1. 서론

1.1 연구의 배경 및 목적

2019년 9월, 고용노동부와 안전보건공단, 건설안전협의회

가 주최해 열린 ‘100대 건설업체 안전부서장 회의’에서 발

표된 올해 산업재해 현황에 따르면, 지난달 기준으로 건설

업 사고 사망자 수는 302명(잠정)이다. 지난해 같은 기간

사고 사망자 293명보다 9명(3.1%)이 늘었다.

또한 “고용노동부 2016년 산업재해현황”에 따르면 사망

자(기인물별) 826명 중 가설구조물과 관련된 사망자수가

321명으로 38.9%를 차지하고 있다. 이중에서 비계관련(비계,

작업대, 사다리, 계단·통로, 지보공, 개구부)에서 발생한 사

망자 수는 161명으로 52.2%를 차지한다. 또한 최근 5년간

(2014년~2018년) 비계작업 사망자를 보면 전체 488명 중에

서 213명으로 43.7%를 차지해 가장 많이 발생하는 것으로

나타났다.

최근 5년간(2009년∼2013년) 공사금액 20억원 미만의 소

규모 건설현장에서 전체 건설재해의 72.0%를 차지하고, 사

망자 또한 50.6%를 차지하고 있다. 사업장수 또한 최근 5

년간(2009년∼2013) 20억미만 소규모건설현장이 약 88%를

* 울산대학교 건축공학부 학사과정

** 울산대학교 건축공학부 부교수, 공학박사(교신저자),

sky9852111@ulsan.ac.kr

점유하고 있다.

통상적으로 국내에서 사용되고 있는 비계는 강관비계와

시스템비계가 주로 사용되고 있으며, 강관비계는 시스템 비

계에 비하여 설치 및 해체에 걸리는 시간이 짧고 공사비가

저렴하여 주로 소규모 현장에서 사용되고 있다. 이에 따른

사고도 강관비계에서 주로 발생한다.

최근에는 비계 안정성을 고려하여 구조계산을 통해 규격

화되어 조립할 수 있도록 제작된 시스템비계의 사용이 증

가하는 추세이나 아직까지 강관비계의 사용이 주를 이루는

실정이며 향후로도 빠른 시일내에 시스템비계로의 전환이

이루어지는 것은 단가차이, 전문 인력부족, 강관비계 자재

의 금전적 손실과 기존인력의 손실, 건설업의 특성상 변화

가 더디게 진행되는 점 등의 이유로 쉽지 않을 전망이다.

이에 본 연구에서는 소규모 건설현장에서 강관비계를 사

용하는 사업자들에게 강관비계를 사용하는 것만이 경제적

으로 이득을 볼 수 있는 부분인지 만약 시스템 비계를 사

용할 시는 어떠할지 경제적으로나 구조적으로 분석하며 비

교해보는 것을 목적으로 한다.

1.2 연구의 범위 및 방법

본 연구의 범위는 층고 11m에서의 시스템비계와 강관 비

계의 경제성 및 안정성을 분석하였다. 연구에 사용되는 건

물의 정보와 비계 전체의 모델링은 강관비계 설치 및 사용

소규모 건설현장에서의 강관비계와 시스템비계의

경제성 및 안전성 비교 분석

Comparative Analysis of Economic Feasibility and Safety between Steel and System

Scaffolds in Small Construction Sites

조봉석* 김정훈* 김형석* 정태환* 박철진* 손기영**1)

Cho, Bong-Seok, Kim, Jeong-Hun, Kim, Hyung-Suk, Jeong, Tae-Hwan, Park, Chul-Jin, Son, Ki-Young

요 약

고용노동부 2016년 산업재해현황에 따르면 사망자(기인물별) 826명 중 가설구조물과 관련된 사망자수가 321명으로

38.9%를 차지하고 있다. 이에 본 연구에서는 소규모 건설현장에서 재해가 많이 일어나는 것을 토대로 시스템비계와 강

관비계룰 비교분석하였다. 비계 전체의 모델링은 강관비계 설치 및 사용안전 지침, 가설공사 표준안전 작업지침, 산업안

전보건기준에 관한 규칙 기준에서 가설기자재와 설치기준에 따라 분류에 맞게 설계하여 적용하였다. 마이다스와 믈량산

출 프로그램을 활용하여 경제성과 안전성을 검토하였다. 결과적으로 총 공사비는 강관비계가 더 저렴하며 구조적인 면

에서는 시스템비계가 더 우수하다는 것을 알 수 있었다. 하지만 총 공사비에 대한 문제는 정부의 클린사업장 조성지원

정책의 도움을 받게 된다면 더 저렴한 비용으로 소규모 건설현장의 안전도 지키며 사고율도 줄 일 수 있을 것으로 기대

된다.

