지진의 안전지대라 여겨졌던 한반도에 닥친 크고 작은 지진으로 인해 최근 강진에도 튼튼하게 버티는 건축물에 대한 관심이 뜨겁다. 한국철강협회가 주최한 ‘제1회 스틸하우스 건축대전’의 수상작들이 특히 눈길을 끌 수 밖에 없는 이유다.

한국철강협회는 서울경제신문과 함께 작년 8월부터 4개월에 거쳐 스틸하우스 건축대전을 열었다. ‘아름답고 안전한 스틸하우스’라는 주제로 처음 개최한 이번 건축대전은 스틸하우스 시장의 활성화와 인지도를 높이고 스틸하우스 건축 작품 활동과 시공기술 개발 촉진 등을 위해 마련됐다. 김광현 서울대 건축학과 명예교수가 심사위원장을 맡고, 고광호 포스코 PCP, 박호영 정일아키포럼대표, 손정근 한국철강협회 강구조센터 사무국장, 윤흥로 전원주택라이프 편집국장이 오랜 심사를 치뤘다. 시상식은 지난 20일 일산 킨텍스 제1전시장의 ‘2019 코리아빌드(舊 경향하우징페어)’ 현장에서 열렸으며, 이곳에서 수상작들을 바로 만나볼 수 있는 기회도 준비됐다.

l 대상 <옥암 포스힐>

대상의 영예는 옥암 포스힐에게로 돌아갔다. 옥암 포스힐은 목포 신도시에 들어선 타운하우스다. 모두 다른 디자인으로 지어진 48세대의 스틸하우스가 각각의 개성을 자랑한다. 다양한 외관을 추구하면서도 단지 전체의 외부마감재 컬러와 재료는 통일시켜, 타운하우스의 분위기를 잘 정돈했다. 심사위원인 김광현 서울대 건축학과 명예교수는 “스틸하우스라고 하면 자칫 차갑고 변형의 가능성이 적을 것으로 오인하기 쉬우나, 이 작품은 이를 하나의 단지로 묶고 그 안에서 다양하고 안정된 주거 환경을 구현했다는 점에서 도시형 주거에도 적합함을 보여 주는 동시에 미래에 생활 속에서 전개될 스틸하우스의 가능성을 잘 나타내었다.”라고 심사평을 남겼다.

l 최우수상 <외지붕이 매력적인 협소주택>, <삼마당집>

최우수상의 ‘외지붕이 매력적인 협소주택’은 최근 붐을 일으키고 있는 협소주택을 스틸하우스로 건축해, 스틸스터드 구조가 가진 장점을 최대한 끌어냈다. 건식공법인 스틸스터드 구조가 지닌 공기(工期) 단축으로 인한 경제성과 민원 발생 감소 그리고 실사용 공간의 유효성 등이 돋보였다. 또한, 최고 높이 15.10m 주택이란 점에서 스틸스터드 구조의 다층화 가능성을 엿보게 한다.

또 다른 최우수상 건축물인 ‘삼마당집’은 세종시에 지어진 단독주택으로, 마치 한옥을 연상하는 고풍스러운 분위기를 연출하며 스틸하우스에 대한 고정관념을 단박에 해체하고 있다. 철골구조의 단순미가 건축계획에 잘 활용된 점을 높게 평가받았고, 향후 소규모 주택의 구조재로서 철골의 활용성을 강조한 작품이다. 특히 포스코의 WTP(World Top Premium) 제품인 고내식성 강판 포스맥을 적용해 6.5도 이상의 지진에도 견딜 수 있게 설계됐다. ‘누구나 꿈꾸는 집’의 전형을 스틸하우스로 완벽하게 보여줬다.

l 스틸하우스가 더 궁금하다면? 2019 코리아빌드를 찾자

스틸하우스는 스터드(Stud)라고 하는 C모양의 철을 이용하여 골조를 올리고, 거기에 구조 합판, 내외부 단열재, 마감재 등을 시공하여 건축하는 방식의 건축물로, 단독주택, 다가구주택, 다세대주택, 공공시설물 등 다양한 분야에 적용된다. 국내에는 1996년 도입되어 탁월한 내진 성능과 경제성, 단열성 등 다양한 부분에서 좋은 평가를 받아 왔다. 특히 지난 5월 25일 국내 공인 내진성능 평가 기관인 지진방재연구센터에서 실험을 통해 내진성능 최고등급인 내진특등급을 받으면서, 스틸하우스의 내진성능에 대한 객관적인 입증도 이뤄졌다. 미국, 일본, 뉴질랜드 등의 선진국에서도 과학적인 스틸하우스의 구조로 주거성능에 대한 우수성이 이미 입증되어 스틸하우스 건축이 활발히 이어지고 있다.

