신축이음(Expansion Joint)과 수축이음(Contraction Joint)

1. 서 론

철근콘크리트 구조물은 시공 후 오랜 기간에 걸쳐 다양한 외적·내적 요인의 영향을 받습니다. 특히 온도 변화, 재료의 수축 및 크리프(creep), 지반의 침하와 같은 요인은 구조물 전체의 변형을 유발할 수 있으며, 그 결과로 균열이나 파손 같은 구조적 결함이 발생할 수 있습니다. 이를 방지하기 위해 구조물에는 '이음(Joint)’이 계획적으로 도입되며, 크게 신축이음(Expansion Joint)과 수축이음(Contraction Joint)으로 구분됩니다.

이번 시간에는 각 이음의 정의와 설치 이유, 설계 기준, 구조적 구성(특히 철근 절단 여부)를 포함하여 설치 간격과 실무적 차이점까지 알아 보도록 하겠습니다.

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2. 신축이음 (Expansion Joint)

2.1 신축이음의 정의

신축이음(신축조인트)은 철근콘크리트 구조물에서 팽창과 수축을 포함한 모든 변형을 구조적으로 흡수하기 위한 완전 단절 이음부입니다. 콘크리트 부재가 온도 변화나 크리프, 건조수축, 지반침하 등으로 인해 발생하는 장기적인 변형을 그대로 전달하면 구조물 전체에 응력이 집중되어 큰 균열이나 파괴로 이어질 수 있습니다. 이때 구조물을 물리적으로 일정 구간마다 분리해주고, 그 사이에 운동을 허용하는 공간을 마련한 것이 신축이음입니다.

2.2 신축이음의 설치목적

신축이음의 설치 목적은 다음과 같습니다.

• 온도 변화에 의한 팽창·수축 대응 : 콘크리트는 온도 변화에 따라 부피가 늘어나거나 줄어듭니다. 예를 들어, 여름철 고온에서 구조물은 팽창하고 겨울철 저온에서는 수축하게 됩니다. 이러한 길이 변화가 구조물 내부 응력으로 작용하지 않도록 신축이음이 중간에서 변형을 흡수합니다.
• 건조수축 및 크리프에 대한 대응 : 콘크리트는 양생 후 장기적으로 수분이 증발하면서 건조수축이 발생하고, 지속적인 하중에 의해 크리프 변형도 동반됩니다. 이러한 장기적인 축변형을 흡수합니다.
• 지반 침하 또는 지진 작용 분리 : 구조물 간 상호 영향을 줄이고, 지반 움직임이 발생해도 독립적으로 움직일 수 있도록 유연한 구조를 구성합니다.
• 구조적 손상 및 균열 방지 : 길이 방향으로 발생할 수 있는 인장 응력을 차단하여 균열이나 내구성 저하를 방지합니다.

2.3 구조물 내부 철근의 처리

• 신축이음에서는 철근을 절단합니다. 이는 구조물의 물리적 분리를 확보하기 위함입니다.
• 상부슬래브, 하부슬래브, 벽체, 바닥판 등 모두 해당 위치에서 철근이 완전히 끊어지도록 설계합니다.
• 대신, 이음재(신축이음재, 고무 조인트 등)를 설치하여 구조물 간 상대 운동을 허용합니다.

2.4 신축이음 설치 간격

신축이음의 설치 간격은 구조물의 재료 특성, 온도 변화의 영향, 구조 형식 등에 따라 결정되며, 일정 길이마다 구조적 분절을 통해 팽창·수축을 흡수할 수 있도록 계획되어야 합니다. 토목 구조물(옹벽, 암거 등)에서는 다음과 같은 기준 및 실무 적용 예가 있습니다.

 

1) 옹벽(Wall Structures)

• 철근콘크리트 옹벽은 온도 변화 및 지반 침하로 인한 변형을 흡수하기 위해 일정 간격으로 신축이음을 설치해야 합니다.
• 기준 간격 :
  • 일반적으로 10~20m 이하 간격으로 설치하는 것이 원칙입니다.
  • 하지만 구조물의 높이가 크거나 기초 지반의 조건이 나쁠 경우 더 짧게 설정하기도 합니다.
• 참고 기준 :
  • KDS 14 20 00 : 일반 구조기준 및 KDS 24 10 30 : 옹벽 설계기준에서는 옹벽의 신축이음 간격을 명확히 수치화하고 있지는 않으나, 실무에서는 20m 이하를 권장하며, 변형 추정량(ΔL = α·L·ΔT)에 따라 조정합니다.
• 특이사항 :
  • 신축이음에는 누수 방지를 위한 방수 시트, 신축이음재, 배수공 등을 함께 설치해야 하며, 수직 이음면의 절단면은 철근 절단 후 마감 처리가 필요합니다.

