최근 광주광역시 화정 아파트에서 콘크리트 타설 작업 중 23층부터 38층까지 구조물이 붕괴해 7명의 사상자가 발생하고 8개 동을 전면 철거 후 재시공하면서 입주가 연기됐다. 건축물이 고층화되면서 대형 건설사고 발생 가능성이 높아짐에 따라 국민적 불안은 가중되고 안전에 대한 사회적 관심은 점점 높아가고 있다.
정부는 국민적 불안감을 최소화하기 위해 사고를 방지하고자 ‘중대재해 처벌 등에 관한 법률’을 제정해 올해 1월부터 시행하는 등 많은 노력을 기울이고 있지만 처벌만으로 건설공사 중 사고를 전부 방지할 수는 없다.
2022년 상반기(1월부터 6월 말까지)만에도 건설공사에서 2498건의 사고가 국토교통부에 신고됐으며, 99명의 안타까운 생명이 희생됐다. 건설공사 사고 중 철근콘크리트공사가 742건(29.7%)으로 절대다수를 차지하며 가설공사는 29건(1.2%)으로 나타났다. 4차 산업의 새로운 과학기술을 접목해 시공 중 안전사고를 예방할 필요가 있다.
철근콘크리트 구조물은 목적하는 형상과 품질을 갖도록 일시적으로 거푸집과 지지대를 설치하고 거푸집 내부에 콘크리트를 타설하는 시공단계를 가지고 있다. 거푸집 내 강도가 확보되면 해체돼 다음 층으로 이동해 시공한다.
건설현장에서는 안전사고 예방을 위해 안전작업 매뉴얼 배포와 교육을 통해 콘크리트 강도가 확보된 이후 다음 공정을 실시하도록 하고 있다. 국토교통부 표준시방서(KCS 14 20 12)에 따르면 하중재하시험장치로 공시체(표준화 또는 규격화된 형상을 갖는 재료시험용 시험체)의 압축강도를 측정해 기준값 이상을 충족하거나 소정의 존치 기간을 충분히 지난 이후에만 해체해 다음 공정을 진행하도록 하고 있다.
그러나 이러한 방법들은 구조물 본체가 아닌 공시체의 강도를 통해 간접적으로 유추하는 것으로, 기후환경 여건 및 공사현장 상황에 따라 거푸집 내부에서 양생 중인 콘크리트의 강도와 다를 수 있다.
국내에서는 4차 산업 기술을 활용해 안전한 콘크리트 시공이 가능한 스마트거푸집 시스템이 개발되고 있다. 개발된 스마트거푸집 시스템을 활용하면 위험한 현장 공정 및 위험 작업자를 최소화할 수 있고, 감독자가 양생 중인 콘크리트 구체의 강도를 실시간으로 확인해 안전한 시공을 진행할 수 있다.
스마트거푸집 시스템에서는 콘크리트 외부 면과 맞닿아 설치되는 초음파 센서가 구비돼 있어 콘크리트 표면을 타고 흐르는 표면파의 전파속도를 측정한다. 콘크리트의 강도에 따라 초음파의 전파속도가 달라지는데, 콘크리트가 굳어짐에 따라 전파속도는 빨라진다. 즉, 초음파의 전파속도를 통해 콘크리트 강도를 확인할 수 있도록 개발된 것이다.
또한, 개발된 스마트거푸집에는 전동스핀들(Auto Spindle)이 탑재돼 조립 및 해체 작업을 원격으로 실시할 수 있도록 자동화해 공정의 효율성을 높였을 뿐만 아니라 투입인력 최소화를 통해 사고의 위험성도 저감시킬 수도 있다. 그리고 스마트거푸집 시스템에서는 풍속, 온도, 습도 등의 정보를 실시간으로 수집하고 분석할 수도 있다. 현장 감독자는 스마트폰과 같은 IT 기기로 거푸집 상태 및 위험도를 즉시 확인하는 것이 가능하다.
따라서 수집된 객관적인 정량적 데이터를 바탕으로 효율적인 공정 및 품질관리가 가능한 스마트거푸집 시스템을 활용하면 건설현장의 주요 사고 사례로 꼽히는 건설 중 거푸집 붕괴 사고와 근로자 추락 및 협착과 같은 안전사고 예방을 위한 유력한 대안이 될 수 있을 것이다.