한편 한국철강협회 KOSFA(Korea Steel Framing Alliance, 舊 스틸하우스클럽)는 2019 코리아빌드에서 스틸하우스의 골조부터 스틸하우스의 소재와 장점 등 다양한 정보를 소비자들에게 제공할 예정이다. 한국철강협회 관계자는 이번 전시를 통해서 ‘스틸하우스 우수성을 널리 알리고, 스틸하우스가 안전한 주거문화를 선도할 것을 기대한다.’라고 말했다. 2019 코리아빌드는 2월 20일 수요일부터 24일 일요일까지 일산 킨텍스 제1전시장에서 개최된다.

또한, 이와 함께 열리는 스틸하우스 세미나에서는 스틸하우스에 대한 수많은 정보를 한자리에서 배우고, 질의할 수 있는 좋은 기회를 제공한다. 스틸하우스 세미나는 2월 23일 토요일 13:30 ~ 16:20 제1전시장 세미나장에서 열린다. 참가비는 무료이며, 현장 등록도 가능하다.

<제1회 스틸하우스 건축대전 수상작>

포스코가 한국가스공사와 공동으로 지진에도 끄떡없는 천연가스 수송용 강관 소재 개발에 나선다.

포스코는 5월 8일 송도 글로벌R&D센터에서 한국가스공사와 천연가스 수송용 강관 소재 개발 및 성능 평가에 관한 업무협약을 체결했다. 이날 행사에는 주세돈 철강솔루션마케팅실장, 이성민 한국가스공사 가스연구원장 등 관계자 10여 명이 참석했다.

▲ 포스코가 5월 8일 송도에서 한국가스공사와 천연가스 수송용 강관 소재 개발 및 성능 평가에 관한 양해각서를 체결했다. 앞줄 왼쪽 네 번째부터 이성민 한국가스공사 가스연구원장, 주세돈 철강솔루션마케팅실장. ​

포스코와 한국가스공사는 이번 협약을 통해 △천연가스 수송용 내진 강관 소재 개발 △시험 조관 △실규모 강관구조 성능 평가 △설계기준 반영 △현장 시범 적용 등 천연가스 배관사업 전반에 대해 긴밀히 협력키로 했다. ​

최근 경주와 포항 등에서 잇달아 발생한 지진의 영향으로 내진설계 및 내진 구조물에 대한 사회적 관심이 높아지고 있어 지진에 견디는 강관 소재 개발이 더욱 주목받고 있다.

포스코는 연간 140만 톤의 송유관용 API 강재를 판매하고 있으며 글로벌R&D센터 내에 대형 구조 실험장비를 갖추고 있어 실제 크기의 강관 성능 평가를 자체 수행할 수 있다.

주세돈 철강솔루션마케팅실장은 “고급 API 강재 및 성능 평가 기술을 갖춘 포스코와 세계 1위 천연가스 저장 능력을 보유한 한국가스공사가 긴밀히 소통하고 협력해 내진 강관 개발이라는 의미있는 성과를 만들어 나가자”고 말했다.

이성민 가스연구원장은 “양사가 이번 MOU를 계기로 국내외 에너지 시장을 선도할 수 있는 기술 협업체계를 성공적으로 구축해 나가길 기대한다”고 밝혔다.

포스코는 한국가스공사 등 국내 에너지사업 발주처와의 기술협력을 통해 국내 내진 강관시장을 선도적으로 리딩하는 한편, 장기적으로는 러시아 천연가스 수송용 강관사업을 통해 국내 에너지 수급 안정화에도 일조할 계획이다.

SNNC(사장 김학용)가 3월 29일 지진 발생 시 실전 대응능력을 제고하고자 ‘지진 대비 실전 모의훈련’을 실시했다.

이날 훈련은 지진 발생 상황 전파부터 종료까지 총 5단계의 과정을 20분 내에 마무리 하는 것을 목표로 했다. 본관 건물에 상주하는 임직원 전원과 원료 제련공장 교대 C조 직원 등 약 80여 명의 훈련 참가자들은 이날 진도 5.2 규모의 지진에 따른 부상자 발생, 화재 및 유독물질 누출사고 등의 상황을 가정해 훈련을 진행했다.

▲SNNC가 3월 29일 지진 대비 실전 모의훈련을 실시해 비상상황 시 피해를 최소화할 수 있는 조기 대응체계 구축에 나섰다.

