서언
철근 콘크리트 구조의 성립원리에 관하여는 이전 강좌에서 소개 한 바 있다. 그런데, 그동안 콘크리트에 관하여는 많이 소개되었지만, 철근에 관하여는 소개된 바 없었다. 그러므로, 이번 강좌에서는 철근의 역사 및 발전, 제조 및 KS D3504(철근 콘크리트용 봉강)에 규정된 철근의 종류 및 표시인 개요를 소개하고, 다음 회에서는 품질에 대하여 소개해 보도록 한다. 

철근의 역사 및 발전
철강재와 콘크리트가 함께 사용된 최초의 역사는 프랑스의 랑보(Lambot)가 1854년 제1회 파리 만국박람회에서 철망(Wire mesh)을 넣은 콘크리트(Ferro-cement)로 작은 보트를 만들어 출품한 것인데, 그 이듬해에는 특허도 받았다. 그 후 코아니에(Coignet), 모니에(Monier) 등에 의해 발전시켜 프랑스, 미국 등 여러국가에서의 계속적인 연구 및 실용화에 힘입어 현재에 이른다.
철근은 표면이 매끄러운 원형철근도 있지만, 현재는 표면에 돌기를 내어 콘크리트와의 부착력을 좋게 한 이형철근(Deformed bar)이 주로 사용되고 있다. 돌기의 모양은 각국의 각 제조사 고안에 따른 것으로 <그림 1>과 같은 다양한 것이 있는데, 축 방향의 돌기를 종 방향 리브(Rib), 횡 방향의 일정 간격의 돌기를 횡 방향 리브라고 한다. 우리나라와 일본의 경우는 주로 대나무 마디 모양(Bamboo type)을, 유럽과 중국은 생선 뼈 모양(Fish bone type)을 많이 생산하고 있다.

<그림 1> 철근의 모양

철근의 제조
일반적으로 철근의 생산은 <그림 2>와 같은 공정으로 제조된다. 즉, 고철을 원료로 용해로에 넣고 전기저항인 아크(Arc)를 이용하여 용해 공정에서 녹인 것을 정련(Refining)하여 연속주조 공정으로 빌렛(Bilet)을 만들어 저장해 둔다. 철근 제조는 이것을 소재로 재가열한 뒤 수직 혹은 수평으로 압연한 후 80℃ 정도로 냉각한 후 주문한 크기 혹은 표준 크기로 절단한 다음 ton 단위로 와이어로 결속하는 포장을 한 후 건설공사 현장으로 출하하게 된다.

<그림 2> 철근의 생산 공정 개요

철근의 종류 및 표시
현재 가장 많이 이용되는 이형철근은 유효숫자 3자리의 공칭지름을 mm 단위로 한 후 지름 앞에 D(원형철근은 ø)를 붙인 숫자로 불려지고 있다. 이것을 공칭지름이라 하는데, KS D 3504에는 D4에서 D57까지 19종이 규정되어 있다. 공칭지름은 예를 들면 D4는 4.23mm이다. 그런데, 왜 이렇게 소수점으로 복잡하게 되었는가? 이와같은 이형철근은 원래 미국에서 발전시킨 것으로, 인치 단위(1inch=25.4mm)에서 출발했기 때문이다. 즉, 1인치의 1/6은 4.23mm인 것이다. 철근 호칭별 치수·무게 등과 관련하여서는 <표 1>과 같다.

<표 1> 철근의 치수, 무게 등(KS D3504)

그런데, 돌기가 있는 이형철근의 공칭지름은 어디를 측정해야 할까? 가 의문이 될 수 있다. 이는 철근의 밀도 7.85g/cm3를 기본으로 단위 길이당 무게가 정해져 있다면, 이형철근 1m의 무게가 원형철근 몇 mm에 해당하는지에 의하여 공칭지름이 정해지게 되는 것이다. 
우리나라에서 생산되는 철근의 종류로는 용도에 의해 일반용, 용접용, 특수내진용의 3종류로 나누어 SD(Steel Deformed bar) 기호에 항복강도와 일반용은 표시가 없지만, 용접용은 W, 특수내진용은 S를 붙여주게 된다. 일 예로 「SD400S」라고 하면 항복강도 400MPa의 특수내진용이라는 의미이다. 특히 철근에는 1.5m 이하의 간격으로 롤링 마크가 되어있는데, 그 예시는 <그림 3>과 같다.

<그림 3> 철근의 롤링 마크의 예

그림 중의 KR은 원산지로 대한민국을 의미하고, PJ는 제조사 이름을 말하며, 16은 직경 D16이고, 4S는 강종으로 항복강도 400MPa의 특수내진용을 의미하는 것이다. 단, 호칭명 D4, D5, D6, D7, D8 및 나사 모양 철근(D22 이하)은 롤링 마크에 의한 표시 대신에 도색에 따른 색 구별로 표시하게 되는데, 각 강종 별 색 표시 방법은 <표 2>와 같다.

<표 2> 철근종류를 구별하는 색

*참고문헌; 왕찬훈외 7인, KS 철근의 역사 및 주요 기술동향, KCI학회지, 35-3(2023, 5)