1. 서 론
2. 선단 확장형 마이크로파일
2.1 마이크로파일 공법
2.2 고정 지압 구조체
2.3 고정 지압구 확장 프로세스
3. 3차원 수치해석
3.1 수치해석 방법, 모델, 경계조건의 설정
3.2 입력물성치 산정
3.3 수평력의 발생을 고려한 수치해석단계
4. 3차원 수치해석 결과분석
4.1 선단 확장형 마이크로파일의 지지 메커니즘 분석
4.2 지지력 증대효과 비교검증(Lab-scale)
4.3 지지력 증대효과 비교검증(Field-scale)
5. 결 론
1. 서 론
마이크로파일은 소구경 현장타설말뚝으로 1950년 이탈리아에서 건축물 기초 보강용으로 처음 개발되었으며, 간단한 시공법과 비교적 저렴한 공사비용으로 건축물 및 각종 구조물의 보수보강 및 증축 기초에 활용되는 뿐만 아니라, 구조물 내진보강 등에 활용되고 있다. 건설산업정보원(CISI, 2011)의 “국내 말뚝시장 현황 및 분석”에 의하면, 주택 리모델링, 건축물 유지관리, 녹색건축, 근접시공 등의 분야로 마이크로파일 시장규모가 확대될 것으로 예상되며, 이에 따라 마이크로파일에 대한 수요가 급증할 것으로 예측된다. 또한, Fig. 1에 나타낸 바와 같이, 2015년 및 2016년 개정된 내진설계 기준에서는 3층 (또는 1,000m2) 및 2층 (또는 500m2) 이상의 건축물에 의무적으로 내진설계를 실시하도록 규정되어있어, 이로 인하여 건축법상 내진설계가 수행된 건축물은 약 20% 정도에 불과하기 때문에, 향후 내진성능 보강에 대한 수요도 증가할 것으로 예측된다.
국내에서 활용되고 있는 일반적인 마이크로파일은 지반천공 → 강봉 설치 → 그라우트 주입의 과정을 통하여 소구경 현장타설말뚝을 형성하는 방식을 적용하고 있다. 이러한 시공 과정으로 인해 마이크로파일은 대상 지반 특성에 큰 영향을 받게 되는데, 연약한 점토지반에서는 그라우트의 침투저하, 지하수위가 높은 지반에서는 그라우트 고결시간의 장기화, 균열 및 절리가 발달된 암반이나 공벽붕괴 가능성이 큰 붕적층 및 진동영향을 많이 받는 지반에서는 그라우트와 말뚝체의 분리 및 부착력 감소를 초래할 수 있다. 이러한 시공상의 한계를 극복하고자 말뚝 선단에 고정 지압 구조체를 장착하여, 상부하중 작용 시 지압구가 압축·팽창하면서 선단 면적의 확대와 주면으로의 쐐기수평력을 발휘하여 지지력을 증대시키는 ‘선단 확장형 마이크로파일’(Fig. 2)을 개발하였다. 비교적 간단한 구조의 고정 지압구를 활용하여 경제성과 시공성을 갖춘 기술을 개발하였으나, 개발된 공법에 대한 지지 메커니즘과 일반 마이크로파일 대비 지지력 증대효과에 대한 정확한 검증이 부족하여 실제 현장에서는 적극적으로 활용되지 못하고 있는 실정이다.
따라서, 본 연구에서는 선단 확장형 마이크로파일의 지지 메커니즘과 지지력 증대효과를 검증하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였다. 선단 확장형 마이크로파일을 모델링하고 수치해석을 위한 입력 물성치를 산정하였으며, 수치해석을 통하여 선단 확장형 마이크로파일의 고정 지압 구조체가 압축·팽창되면서 발현되는 쐐기수평력에 의한 지지 메커니즘을 확인하고, 이와 더불어 일반 마이크로파일의 수치해석 결과와의 비교를 통해 압축 및 인발 지지력 증대효과를 검증하였다.
2. 선단 확장형 마이크로파일
2.1 마이크로파일 공법
마이크로파일은 소구경 현장타설말뚝으로 통상 천공직경 300mm 이하, 말뚝 본체 직경 100mm 이하의 말뚝으로 분류한다. 마이크로파일은 대구경 말뚝에 비해 선단 면적이 작고, 설계 축하중이 작아 신축 건축물 및 구조물 시공에 적용되기 보다는 대구경 말뚝을 시공하기 어려운 협소한 현장조건, 기존 건축물의 기초보강 등에 주로 활용되고 있다. 국내에는 설계기준이 명확하게 정립되어 있지 않은 실정이며, 대부분 미연방도로국(FHWA)의 ‘마이크로파일 설계와 시공(Micropile Design and Construction, 2005)’의 매뉴얼을 준용하고 있다.
