건축현장에서 가장 많이 쓰는 철골 접합법, 시험에도 그대로!

 

철골공사는 H형강, I형강, 강관 등 다양한 철강재를 조립해 건물의 구조체를 완성하는 시공 방식입니다.
하지만 강재를 아무리 정밀하게 제작하더라도 부재 간의 연결, 즉 ‘접합’이 제대로 이루어지지 않으면
전체 구조물의 안정성과 내구성은 치명적으로 저하됩니다.

접합 방식은 단순히 부재를 고정하는 수준이 아니라,
구조물의 하중 전달, 내진 성능, 유지보수성, 시공 속도에까지 영향을 주는 핵심 공정입니다.
이 글에서는 철골공사의 대표적인 접합 방식인
볼트 접합, 용접 접합, 리벳 접합, 하이브리드 접합의 특징과 적용 예시, 관리 포인트까지 상세히 정리해드립니다.

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1. 접합이란?

철골 구조의 ‘이음매’이자, 전체 구조 안정성의 핵심

철골 구조물은 하나의 큰 강재 덩어리가 아니라, 수많은 강재 부재가 정밀하게 연결된 조립체입니다.
이때 각각의 부재를 결합하는 기술이 바로 접합이며,
어떤 접합 방식을 사용하느냐에 따라 구조의 강도, 시공성, 향후 보수 작업의 편의성까지 달라집니다.

따라서 접합은 단순한 기술이 아닌, 건물의 수명을 좌우하는 구조 기술이라 할 수 있습니다.

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2. 접합 방식의 종류

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① 볼트 접합 – 시공성과 보수성이 뛰어난 표준 방식

볼트 접합은 사전에 구멍이 뚫린 강재 부재를 **고장력볼트(HTB)**로 체결하는 방식입니다.
특히 마찰 접합 방식은 접합면 사이의 마찰력으로 하중을 분산시켜,
고층 건물 기둥 등에도 충분히 견딜 수 있는 높은 구조 안정성을 확보할 수 있습니다.

• 시공 속도가 빠르며, 분해 및 재조립이 가능해 유지보수에 유리합니다.
• 일반 구조에는 지압 접합, 반복 하중 부위에는 접시형 와셔를 활용한 체결 방식이 사용됩니다.

✔ 예시:

• 롯데월드타워: 고장력볼트를 활용한 마찰 접합
• 인천국제공항 터미널 2: 대형 트러스 구조에 볼트 접합 적용

용어 정리

• 고장력볼트(HTB): 고강도 합금 재질의 볼트, 고하중 지지 가능
• 프리텐션(Pre-tension): 체결 전 미리 인장력을 가해 접합 안정성 확보
• 토크(Torque): 볼트를 조일 때 필요한 회전력, 일정 수준 이상 유지 필요

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② 용접 접합 – 연속성과 강도가 뛰어난 일체형 연결

용접 접합은 두 금속 부재를 고온에서 녹여 융합시켜 일체화하는 방식입니다.
하중이 집중되는 부위나 고정밀 시공이 요구되는 구조물에 적합하며,
연속성이 뛰어나 응력 집중을 최소화하고, 강한 구조적 일체감을 제공합니다.

• 필릿 용접: 모서리 덧댐 방식 – 기둥과 보, 데크 접합에 사용
• 맞대기 용접: 면과 면 직접 접합 – 고하중 지지 부위에 적합
• 코너/플러그 용접: 각진 접합이나 내부 보강 시 사용

✔ 예시:

• 부르즈 칼리파: 주요 구조부 대부분을 용접 접합으로 구성
• 도쿄 스카이트리: 트러스 구조물에 대형 맞대기 용접 적용

용어 정리

• 비드(Bead): 용접 후 형성된 융합 라인, 강도 및 외관 기준
• 모재(Base Metal): 용접 대상이 되는 강재 본체
• NDT 검사: 초음파, 방사선으로 용접 내부 결함을 확인하는 비파괴 검사

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③ 리벳 접합 – 현재는 역사적 복원용으로 제한 사용

리벳 접합은 과거에 널리 사용된 방식으로,
달군 리벳을 부재의 구멍에 삽입 후 타격하여 팽창시키는 방식입니다.
접합 시 열팽창으로 인해 아주 견고한 체결이 가능하지만,
효율성과 자동화 측면에서 현재는 거의 사용되지 않으며,
역사적 건축물 보수나 복원 작업에만 한정적으로 적용됩니다.

