고력볼트 마찰면이란 마찰접합에서 조여진 두 강판이 맞닿아 마찰력으로 전단력을 전달하는 접촉면을 말하며（판 겹침면, faying surface）, 블라스트 후 설계도서에서 정한 방식 도료를 시공한 면은 “피복 마찰면”이라 부른다. 통상 무기 규산 아연 도료나 미끄럼 방지 규산아연계 도료가 쓰인다. 설계 지표는 미끄럼계수 μ 이고, 마찰면을 미끄러뜨리는 외력을 그 면에 수직으로 작용하는 볼트 축력의 합으로 나눈 값이다.
세 가지 결론
- 원칙은 무도장이다. GB 50205-2020 제6.3.7조는 설계 요구가 없는 한 마찰면에 도장을 금지하고, 기름때·들뜬 녹·버(burr)·스퍼터의 잔류도 허용하지 않는다.
- 도장이 허용되려면 설계가 명시하고 μ 값이 규정 표 또는 시험에서 나와야 한다. 표에 값을 직접 가진 것은 무기 아연 도료뿐이다（JGJ 82-2011: 블라스트 후 무기 규산 아연 도장에서 Q235는 0.35, Q355 이상은 0.40）. 폴리우레탄 아연 또는 알키드 철적색 프라이머는 GB 50205-2020 해설에서 실측 평균이 0.2 안팎, 설계 적용치는 0.15 에 그친다.
- 도장했다면 시험을 다시 해야 한다. 시험체는 대표하는 부재와 동일한 강종·동일 로트 제작·동일 표면처리·동일 표면상태（도막 포함）·동일 로트의 볼트 세트를 쓰고 같은 환경에서 보관해야 하며, 먼저 도장한 뒤 시험한다. 처리 방식마다 5만 세트를 1 검사 로트로 하여 3 조를 만들고, 실측치는 설계치 이상이어야 한다.
1. 핵심 데이터
- 미끄럼계수 μ（JGJ 82-2011 표 3.2.4）：블라스트（샷·그릿）0.45（Q235）/0.50（Q345·Q390·Q420）；블라스트 후 적색 녹이 균일하게 발생 0.45/0.50；블라스트 후 무기 아연 도장 0.35/0.40；와이어 브러시로 들뜬 녹만 제거한 면 또는 무처리 압연면 0.30/0.35。
- 피복 마찰면의 실측 근거（GB 50205-2020 제6.3.2조 해설）：폴리우레탄 아연 및 알키드 철적색 프라이머는 평균 0.2 안팎으로 0.15 채택이 신뢰 가능；징가 계열 아연 도료는 국내외 시험 결과 0.45 적용 가능；미끄럼 방지 규산아연 도료는 철도교에서 장기 적용 실적이 있다。
- 마찰접합 1개 볼트의 전단내력 설계치：Nvb = 0.9 · nf · μ · P. nf는 마찰면 수（단면 1, 이면 2）, P는 축력 설계치。
- 10.9S 급 축력 P：M16 = 100 kN, M20 = 155 kN, M22 = 190 kN, M24 = 225 kN。
- 하부 처리：피복 마찰면의 블라스트 등급은 설계를 따른다. 실무에서는 ISO 8501-1 의 Sa 2½, 앵커 패턴 Rz 는 40～75 µm 를 기준으로 한다。
- 도막 두께：피복 마찰면의 최소 도막두께는 설계에서 정한다. 주 구조물은 설계 요구가 없을 경우 GB 55006-2021 제7.3.1조에 따라 옥외 150 µm·옥내 125 µm 의 간조 총도막, 허용오차 −25 µm 이다。
- 검사 로트：고력볼트 5만 세트를 1 로트로 한다（5만 미만도 1 로트）. 표면처리가 2 종 이상이면 피복 마찰면을 포함해 각 방식마다 시험하고, 1 로트당 3 조의 시험체를 만든다（GB 50205-2020 부록 B.0.7）。