마이크로파일의 기본적인 설계는 일반 말뚝과 동일하나, 말뚝의 단면이 매우 작아 선단 지지력은 고려하지 않으며, 이에 따라 그라우트와 지반의 주면지지력에 의하여 마이크로파일의 주면지지력이 결정된다. 또한, 말뚝의 길이가 증가하는 경우 좌굴에 대한 검토가 필요하다는 점이 일반 말뚝과의 차별점이라 할 수 있다. 이러한 특성을 고려하여, 미연방도로국에서는 선단지지력을 고려하지 않는 마이크로파일 설계법을 대상 지반과 그라우팅 방식에 따라 분류하여 제안하고 있다.
마이크로파일은 기존 건축물 기초보강, 증축기초, 협소지역 기초, 내진보강 등의 분야에 광범위하고 활용되고 있으며, 이러한 마이크로파일에 대하여 지지력 보강효과, 인발지지력 증대, 지반 및 그라우트의 특성, 마이크로파일 설치방식 등에 대해 광범위한 연구가 진행되는 것과 동시에 신기술 개발에 대한 다양한 시도가 계속되고 있다.
2.2 고정 지압 구조체
선단 확장형 마이크로파일에서는 마이크로파일의 선단부에서 쐐기수평력이 발휘되도록 하기 위하여 별도의 장치를 개발하여 장착하였으며, 이 장치는 설치 시 압축하중 재하 전에는 천공홀보다는 단면이 작으나 압축하중이 작용하여 설치되는 경우 강봉의 근입에 따라 수평방향으로 점진적으로 팽창하여 천공홀 주변지반을 압착하여 수평토압을 증가시킨다. 이러한 선단부의 장치를 고정 지압구(Ground fixing wedge device)라 하며, Fig. 3은 선단 확장형 마이크로파일의 고정 지압구의 형상을 나타낸다. 고정 지압구는 120° 간격으로 3개의 요소로 구성되어 있으며, 내부에 다단계 나사선을 설치하여, 압축 시 강봉의 근입에 따라 고정 지압구가 점진적으로 확장될 수 있고, 인발 시 강봉과 고정 지압구의 연결에 의하여 인발저항력을 발휘할 수 있도록 제작되었다. 또한, 천공홀 내부와 고정 지압구의 부착력을 증대시키기 위하여 지압구 외부 표면에 요철을 추가하였으며, 단순한 메커니즘으로 고정 지압구를 통한 선단 및 주면지지력, 인발저항력 증가를 도모하였다.
2.3 고정 지압구 확장 프로세스
선단 확장형 마이크로파일의 선단부에 장착되는 고정 지압구는 압축하중이 재하되는 경우 수평으로 팽창하여 천공홀의 주변지반을 압착하여 수평토압을 증가시키며, 이로 인한 압축 및 인발지지력의 증대를 기대할 수 있다. Fig. 4는 하중재하 조건에 따른 고정 지압구의 확장 프로세스를 나타낸다.
Fig. 4(a)는 선단 확장형 마이크로파일의 설치 직전 상태로서 천공홀 내에 고정 지압구와 강봉을 설치한 상태이며, 고정 지압구의 직경(130mm)은 천공홀 직경(150mm)보다 작다. Fig. 4(b)는 설치 초기에 강봉을 통하여 하중을 일부 재하한 상태이며, 이때 강봉의 근입에 따라 고정 지압구가 한단계 확장되어 고정 지압구의 직경(148.75mm)이 천공홀의 직경(150mm)에 근접하고 있는 상태를 나타낸다. Fig. 4(c)는 설치가 보다 진행되어 고정 지압구가 한단계 더 확장됨에 따라 고정 지압구의 직경(167.5mm)이 천공홀 직경(150mm)보다 큰 상태가 되고, 고정 지압구가 공벽에 압착된 상태를 나타낸다. 강봉이 천공 바닥면에 닿지 않고 고정 지압구의 내부 쐐기에 결착되어 있는 상태이며, 이는 수치해석 시 인발하중을 받는 조건에 적용된다. Fig. 4(d)는 강봉이 고정 지압구가 설치된 깊이까지 도달한 상태를 나타내며, 이때 고정 지압구의 직경(178.44mm)은 천공홀 직경(150mm)보다 약 30%가량 증가하게 된다. 강봉이 천공 바닥면에 닿아있는 상태로서, 이는 수치해석 시 압축하중을 받는 조건에 적용된다.