✔ 예시:

• 시드니 하버 브리지: 전면 리벳 접합으로 시공
• 뉴욕 플랫아이언 빌딩: 리벳을 사용한 고층빌딩 초기 사례

관련 용어

• 피치(Pitch): 리벳 간 거리, 체결 강도에 영향
• 게이지(Gauge): 리벳 직경
• 클리어런스: 리벳과 구멍 간 여유 공간, 너무 크면 체결 불량
• 게이지라인: 리벳 설치 기준선

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④ 하이브리드 접합 – 볼트와 용접의 장점을 동시에

하이브리드 접합은 초기 고정은 볼트로,
최종 강도 확보는 용접으로 처리하는 방식으로,
두 방식의 장점을 결합한 접합법입니다.

• 구조적 강도가 필요한 고하중 부위
• 보수가 자주 필요한 프레임 구조물 등에 많이 적용됩니다.

✔ 예시:

• 삼성전자 평택캠퍼스: 설비 구조물에 하이브리드 접합
• 국립세종도서관: 기둥 접합부에 병행 적용

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3. 접합 방식, 어떻게 선택할까?

접합 방식은 구조물의 하중 조건, 시공 환경, 유지보수 계획, 예산 등에 따라 달라집니다.

• 볼트 접합은 빠른 시공, 유연한 해체·재조립에 유리
• 용접 접합은 강한 구조적 연속성과 고하중 부위에 적합
• 하이브리드 접합은 장기 사용 구조물에 최적
• 리벳 접합은 역사적 복원용으로 한정 사용

시공 조건, 작업자 숙련도, 작업 공간 확보 여부 등을 종합 고려해
가장 효율적인 접합 방법을 선택하는 것이 중요합니다.

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4. 접합 시 꼭 확인할 관리 포인트

1. 볼트 체결 품질 관리
   • 체결 토크는 설계 기준에 따라 측정
   • 체결 후 이완 여부 재확인 필수
2. 고장력볼트 검사
   • 불량 볼트 즉시 교체
   • 토크 렌치 사용으로 체결 상태 이중 확인
3. 용접 품질 검수
   • 육안 검사: 표면 균열, 비드 상태 확인
   • 비파괴 검사(NDT): 내부 기포, 크랙 탐지
4. 접합 정밀도 확인
   • 기둥 수직도, 부재 간격 오차 2mm 이내 유지
   • 부재 정렬 및 틈새 균일하게 유지
5. 방청 및 도장 처리
   • 접합부 녹 방지 도장 실시
   • 내화 피복 두께 확보 (100μm 이상 권장)
6. 시공 일지 및 기록 관리
   • 체결 일자, 검사 결과, 작업자 기록
   • 향후 유지보수 및 하자 대응에 필수 자료

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 마무리: 튼튼한 철골 구조는 ‘정확한 접합’에서 시작된다

접합은 단순히 철을 잇는 작업이 아닙니다.
건물의 구조적 안전성과 수명을 결정짓는 가장 중요한 공정 중 하나입니다.
볼트 접합, 용접 접합, 하이브리드 접합 각각의 특성과 장단점을 잘 이해하고,
현장 조건과 구조물의 특성에 따라 최적의 접합 방식을 선택하는 것이 중요합니다.

꼼꼼한 접합이 결국은 튼튼한 건축물, 안전한 공간을 만듭니다.
시공자가 접합을 얼마나 세심하게 다루느냐에 따라
건물의 생애주기가 달라질 수 있다는 점, 반드시 기억하시기 바랍니다.