키워드 : 소규모 건설현장, 강관비계, 시스템비계, 경제성, 안전성

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안전 지침 , 가설공사 표준안전 작업지침 , 산업안전보건기

준에 관한 규칙 기준에서 가설기자재와 설치기준에 따라

분류에 맞게 설계하여 적용하였으며 각종 자재 및 물량산

출도 위의 기준에 의거하여 선정하였다. 다음 그림 1은 연

구절차를 나타낸다.

그림 1. 연구절차

2. 이론적 고찰

2.1 강관비계 및 시스템비계 설치기준

2.1.1 강관비계

첫째. 비계기둥의 간격은 띠장 방향에서는 1.5미터 이상

1.8미터 이하, 장선 방향에서는 1.5미터 이하로 한다.

둘째. 띠장 간격은 1.5미터 이하로 설치하되, 첫 번째 띠

장은 지상으로부터 2미터 이하의 위치에 설치한다. 다만,

작업의 성질상 이를 준수하기가 곤란하여 쌍기둥틀 등에

의하여 해당 부분을 보강한 경우에는 그러하지 않는다.

셋째. 비계기둥의 제일 윗부분으로부터 31미터되는 지점

밑부분의 비계기둥은 2개의 강관으로 묶어 세운다. 다만,

브라켓 등으로 보강하여 2개의 강관으로 묶을 경우 이상의

강도가 유지되는 경우에는 그러하지 않는다.

넷째. 비계기둥 간의 적재하중은 400킬로그램을 초과하지

않도록 한다.

그림 2 (a, b). 강관비계 설치도

2.1.2 시스템비계

첫째. 수직재ㆍ수평재ㆍ가새재를 견고하게 연결하는 구조

가 되도록 한다.

둘째. 비계 밑단의 수직재와 받침철물은 밀착되도록 설치

하고, 수직재와 받침철물의 연결부의 겹침길이는 받침철물

전체길이의 3분의 1 이상이 되도록 한다.

셋째. 수평재는 수직재와 직각으로 설치하여야 하며, 체

결 후 흔들림이 없도록 견고하게 설치한다.

넷째. 수직재와 수직재의 연결철물은 이탈되지 않도록 견

고한 구조로 한다.

다섯째. 대각으로 설치하는 가새는 비계의 외면으로 수평

면에 대해 40~60도 방향으로 설치하며 수평재 및 수직재에

결속한다.

그림 3 (a, b). 시스템비계 설치도

3. 구조해석

MIDAS GEN(이하 마이다스)은 가장 많이 사용되고 있는

상업용 구조해석 프로그램이다. 가장 큰 이유는 화면을 통

한 입출력이 편리하고 설계 및 해석을 동시에 수행할 수

있기 때문이다. 더불어 탄성해석은 기본으로, 비선형정적해

석 및 일부 비선형동적해석도 가능하기 때문에 전통적인

설계뿐만 아니라 간단한 성능평가도 함께 수행할 수 있다.

편리한 그래픽 사용자 인터페이스를 가지고 있어 대부분 3

차원해석을 수행하게 된다.

본 연구에서 분석을 위해 활용한 건물의 도면은 그림 4,5

와 같으며 그림 4(a, b)는 좌측부터 강관비계 평면도, 시스

템비계 평면도, 그림 5(a, b)는 좌측부터 강관비계 우측면

도, 시스템비계 우측면도 순이다.

그림 4 (a, b). 강관비계와 시스템비계의 평면도

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그림 5 (a, b). 강관비계와 시스템비계의 우측면도

3.1 구조검토

아래의 결과는 앞서 언급한 설치기준에 의거하여 설계된

강관비계와 시스템비계의 모델링을 분석한 결과이다. 수직

하중과 풍하중 그리고 수평하중을 고려하여 분석하였다. 지

표면 조도는 KBC 0305.5.2를 참고하였으며 기본풍속은

KBC 0305.5.3을 참고하였고 중요도계수는 가설공사표준시

방서를 참고하였다. 좌측부터 강관비계, 시스템비계 순이다.

수직하중에서 고정하중은 비계 및 작업발판의 하중을 고

려하였으며 작업하중은 돌 붙임 공사 등과 같이 자재가 무

거운 작업이라고 가정하였다. 풍하중은 서울특별시의 지표

면 조도 B인 지역을 택하였으며 기본풍속은 30m/s이며 중

요도 계수는 0.63으로 가정하였다. 수평하중은 수직하중의

5% 이상과 풍하증의 5%이상 중 큰 값인 수직하중의 5%를

사용하였다.