3. 3차원 수치해석
3.1 수치해석 방법, 모델, 경계조건의 설정
선단 확장형 마이크로파일의 수치해석을 하기 위해서는 3차원적 고정 지압구, 강봉, 말뚝과 지반의 인터페이스, 압축 및 인발하중에 대한 모델링이 필요하며, 이러한 기능을 수반하는 유한요소법 프로그램인 PLAXIS3D를 활용하여 수치해석을 수행하였다. 지반의 모델링에는 지반거동을 근사적으로 예측하는데 널리 사용되는 선형탄성완전소성모델(Linear Elastic Perfectly Plastic Model)의 일종인 Mohr-Coulomb 모델을 사용하였다. Mohr-Coulomb 모델의 선형탄성부분은 Hook의 법칙을 따르며, 완전소성부분은 Mohr-Coulomb 파괴규준을 따른다. 마이크로파일과 지반의 인터페이스에는 강도감소요소(Rinter)를 고려, 수치해석 시 마이크로파일과 지반이 일체거동하는 것을 방지하였다. 강도감소요소를 적용하게 되면 점착력, 내부마찰각 등의 지반의 강도정수가 강도감소요소에 비례하여 감소된 값으로 인터페이스 요소에 적용되며, 지반과 마이크로파일이 분리되어 거동하게 된다. 본 연구에서 적용한 Rinter는 Table 1에 나타내었다.
Table 1.
Interface reduction factor (Rinter)
본 연구에서는 선단 확장형 마이크로파일의 지지 메커니즘을 분석하고 압축 및 인발지지력 증대효과를 확인하고자 Lab-scale과 Field-scale의 두 종류의 조건을 활용하여 수치해석을 수행하였다. Lab-scale의 경우, 고정 지압구의 형상을 실제 조건과 유사하게 모델링하여 마이크로파일 설치 시 하중 재하에 의하여 강봉이 근입됨에 따라 고정 지압구가 확장되는 프로세스를 분석하였다. Field-scale의 경우, 지반에서의 실제 선단 확장형 마이크로파일의 거동을 모사하기 위하여 강봉과 고정 지압구가 연결된 형태의 마이크로파일을 모델링하여 수치해석을 수행하였다. 해석시간 등을 고려하여 효율적인 수치해석을 위해 해석 범위를 좁힌 Lab-scale에서는 고정 지압구 확장에 따른 지지 메커니즘을 확인하고, Field-scale에서는 실제 크기 마이크로파일을 모델링하여 현장조건에서의 지지거동을 비교하고자 하였다. 각 조건에서의 선단 확장형 마이크로파일과 일반 마이크로파일의 유한요소망은 Fig. 5～Fig. 8에 나타내었다. Fig. 5, 6에 나타낸 Lab-scale 모델링의 해석범위(가로×세로×깊이)는 1.0m×1.0m×1.5m로 설정하였으며, Fig. 7, Fig. 8에 나타낸 Field-scale 모델링의 해석범위는 5.0m×5.0m×15.0m으로 설정하였다. 일반 마이크로파일의 경우, 10m의 길이로 모델링하였다. 해석시간 등을 고려하여 효율적인 수치해석을 위해 해석 범위를 좁힌 Lab-scale의 경우 실제 크기 고정 지압구와 강봉부의 크기를 고려하여 확장 거동을 모델링하고, 해석 범위를 넓힌 Field-scale의 경우 실제 현장에서 시공되는 마이크로파일의 깊이를 반영하여 모델링하기 위함이다. 변위 경계조건의 경우, x축 및 y축 방향 좌우연직면에서는 수평변위를, z방향 최저면에서는 연직변위를 구속하였으며 지반과 마이크로파일 사이에는 인터페이스 요소를 적용하여 일체거동을 방지하였다.