- 재하와 정밀도：먼저 설계 미끄럼하중의 10 % 를 가하고 1 분 유지한 뒤, 3～5 kN/s 로 균일하게 미끄러질 때까지 가력한다. 시험기 오차는 1 % 이내, 스트레인게이지 볼트·로드셀·변위계의 보정 오차는 2 % 이내이다。
- 시공 환경：블라스트 및 도장 시 상대습도 85 % 이하, 강판 온도는 이슬점보다 3 ℃ 이상 높아야 한다。
- 온도 감소：접합부 환경온도가 100 ℃～150 ℃ 일 때 고력볼트 접합의 내력은 10 % 감소한다（JGJ 82-2011 제3.1.4조）。
2. 마찰면이 도료를 싫어하는 이유
2.1 마찰접합과 bearing 접합
마찰접합은 조임 축력에 의한 마찰력으로 전단을 전달하고 상대 미끄럼 발생을 내한계 상태로 본다. bearing 접합은 미끄럼을 허용하고 볼트 축의 전단과 공벽의 bearing 으로 지지되지만, 반복 동하중으로 피로 검토가 필요한 부재에는 쓰지 않는다. JGJ 82-2011 제4.2.1조는 bearing 접합에 대해 “접촉면을 청결히 유지하거나 설계대로 도장”이라고만 요구하고 미끄럼계수를 요구하지 않는다. 마찰접합에서는 μ 가 설계 전단력을 좌우하는 유일한 변수이므로, 같은 프레임이라도 접합부마다 마찰면 요구가 완전히 달라질 수 있다.
2.2 도막이 μ 를 낮추는 세 경로
- 접촉면이 바뀐다：철-철 조면 접촉이 도막-도막 계면으로 대체되고, 미끄럼은 강도가 낮은 수지층 내부에서 일어난다.
- 앵커 패턴이 묻힌다：Rz 40～75 µm의 마루를 자가 레벨링 도료가 채우면 기계적 맞물림을 잃고, 미끄러지는 면은 도막의 형태를 복제한다.
- 도막이 찌그러지고 닳아 마모된다：축력（M20 10.9S 에서 155 kN）이 도막을 골로 밀어 넣고, 반복 하중이 공 주변과 판 가장자리의 도막을 갈아 눌러 미끄럼하중이 내려간다。
마찰면 도장은 방식의 “덤”이 아니라 마찰 내구성과 부식 보호 사이의 의도적 교환이다. 규정 적용치 또는 실물 시험으로만 정당화된다.
3. 규정의 경계: 설계가 지시하지 않으면 도장하지 않는다
3.1 원칙
GB 50205-2020 제6.3.7조는 마찰면을 건조·청결하게 유지하고 버·날카로운 모서리·용접 스퍼터·용접 때·밀스케일·오손을 남기지 말며, 설계 요구 외에는 도장하지 말라고 규정한다. 여기서 도장은 shop 프라이머, 하도, 중도, 상도를 모두 포함한다.
3.2 강제 요구의 소재
GB 50205-2020 제6.3.1조는 제작 업체와 설치 업체가 마찰면（피복 마찰면 포함）의 미끄럼 시험과 재시험을 각각 수행하고 현장에서 처리한 면은 별도로 시험하도록 한 강행조항이었다. 2022 년 1 월 1 일부터 전문 강제 규범 GB 55006-2021 이 시행되면서 위 강행조항은 동시에 폐지되었고, 요구는 GB 55006-2021 제7.1.3조가 이어받았다. 즉 강판의 표면처리 방법과 블라스트 등급은 설계도서를 따르고, 마찰접합의 마찰면은 처리 후 각각 미끄럼 시험과 재시험을 수행하여 설계가 정한 미끄럼계수 지표에 도달해야 한다. JGJ 82-2011 의 제3.1.7·4.3.1·6.1.2·6.2.6·6.4.5·6.4.8조도 같은 방식으로 대체되었다. 현장에서는 강제 규범이 하한을, 도서가 목표를 정한다.
