관리 - 퍼즐쏘일 평판재하 시험법이 있다. 특히 기본기술인 퍼즐쏘일을 2017년 NET신기술인증(NET 1079호)을 받았으며 국내특허는 물론 중국특허 인증도 받았으며, 새로 선보인 기술 또한 지적재산권 및 특허 출원이 진행중이다.  지금까지 차별화된 R&D(연구개발) 인프라 강화를 통한 지반보강 및 개량 신기술 '퍼즐쏘일' 고도화 구현에 정진하고, 4차 산업혁명 시대에 부합한 차세대 건축문화의 뉴-패러다임 제시하고 있다. 

30년 이상 기초관련 설계 및 시공 경험의 토질 및 기초기술사인 김갑부 대표를 중심으로 시공기술사와 설계팀은 지지내력이 부족한 15층 이상의 고층건물에도 다수 적용돼 그 성능을 입증하기도 했다. 지금까지 수행한 프로젝트만도 15~20층 아파트 및 주상복합건물, 수만평의 한국타이어 금산공장, 동아일보사 드라마세트장, 부산 기장 프리미엄 아울렛, 평택시 모곡동 지식산업센터, 외국계 공장 및 관공서를 포함해 무수히 많은 사례를 만들어가고 있다. 또한 50층 이상의 고층 건물 기초에도 퍼즐쏘일 테크놀로지의 공법들을 2가지 이상으로 조합하여 설계 및 시공에 적용되고 있다. 

하지만 기술력과 경험 노하우가 부족한 상태에서, 최근 일부에서 유사명칭(퍼**초)으로 시공을 하는 사례가 있었다. 이에 대한 법원 판결이 나오기도 했다. 2022년 3월 골재로 지반보강하는 기술을 사용한 타사에 대해 특허침해관련 심판을 의뢰한 결과 (주)부시똘(퍼즐쏘일공법)을 침해한 것으로 심판 받았으며 2022년 5월 타사에서 특허침해가 아님을 주장하기 위해 제기한 특허무효확인 심판에서도 특허심판원은 (주)부시똘(퍼즐쏘일공법)가 유효하다고 심판하였다. 

김갑부 대표는 “‘퍼즐쏘일’ 기술을 모방하여 전문 지식이 없는 가운데 시공하면 부실시공으로 안전에 큰 문제가 생길 수 있다. 지적재산권을 가지고 있는 (주)부시똘이지만 지적재산권도 문제이나 국민들의 안전을 담보삼아 부실공사로 이어지는 것이 더 큰 문제다. 제작년 연말에 공사법인 (주)사이똘을 설립하여 직영 시공 중인 (주)부시똘에 문의를 해 기술력과 노하우를 바탕으로 설계/시공을 진행하면 훨씬 싸고 안전하게 건축물을 지을 수 있다. 부시똘은 유사명칭(퍼**초)업체와의 모든 협력관계를 해지하였으며, 더 이상 선의의 피해자가 발생하지 않도록 민·형사상의 법적 조치를 취하고 있는 중이다.”라며 “외부의 요인과는 별도로 지속적인 기술개발을 통해 안전하고 경제적인 건축물의 기초를 설계하여 사회에 이득이 되는 기업으로 거듭나도록 노력할 계획이다 ”라고 했다.