3.2 입력물성치 산정
3차원 수치해석에서 적용한 지반과 마이크로파일의 입력물성치는 국내외 설계 및 시공사례를 참조하여 결정되었으며, 이는 Table 2에 나타낸 바와 같다. 지반조건의 경우, 본 연구에서 활용된 선단 확장형 마이크로파일의 실제 설계대상 지층인 풍화암으로 결정하였으며, 지반모델은 Mohr-Coulomb 모델을 적용하였다. 일반 마이크로파일이 강봉과 그라우트로 구성된 반면, 선단 확장형 마이크로파일은 고정 지압구가 추가적으로 고려되었다. 강봉 및 고정 지압구는 선형탄성모델을 적용하여 입력 물성치를 결정하였으며, 그라우트는 10MPa의 설계강도를 반영한 Mohr-Coulomb 모델을 적용하였다.
Table 2.
Input parameters of micropile and ground model elements
3.3 수평력의 발생을 고려한 수치해석단계
수치해석단계는 고정 지압구의 팽창에 따른 수평력의 발생을 고려하여 결정하였다. 일반적으로는 “초기응력설정 → 하중재하에 의한 고정 지압구 팽창 → 압축 및 인발하중 작용”의 순서로 진행해야 하나, 상부에서의 연직방향 하중재하에 따른 선단 고정 지압구의 횡방향 팽창 거동을 실제와 같이 모델링하는 것에 한계가 있었다. 이를 보완하기 위하여, 고정 지압구의 팽창에 따른 수평력의 발생을 활성화하는 단계를 추가적으로 고려하였으며, 고정 지압구를 측면에 Surface를 형성한 후, Surface가 확장되면서 이를 둘러싸고 있는 주변지반에 수평력이 발생하도록 모델링을 하였다. 이때 발생하는 수평력은 압축 및 인발하중 조건에 따른 고정 지압구와 강봉의 결합형태를 반영하였다. Table 3과 Fig. 9, Fig. 10에 수평력의 발생을 고려한 수치해석단계를 나타내었다.
Table 3.
Numerical analysis procedure considering horizontal forces
4. 3차원 수치해석 결과분석
4.1 선단 확장형 마이크로파일의 지지 메커니즘 분석
선단 확장형 마이크로파일의 압축 및 인발지지력 증가요소는 ① 고정 지압구 팽창에 의한 수평력, ② 고정 지압구 형상 및 ③ 고정 지압구 팽창에 따른 선단면적의 증가이다. 이 중에서 가장 큰 부분을 차지하는 요소는 고정 지압구 팽창에 따라 발생하는 수평력이며, 본 연구에서는 천공홀 내벽 지반에 작용하는 수평력을 분석하였다.
앞에서 확인한 바와 같이, 압축 및 인발하중 작용 시 고정 지압구와 강봉의 결합단계를 구분하여 모델링하였으며, 인발하중 재하조건은 강봉이 고정 지압구 최대깊이까지 근입되었으나 내부 쐐기에 걸려 천공 바닥면에 도달하지 않은 상태(Fig. 4(c) 참조), 압축하중 재하조건은 강봉이 천공 바닥면에 도달한 상태를 모델링하였다(Fig. 4(d) 참조). 강봉이 근입됨에 따라 점진적으로 고정 지압구가 확장되어 내벽 지반으로 관입되며, 이때 고정 지압구와 맞닿는 지반에서 수동토압이 발생하게 되고 이는 고정 지압구 확장에 의한 팽창압이라 할 수 있다. 압축하중 재하 시에는 고정 지압구가 천공홀 내벽으로 14.22mm 관입되며, 반면 인발하중 재하 시에는 8.75mm 관입된 상태에서 하중을 받게 된다. 따라서, 수평변위 14.22mm, 8.75mm에서의 수평토압이 각각 압축하중 및 인발하중 재하 시 고정 지압구의 확장에 의해 발생하는 팽창압이라 할 수 있으며, 지압구 외면 면적을 고려하여 수평력을 산정하였다. 천공홀 내벽에 관입되는 고정 지압구로 인해 발생한 수평변위와 지반에서 발생하는 수평력을 분석한 결과, 세 개의 고정 지압구 요소 각각에 압축하중 재하 시 1.63kN, 인발하중 재하 시 1.46kN의 수평력이 발생하는 것으로 나타났다. Fig. 11에서는 고정 지압구 확장에 따른 수평변위 단계 별 요소변형, 수평변위 벡터, 수평응력 윤곽선을 도시하였다. 각 그림은 상부에서 바라보는 방향에서의 마이크로파일 요소 형상이며, 중앙의 원형 형상은 마이크로파일이다. 고정 지압구의 수평변위가 증가할수록 각각의 고정 지압구 부품에서 발생하는 수평력이 증가할 뿐만 아니라 고정 지압구 부품 사이요소에서 발생하는 수평변위도 증가함을 알 수 있다.