3.3 피복 시험체는 “먼저 도장, 나중에 시험”
GB 50205-2020 제6.3.2조는 피복 마찰면의 하부 처리와 최소 도막두께가 설계를 만족해야 한다고 요구한다. 해설은 용사 알루미늄, 아연 도금, 용사 아연, 유기 아연 및 기타 프라이머에 대해 미끄럼계수의 신뢰 있는 근거를 필요로 한다고 밝히고, 무기 아연 도료만 GB 50017 에 따라 직접 값을 채택할 수 있다고 한다. 운용상 세 가지: 시험체는 부재와 동시에 처리·도장·양생·보관한다; 시험체는 실물을 재현해야 한다; 무도장 시험체나 다른 로트의 소편으로 대체하는 것은 인정되지 않는다.
4. 피복 마찰면의 미끄럼계수 대조표
| 마찰면 처리 상태 | μ: Q235 | μ: Q345 이상 | 출전 | 방식 성능과 현장 관리 |
|---|---|---|---|---|
| 블라스트 후 무도장 | 0.45 | 0.50 | JGJ 82-2011 표 3.2.4 | 마찰은 최대이나 보호는 없다. 약 4 시간 이내 다음 공정으로 진행하고 조립 후 가장자리를 실링한다 |
| 블라스트 후 적색 녹 균일 발생 | 0.45 | 0.50 | JGJ 82-2011 표 3.2.4 | 녹층이 균일할 때만 유효. 얼룩 녹이나 들떠 벗겨지면 적용 불가 |
| 블라스트 후 무기 규산 아연 도장 | 0.35 | 0.40 | JGJ 82-2011 표 3.2.4 | 음극 방식을 병용. 도막두께와 완전 양생을 관리하고 붓 도장은 금지 |
| 미끄럼 방지 규산아연 도료 | 신뢰 있는 데이터 또는 시험값. 철도교의 장기 실적 | GB 50205-2020 제6.3.2조 해설 | 마찰면 전용 제품. 스트라이프 도장과 실링 계획을 함께 확정해야 한다 | |
| 징가 계열 아연 도료 | 국내외 시험 결과에 따라 0.45 | GB 50205-2020 제6.3.2조 해설 | 아연 입자가 미세. 손 도장 시공은 피해야 한다 | |
| 폴리우레탄 아연／알키드 철적색 | 실측 평균 약 0.2, 설계치 0.15 | GB 50205-2020 제6.3.2조 해설 | 마찰 손실이 커 마찰접합에는 원칙적으로 쓰지 않는다 | |
| 용사 알루미늄·용융 아연도금 | 처리 공정과 μ 모두 시험으로 정한다 | GB 50017, JGJ 82-2011 표 3.2.4 주 | duplex 체계에서 잦은 함정. 아연 프라이머 값을 원용해서는 안 된다 | |
단서: 표의 값은 설계와 검사 로트 판정을 위한 규정 적용치이다. 서로 다른 강종을 접합하면 낮은 쪽을 채택하고, 와이어 브러시로 녹을 제거할 때는하중 전달 방향과 직각으로 문지른다. 표에 없는 처리 방법은 모두 실물 시험으로 값을 정한다.
5. μ 를 0.10 잃으면 볼트는 몇 개가 늘어나나
M20·10.9S（P = 155 kN）·마찰면 2매（nf = 2）·Q355 강 접합부로 추정한다.
- 블라스트 무도장, μ = 0.50: Nvb = 0.9 × 2 × 0.50 × 155 = 139.5 kN/개；
- 블라스트 후 무기 규산 아연, μ = 0.40: Nvb = 0.9 × 2 × 0.40 × 155 = 111.6 kN/개；
- 잘못하여 일반 유기 프라이머를 도장, μ = 0.15: Nvb = 0.9 × 2 × 0.15 × 155 = 41.9 kN/개。
μ = 0.50 에서 0.40 으로 내려가면 1 개당 내력이 약 20 % 줄어 같은 설계 전단력에 약 25 % 많은 볼트가 필요하다（1 ÷ 0.8 − 1）. 볼트 간격, 끝거리, 겹침판 치수, 스패너 작업 공간까지 함께 바뀐다. μ = 0.15 는 무도장의 약 3.3 배（0.50 ÷ 0.15）로, 구조상 배치가 불가능한 경우가 많다. 마찰면에 뿌린 한 번의 분사는 접합부 내력에서 지불된다.