2) 암거(Box Culvert 등)

• 암거는 일반적으로 지중 매설형 구조물이며, 외부 온도 영향과 토압에 의한 장기 변형이 발생할 수 있어 신축이음을 고려해야 합니다.
• 기준 간격:
  • 일반적으로 20~30m 간격으로 신축이음을 설치합니다.
  • 특히 단면이 큰 대형 박스 암거나 장대형 암거(50m 이상)에서는 20m 간격 이하로 적용하기도 합니다.
• 참고 기준:
  • KDS 24 10 50 : 지하구조물 설계기준 및 KDS 24 10 40 : 암거 구조 설계기준에서는 장기 변형 및 온도 작용에 따라 분절 계획이 필요하다고 언급하고 있으며, 실무에서는 1지간 20~30m를 원칙으로 합니다.

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3. 수축이음 (Contraction Joint)

3.1 수축이음의 정의

수축이음은 콘크리트가 초기 양생과정에서 발생하는 건조수축 으로 인해 생기는 균열을 통제하고, 의도한 위치에 균열을 유도하기 위한 이음입니다. 이는 구조물을 물리적으로 분리시키는 신축이음과 달리, 구조물의 연속성은 유지하면서 균열 제어에 초점을 둡니다. 대표적으로 콘크리트 포장, 지상 바닥 슬래브, 옹벽, 지하주차장 바닥판 등에서 사용됩니다.

3.2 설치 목적

• 균열 위치 유도 및 제어 : 콘크리트는 불균일한 건조수축으로 인해 무작위 균열이 발생할 수 있습니다. 이때 수축이음을 통해 의도한 위치에서만 균열이 발생하게 유도합니다.
• 시공성과 유지관리 용이성 확보 : 균열이 정형화되면 향후 보수계획이 쉬워지고, 외관이나 방수성 유지에도 도움이 됩니다.
• 내구성 확보 : 무작위 균열로 인해 수분, 염분 등이 침투하는 것을 방지하여 구조물의 내구수명을 연장합니다.

3.3 구조물 내부 철근의 처리

• 수축이음에서는 철근은 절단하지 않고 연속됩니다. 철근은 구조적으로 압축력과 인장력을 전달하는 요소이므로, 구조물의 연속성을 유지하기 위해 절단하지 않습니다.
• 이음부의 콘크리트만 깊이 슬래브 두께의 약 1/4~1/3 정도로 절단하여 균열을 유도합니다.
• 경우에 따라 지그재그 절단, PVC 조인트 몰드 등을 활용해 콘크리트를 국부적으로 약하게 만들어 균열이 해당 위치로 집중되도록 합니다.

3.4 수축이음의 설치 간격

수축이음은 주로 바닥판이나 포장면 등에 사용되며, 설치 간격은 다음과 같이 적용됩니다.

• 일반 콘크리트 슬래브(내부) : 3.0~6.0m 간격
• 노출 외부 슬래브(옥상 등) : 3.0~4.5m
• 콘크리트 포장(도로, 주차장 등) :
  • 슬래브 두께(t)에 따라 결정하며 일반적으로 간격 L ≤ 24~30 × t
  • 예: 슬래브 두께 150mm → 수축이음 간격은 약 4.5m 이내
• KCS 14 20 10(콘크리트 공사 표준시방서) 및 KDS 24 30 00(도로 포장 설계기준)에서도 수축이음의 깊이, 간격, 시공 타이밍(초기 양생 후 12시간 이내 절단) 등에 대한 세부 사항을 명시하고 있음

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4. 신축이음과 수축이음의 차이점

 

구 분	신축이음 (Expansion Joint)	수축이음 (Contraction Joint)
목 적	온도변화, 크리프, 지반침하 등 장기 변형 흡수	초기 건조수축에 따른 균열 유도
구조물 연속성	단절 (완전 분리)	연속성 유지 (균열 유도)
철근 처리	절단	연속(절단하지 않음)
설치 위치	옹벽, 암거 구조물	슬래브, 콘크리트 포장, 바닥 구조물
일반 설치 간격	10~20m (구조에 따라 결정)	3~6m (슬래브 두께와 온도 조건에 따라 조정)
설치 시기	시공 중 구조분절 시점	콘크리트 타설 직후~12시간 이내 절단
설계 기준	KDS 14 20 00, KDS 24 14 10	KCS 14 20 10, KDS 24 30 00

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5. 결 론

철근콘크리트 구조물은 초기 시공부터 수십 년의 사용 기간 동안 다양한 외력과 변형 요인을 경험합니다. 신축이음은 구조적 변형을 흡수하기 위한 장치이며, 수축이음은 균열을 제어하는 수단입니다. 두 이음은 설계와 시공 계획, 유지관리에 이르기까지 구조물 전체의 내구성, 기능성, 안전성 확보에 매우 핵심적인 역할을 수행합니다. 특히 실무에서는 단순히 ‘이음 설치’에 그치지 않고, 철근 배근의 처리, 이음재의 선택, 배수 및 방수 계획, 그리고 시공성까지 종합적으로 고려해야 합니다. 이번 시간에는 철근 콘크리트 구조물의 신축이음과 수축이음에 대한 정의 및 설치목적 및 차이점을 알아 보았습니다.

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