4.2 지지력 증대효과 비교검증(Lab-scale)
Lab-scale 조건에서는 선단 확장형 마이크로파일의 고정 지압구와 강봉을 모델링하여 일반마이크로파일과의 압축 및 인발지지력을 비교하였다. Fig. 12(a)는 압축하중 재하 시 두종류의 마이크로파일의 하중-변위곡선을 나타내었다. 그림에서 알 수 있듯이, 압축하중이 증가함에 따라 연직변위(침하) 발생량이 증가하였으며, 연직변위 11.0～15.0mm의 범위에서 극한 압축지지력이 발현되었다. 선단 확장형 마이크로파일의 극한 압축지지력은 107.0kN, 일반 마이크로파일의 극한 압축지지력은 86.0kN으로 나타났으며, 선단 확장형에서의 극한지지력 값이 크게 나타나는 이유는 고정 지압구의 확장에 따른 수평력의 발생과 선단 면적의 증가로 판단된다. 선단 확장형 마이크로파일은 일반 마이크로파일에 비하여 극한 압축지지력이 24.42% 증대되는 것을 알 수 있다. 파괴형태를 분석한 결과, Fig. 12(b), (c)에 마이크로파일 주변지반에서 발생한 변위를 벡터로 나타낸 바와 같이, 일반마이크로파일의 경우 말뚝선단부에서 집중적으로 파괴가 발생한 반면, 선단 확장형 마이크로파일의 경우 선단부와 주변부에 분산되어 발생하는 것을 확인하였다.
Fig. 13(a)는 인발하중 재하 시 선단 확장형 마이크로파일과 일반 마이크로파일의 하중-변위곡선을 나타낸 것으로, 인발하중이 증가함에 따라 연직변위가 증가함을 확인하였다. 선단 확장형 마이크로파일의 경우 연직변위가 약 0.75mm 발생하였을 때 극한 지지력이 발현된 반면, 일반 마이크로파일에서는 약 0.1mm의 변위가 발생하였을 때 극한 지지력이 나타났다. 선단 확장형 마이크로파일의 극한 인발지지력은 19.5kN, 일반 마이크로파일의 극한 인발지지력은 6.1kN으로 나타났으며 고정 지압구의 확장에 따라 인발지지력이 3배 이상 증대되는 것을 확인하였다. 이는 고정 지압구의 확장에 따른 수평력의 발생과 고정 지압구 주면의 형상에 의한 것으로 판단된다. 또한, Fig. 13(b), (c)에서 주변 지반의 변위 벡터로 나타낸 바와 같이, 일반 마이크로파일의 파괴형태는 마이크로파일과 주변 지반의 경계면을 따라 파괴가 발생하는 플러그(Plug) 형태를 나타내는 반면, 선단 확장형 마이크로파일의 경우 파괴면이 고정 지압구 주변지반으로 확장되는 쐐기(Wedge) 형태로 나타났으며, 이러한 파괴형태 역시 지지력 증대효과의 요소로 판단된다.
4.3 지지력 증대효과 비교검증(Field-scale)
Field-scale 조건에서는 실제 크기의 마이크로파일 시공을 모사하기 위하여 깊이 15m의 선단 확장형 마이크로파일을 모델링하여 수치해석을 수행하였으며, 풍화암 지반에서의 압축 및 인발지지력을 일반 마이크로파일과 비교분석하였다. Fig. 14는 풍화암 지반에서의 압축하중 작용 시 선단 확장형 및 일반 마이크로파일의 하중-변위 곡선을 나타내었으며, 명확한 극한지지력이 발생하지 않아 항복지지력을 결정하였다. 선단 확장형 마이크로파일의 항복 압축지지력은 600kN, 일반 마이크로파일의 항복 압축지지력은 500kN으로 평가되었으며, 선단 확장형 마이크로파일의 압축지지력 증가율은 20.0%로 나타났다. 지지력이 증대되는 요인으로는 고정 지압구의 확장에 의한 수평력 및 주면지지력의 증가와 선단 면적 증가에 의한 선단지지력의 증가로 판단된다.