그림 6 (a, b). 강관비계와 시스템비계의 전단력

그림 7 (a, b). 강관비계와 시스템비계의 모멘트

그림 8 (a, b). 강관비계와 시스템비계의 변위결과

3.2 검토결과

표 1과 표 2의 축력과 모멘트 x,z축, 조합력에 관하여

강관비계와 시스템비계를 비교해 보았다. 부재수가 많은 시

스템비계에서는 강관비계보다 축력 면에서는 덜 안정적이

며 이에 따른 모멘트 x,z값도 덜 안정적으로 나오게 되었

다. 하지만 축력과 모멘트 값을 고려한 조합력은 시스템비

계가 강관비계보다 더 안전하다는 것을 도출하였다.

식 하중조합 결과

Pu/Pn 축력 0.358

표 4. 시스템비계의 물량산출 및 가격

(단위 : 원)

품명 규격 단위 수량 가격

수평재 48.6 * 2.3mm L=6m M 211 597,763

수직재 48.6 * 2.3mm L=6m M 124 378,200

가새,난간 48.6 * 2.3mm L=6m M 40 120,000

크램프 48mm , 고정 EA 2,137 2,884,950

크램프 48mm , 자동 EA 61 82,350

연결핀 Ø48*2.3T EA 305 237,900

받침철물 EA 74 182,780

브라켓 EA 71 1,207,000

낙하물방지망 3M*50M M2 849 1,366,890

안전발판 500*1829 EA 35 875,000

비계공 설치,운반조작,헤체 6,383,178

강관비계와 시스템비계의 비용을 비교 및 분석한 결과는

표 5과 같다. 즉, 시스템비계 기준 재료비는 29% 증가하였

고 노무비는 15% 감소하였으며 총 공사비는 9% 증가했다

는 것을 알 수 있다.

표 5. 강관비계와 시스템비계의 총 산출내역

(단위 : 원)

비용 강관비계 시스템비계

재료비 7,057,833 9,944,833

노무비 7,323,069 6,383,178

경비 724,379 813,464

일반관리비 1,021,726 1,137,235

이율 1,648,587 1,521,573

부가가치세 1,969,909 2,161,272

총공사비 2,374,000 21,669,000

5. 결론

최근의 건설산업은 국토의 다양한 개발사업으로 갈수록

복잡 다양해지고 있으며 작업조건 및 환경이 갈수록 어려

워지고 있다. 고용노동부 및 안전보건공단의 산업재해 현황

및 통계 자료를 보면 건설산업의 재해발생이 다른산업에

비해 높게 나타나며 건설산업 중 소규모 건설현장에서의

재해발생이 대부분을 차지하고 있다. 특히 건설공사 중 본

구조물을 완성하기 위하여 임시로 단기간에 필요에 의해

설치하고 이동 및 해체를 하는 가설구조물의 경우 특히 더

많은 재해가 발생되고 있는 실정이다. 이러한 소규모 건설

공사 중 가설공사의 재해 예방 대책이 시급하다고 할 수가

있다.

이에 본 연구에서는 소규모 건설현장에서 재해가 많이

일어나는 것을 토대로 시스템비계와 강관비계룰 비교분석

해보았다. 재료비 측면에서는 강관비계, 노무비 측면에서는

시스템 비계가 더 저렴한 것으로 나타났으며 총 공사비는.

강관비계가 저렴한 것으로 나타났다. 또한 구조적인 측면에

서는 축력과 모멘트를 따로 보면 강관비계가 더 안전했지

만 축력과 모멘트를 조합한 조합력을 비교하면 시스템비계

가 더 안전했다는 것을 알 수 있다.

공사비 관련하여 정부의 클린 사업장 인정은 50인 미만

의 제조·서비스업 중 위험성평가 인정사업장, 고용노동부

감독·점검, 공단·민간위탁기관 기술지원 사업장이 지원대상

이 되며 사업장 당 최대 2,000만원까지 지원이 가능하다고

나타났다. 단, 같은 사업주의 건설현장일 경우에는 연간 2

개소까지만 지원이 가능한 것으로 나타났다.

총 공사비에서는 시스템비계의 비용이 더 들지만 정부의

클린사업장 조성지원 정책의 도움을 받게 된다면 더 저렴

한 비용으로 소규모 건설현장의 안전도 지키며 사고율도

줄 일 수 있을 것으로 본다.

참고문헌

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대책에 관한 연구”, 석사학위논문, 인천대학교 공학대

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