6. 마찰면에 쓸 수 있는 도료, 쓸 수 없는 도료
6.1 무기 규산 아연·미끄럼 방지 규산아연
에틸실리케이트형 또는 수유리형 무기 아연 도료는 아연 분말을 무기 바인더로 묶으며, 도막이 경질·다공이고 아연 입자 간 접촉으로 전기적 연속성을 갖는다. 유기 도료보다 앵커 패턴을 덜 채우기 때문에 규정에 직접적인 적용치가 있다. 사용 요점: 도막두께는 설계대로 관리（피복 마찰면의 최소 두께는 설계 변수）, 조립·시험 전 완전 양생, JGJ 82-2011 표 3.2.4 의 주석은 미끄럼 방지 규산아연과 징가 계열의 손 도장을 인정하지 않음, 주 체계의 중도·상도와 층간 적합성 확인, 습윤 보관 중 백색 녹 방지。
6.2 에폭시 아연·알키드 철적색·폴리우레탄 아연
중방식계의 상용 하도이지만 마찰면에서는 마찰을 크게 앗는다. GB 50205-2020 해설이 제시하는 폴리우레탄 아연과 알키드 철적색의 실측 평균은 0.2 안팎이다. 설계가 실측값으로 접합부를 다시 잡지 않는 한, 이들 하도를 마찰면에 분사해서는 안 된다. 현장에서 나타나는 전형은 “부재 전체 블라스트, 부재 전체 도장”이며, 피해야 할 구역이 계획 없이 도장되어 버린다.
6.3 중도·상도·shop 프라이머
마이카 산화철 에폭시 중도나 폴리우레탄·폴리실록산 상도는 자기 평탄화가 잘 되는 두꺼운 배리어이므로 마찰면에 둘 수 없다. 접합부 안의 온전한 shop 프라이머를 남길지는 설계를 따르나, 남기면 μ 가 대체로 낮아지므로 블라스트 시 국소 마스킹이나 2 차 처리 시 제거가 관례이다.
6.4 내화 피복이 같이 가는 경우
JGJ 82-2011 제3.1.4조는 부재를 내화 도료로 보호할 때 고력볼트 접합부의 도막두께가 인접 부재 이상이어야 한다고 요구한다. 이는 “마찰면을 도장하지 않는다”와 모순되지 않는다. 내화 피복이 덮는 것은 접합부의 노출 형상과 부재 표면이고, 판 겹침 내부에서 힘을 전달하는 접촉면은 도면대로 유지된다. 상세도에서 두 영역을 색상으로 구분해 두어야 한다.
7. 시공과 보호의 창구
| 공정 | 관리 항목 | 일반적 방법과 잦은 하자 |
|---|---|---|
| 블라스트 | 등급은 설계 준수, 실무에서는 Sa 2½；앵커 패턴 Rz 40～75 µm | 습기 있는 연마재나 열화 연마재는 마루를 세우지 못한다. 해사 사용 금지. 수용성 염은 ISO 8502-9 로 측정하여 50 mg/m²（NaCl 환산） 이하 |
| 도장 | 상대습도 85 % 이하, 강판 온도는 이슬점 + 3 ℃ 이상 | 무기 아연은 저온·고습에서 양생 불량, 부착과 μ 모두에 영향 |
| 양생·보관 | 완전 양생과 설계 도막두께 확인 후 조립·시험 | 무기 아연은 양생 일수가 필요하다. 이른 시험은 수치를 그르친다 |
| 모서리 처리 | 반경 2 mm 이상 R 가공, 3 회 연마 또는 동등 처리 | 날카로운 모서리는 도막을 벗기고 응력 집중과 부식의 기점이 된다 |
| 현장 보호 | 건조·청결 유지, 기름·진흙·비·충돌 회피 | 회피 구간에 마스킹, 품번별 쌓기. 재부식 후엔 다시 처리하고 단독 시험한다 |
| 설치 전 재시험 | 설치 업체가 단독 재시험, 현장 처리면은 단독 채취 | 제작 성적서를 원용하지 않는다. 운반과 보관으로 표면 상태는 이미 변했다 |
8. 미끄럼 시험과 판정
시험은 GB 50205-2020 부록 B.0.7 을 따르며, “다섯 가지 동일·1 로트 3 조·하나의 하중 곡선”으로 정리할 수 있다.