Fig. 15는 풍화암 지반에서의 인발하중 작용 시 하중-변위 곡선을 나타냈었다. 압축하중 작용 시와 마찬가지로, 일반 마이크로파일에서는 명확한 극한지지력의 발현을 확인할 수 있었으나 선단 확장형 마이크로파일에서는 극한 지지력이 발생하지 않아 항복 지지력을 결정하였다. 일반 마이크로파일의 극한 인발지지력은 130kN, 선단 확장형 마이크로파일의 극한 인발지지력은 250kN으로 나타났으며, 두종류의 말뚝 모두 연직변위 5mm 이내에서 극한 및 항복 지지력이 발현됨을 파악하였다. 선단 확장형 마이크로파일의 일반 마이크로파일 대비 인발지지력 증가율은 38.89%로 나타났으며, 선단에서의 고정 지압구 확장에 따른 수평력 및 주면지지력의 증가로 판단된다.
5. 결 론
본 연구에서는, 선단 확장형 마이크로파일의 지지 메커니즘을 분석하고 일반 마이크로파일 대비 압축 및 인발 지지력 증대효과를 비교·검증하기 위하여 3차원 수치해석을 수행하였으며, 이로부터 다음의 연구 결과를 도출하였다.
(1) 선단 확장형 마이크로파일의 압축 및 인발지지력 증가요소 중에서 가장 큰 비중을 차지하는 요소는 고정 지압구 팽창에 따라 발생하는 수평력이며, 압축 및 인발하중 작용 시 고정 지압구와 강봉의 결합단계를 고려하여 압축 및 인발하중 작용 시 발생하는 수평변위에 대응하는 수평토압을 고정 지압구 팽창에 의한 수평력으로 고려하여 수치해석에 반영하였다. 압축하중 재하 시, 고정 지압구는 천공홀 내벽으로 14.22mm 관입되며 이에 대응하는 팽창압을 수평력으로 산정한 결과 1.63kN을 도출하였으며, 마찬가지로 인발하중 재하 시 고정 지압구의 8.75mm의 수평변위에 따라 1.46kN의 수평력이 작용하는 것을 반영하여 수치해석을 수행하였다. 또한, 고정 지압구의 확장에 따른 수평변위 단계 별 요소변형, 수평변위 벡터, 수평응력 윤곽선을 분석하였으며, 이에 따라 고정 지압구의 수평변위가 증가할수록 각각의 고정 지압구 부품에서 발생하는 수평력의 증가와 각 부품 사이 공간요소에서 발생하는 수평변위의 증가를 확인하였다.
(2) Lab-scale 조건에서는 선단 확장형 마이크로파일의 고정 지압구와 강봉을 모델링하여 일반 마이크로파일과의 압축 및 인발지지력을 비교하였다. 그 결과, 극한 압축지지력의 증가율은 24.42%로 나타났으며, 지지력이 증대되는 이유로는 고정 지압구 확장에 따른 수평력과 선단 면적 증가에 의한 선단지지력의 증가로 판단된다. 극한 인발지지력의 증가율은 225%로 나타났으며, 이는 고정 지압구의 확장에 따른 수평력 증가에 의한 것으로 판단된다. 또한, 일반 마이크로파일에서는 말뚝과 주변 지반의 경계면을 따라 파괴가 발생한 반면, 선단 확장형 마이크로파일의 경우 고정 지압구 주변지반으로 파괴면이 확장되는 쐐기(Wedge) 형태로 나타났으며, 이러한 파괴형태 역시 지지력 증대효과의 요소로 판단된다.
(3) Field-scale 조건에서는 실제 현장에서의 마이크로파일 시공조건을 고려하여 수치해석을 수행하였으며, 풍화암에서의 선단 확장형 마이크로파일과 일반 마이크로파일의 압축 및 인발지지력을 비교하였다. 그 결과, 극한 압축지지력의 증가율은 약 20%, 극한 인발지지력의 증가율은 38.89%로 나타났으며 고정 지압구의 확장에 따른 수평력의 발생과 주면지지력의 증가와 선단 면적 확장에 따른 선단지지력의 증가에 의한 것으로 판단된다.
본 연구의 3차원 수치해석을 통한 지지 메커니즘 분석과 압축 및 인발 지지력 증대효과 검증은 향후 각종 건축물 및 토목구조물 기초보강 분야에서 선단 확장형 마이크로파일의 활용성에 대한 유의미한 참고자료가 될 수 있을 것으로 사료되며, 나아가 원심모형시험 등 지반 구속압을 고려한 모형시험이나, 실제 현장에서의 시공과 재하시험의 수행을 통하여 교차검증 및 현장 적용성을 검증한다면 선단 확장형 마이크로파일이 적극적으로 활용될 수 있을 것이라 기대된다.