- 다섯 가지 동일：시험체는 대표 부재와 동일 강종, 동일 로트 제작, 동일 마찰면 처리, 동일 표면상태（도막 포함）, 동일 로트 동일 성능등급 볼트 세트을 쓰고 동일 환경에서 보관한다。
- 시험체 형상：마찰면 2 매·편측 2 볼트 이음 인장 시험체。측판 두께는 중앙판의 1/2 이상。미끄럼 전에 순단면이 탄성을 유지해야 하며, 1 조는 1 회만 시험하고 재사용하지 않는다。
- 조임：1 차 조임은 규격 축력의 약 50 %, 2 차 조임 후 실측 축력은 0.95P～1.05P 범위。
- 재하：설계 미끄럼하중의 10 % 를 가하고 1 분 유지, 이어 3～5 kN/s 로 미끄럼이 발생할 때까지 가력하여 미끄럼하중 Nv 를 취한다。
- 산정：μ = Nv /（nf × ΣPi）, nf = 2, ΣPi 는 미끄러지는 편측 볼트의 실측 축력 합。소수점 둘째 자리까지 반올림하고, 실측치가 설계치 이상이어야 합격。
- 불합격 시：먼저 시험체와 부재의 일치, 축력, 오염을 확인하고 면을 다시 처리한 후 재시험。재차 불합격이면 처리 공정을 바꾸거나 설계 변경으로 대응한다。“대충 만족”으로는 합격이 성립하지 않는다。
제3 시험기관의 실무에서 두 가지를 기술 협정에 적어 두는 것이 좋다. 시험 환경을 10 ℃～35 ℃·상대습도 80 % 이하로 유지할 것, 그리고 도막이 과후 또는 미양생이면 낮은 값이 나온다는 점이다. 이 경우 미끄럼은 철-철 계면이 아니라 도막 내부에서 발생한다.
9. 주 방식 체계와의 접속
- 접합부 도면에서 구역 지정：마찰면마다 “무도장” 또는 “피복 마찰면”으로 표시하고 설계 μ ·제품·도막두께·구역 경계（통상 공 중심선으로부터의 거리）를 제시한다. 부재 일괄 도장을 막는다。
- 회피 후 2 차 조임 다음 실링：2 차 조임 검사 합격 후 볼트 머리·와셔·이음판 둘레·틈을 스트라이프 도장 또는 실링으로 막는다. 수분과 염분의 침입 경로를 차단하면서도 축력과 마찰 전달 경로를 건드리지 않는다。
- 현장 처리면은 독립 로트：높은 위치에서의 연마나 현장 블라스트로 생긴 면은 시험체도 판정도 단독으로 하고, 제작 처리분과 통합 판정하지 않는다。
- 도막 기록 두 종류：마찰면 도막은 설계 최소 두께에 대해, 주 체계 도막은 GB 55006-2021 제7.3.1조에 대해 기록한다。
FAQ
Q1：부재 전체를 도장하는 공정에서 마찰면도 같이 해도 되는가。
안 된다. GB 50205-2020 제6.3.7조가 설계 요구 외를 금지한다. 도장 후에는 μ 를 피복면 기준으로 다시 정해야 하고, 일반 유기 계에서는 0.15～0.2 만 보증할 수 있다. 접합부는 재검토가 되고, 대응하는 시험 성적서는 통상 존재하지 않는다.
Q2：실수로 마찰면을 도장했다. 조치는?
먼저 설계를 확인하고 두 길 중 하나를 택한다. 첫째, 도막을 설계 등급（통상 ISO 8501-1 의 Sa 2½）까지 제거하고 면을 다시 처리한 뒤 재시험하는 방법。둘째, “피복 마찰면”으로 다루어 도장 시험체로 미끄럼 시험을 하고 설계자에게 내력 확인을 요구하는 방법。둘 다 시험 성적서로 마무리하고 육안 판단으로 끝내지 않는다。
Q3：무기 아연은 0.35/0.40 을 쓰는데 에폭시 아연은 안 되는 이유는?
파괴 형상과 규정이 가진 데이터 기반의 차이이다. 무기 규산계는 경질·다공이며 아연 접촉을 유지하고, 방대한 시험이 규정 표에 반영되어 있다. 에폭시계는 연속하고 인성이 있는 유기 피막이 되어 미끄럼이 피막 내부에서 일어나므로, 규정이 값을 두지 않아 실물 시험으로 정할 수밖에 없다.
Q4：피복 마찰면 시험체는 도장 전과 후 어느 시점에 시험하나?
도장 후이다. 부재와 동시에 블라스트·도장·양생·보관하고, 설계 도막두께와 완전 양생에 도달한 뒤 조립하여 조이고 가력한다. 무도장 시험체나 다른 로트의 소편으로 대체하면 판정이 무효가 된다.
Q5：용융 아연도금이나 용사 알루미늄면에 아연 도료 값을 원용해도 되는가?
안 된다. GB 50017 과 JGJ 82-2011 표 3.2.4 의 주석은 그 밖의 처리 방법에 대해 처리 공정과 μ 를 모두 시험으로 정하도록 요구한다. duplex 체계의 도금 부재에서는 아연 표면 상태（백색 녹, 아연염）와 변한 앵커 패턴도 함께 고려해야 한다.
Q6：조립 후 접합부는 어디를 칠해야 하는가?
2 차 조임 검사에 합격한 뒤 볼트 머리·와셔·판 끝과 틈을 실링한다. 먼저 적정 도료로 모재와 모세 간극을 봉하고, 이어서 주 체계를 설계 도막두께까지 복원한다. 교량과 해안 공장에서 접합부 내구성을 결정하는 것은 이 디테일 작업이며, 마찰면을 무도장으로 남기는 대가로 필요한 공정이다.
Q7：미끄럼계수와 나사계수가 같은 개념인가?
다르다. 육각 헤드의 조임 토크계수 K 또는 머리 절단형 볼트의 조임 축력은 볼트 세트의 성능이고, 미끄럼계수는 판 접촉면의 성능이다. 둘은 독립적인 합격 조건이며, 통상 볼트 세트 재시험이 합격한 뒤 미끄럼 시험 결과를 판정한다.
근거 규범
- GB 55006-2021 철골구조 통용 규범（2021 년 4 월 9 일 발표, 2022 년 1 월 1 일 시행）제4.4.3·7.1.2·7.1.3·7.3.1조
- GB 50205-2020 철골구조 시공 품질 검수 표준 제6.3.1·6.3.2·6.3.7조 및 부록 B.0.4·B.0.7
- JGJ 82-2011 철골 고력볼트 접합 기술 규정 제3.1.3·3.1.4·3.2.4·4.1.1·4.2.1조
- GB 50017-2017 철골구조 설계 표준（미끄럼계수 적용치와 접합 검토）
- ISO 8501-1（처리 등급）, ISO 8502-9（수용성 염）, ISO 8503（표면 조도）
- GB/T 1228·1229·1230·1231（육각 헤드 볼트 세트）, GB/T 3632（머리 절단형 볼트 세트）
최종 업데이트: 2026-10-21 ｜ 집필: 커신신소재(광둥)유한공사 기술 팀（Kexin New Materials (Guangdong) Co., Ltd.）。수치는 인용 규범의 최신 판·설계도서·실물 시험 성적서를 따른다. 마찰면 사양 검토 시 강종·부식 구분·설계 μ 를 알려 주기 바란다。