특히 이날 훈련에 앞서 사전에 개인별 임무를 부여받은 훈련요원들은 지진 발생 후 직원들이 혼란에 빠지지 않고 침착하게 대처할 수 있도록 매뉴얼에 따라 △상황전파 △대피유도 △인명구조 △사고신고 △설비정지 △화재방지 초기소화 △시설안전점검 등의 역할을 신속하게 수행했다.

한진욱 생산설비실장은 “이번 훈련으로 지진대피의 중요성을 체득하고 재난 대응 행동수칙 전파와 초동조치 등 재난 대응 매뉴얼을 점검하는 좋은 기회가 됐다고 생각한다. 그 어떤 일보다 안전이 최우선인 만큼 반복 훈련을 통해 재난사고 대응체계를 더욱 강화해 나가자”고 말했다.

SNNC는 앞으로도 화재, 폭발 등 각종 상황별 비상 대응 매뉴얼을 기반으로 재난사고 대응체계를 강화해 나갈 예정이고, 반복 훈련을 통해 전 직원의 초동 대응능력을 향상시켜 나갈 계획이다.

서유리 커뮤니케이터

l 글 명지대학교 건축대학 이재인 교수

l 내진용  철의 역할에 주목해야 하는 이유

지난 7월 5일 20시 33분 03초에 울산 동구 동쪽 52km 해역에서 지진이 발생했다. 지진관측을 시작한 1978년 이후, 연평균 30회 이상의 지진 발생 빈도를 보이고 있는 우리나라를 지진의 안전지대라고 할 수는 없지만, 울산에서 발생한 진도 5.0의 강진은 처음이었다. 그릇과 창문이 깨지기도 하고, 고정되지 않은 물체는 넘어지기도 하며, 거의 모든 사람이 지진의 충격을 느낄 수 있을 정도의 강진에 우리 사회는 큰 충격에 빠졌었다.

최근 발생한 이탈리아 지진 등 세계 각지에서 발생하는 지진 관련 뉴스를 보면, 어떤 나라는 진도 8.0의 강진에도 건축물 일부만 붕괴되는 것에 그치는가 하면, 또 어떤 나라는 커다란 인명피해와 함께 도시 전체가 파괴되기도 한다. 이는 신축 건축물의 내진설계나 기존 건축물의 내진보강에 따른 결과로, 철근이나 철골 사용을 기본으로 하는 현대 건축물에 있어 내진용 철의 역할이 얼마나 중요한지를 보여주고 있다.

△이미지 출처 – 위키피디아 / 2008년 쓰촨성 지진(규모 8.0)

△이미지 출처 – 위키피디아 , 2010년 칠레 지진(규모 8.8)으로 일부가 붕괴된 21층 규모의 오히긴스 타워

따라서 다음의 글을 통해 내진설계와 내진보강의 개념을 설명하고, 진화하고 있는 내진용 철의 현주소를 알아보고자 한다.

l 지진을 이기는 건축설계

지진은 건축물에 하중으로 작용하는데, 지진하중은 지반운동에 따른 관성력(慣性力)으로 건물이 수평 혹은 수직 비정형이거나 비구조 요소의 예기치 못한 작용으로 인해 특정 층이나 특정 구조부재에 하중이 집중될 수 있다. 따라서 모든 내진설계 대상 구조물과 그 구성부재는 지진에 견딜 수 있는 일정 강도(强度)가 확보되어야 함은 물론이요, 지진의 흔들림에 유연하게 대응할 수 있는 연성(延性, Ductility)도 확보할 수 있도록 해야 한다.

내진설계는 지진이 발생했을 때나 발생한 이후에도 구조물이 안전성을 유지하고 그 기능을 발휘할 수 있도록 설계시에 지진하중을 추가로 고려하여 설계를 수행하는 것을 의미하며, 내진구조, 제진구조, 면진구조가 있다.

 

△ 내진설계의 3가지 종류와 개념 ⓒ이재인 (우측 ‘댐퍼’ 이미지 출처: 위키피디아)

내진구조는 지진으로 인한 건물의 좌우 진동으로부터 견디는 힘을 강화하기 위해 건축물 내부의 가로축을 튼튼하게 하는 것을 말한다. 튼튼하고 안정적인 반면 건물의 무게를 증가시키는 단점이 있어 고층 건물에는 적용하기 어렵다는 한계가 있다.

제진구조는 건물과 가로축 사이에 지진의 진동을 줄여줄 수 있는 특수장치인 ‘댐퍼’를 부착하여 건물이 받는 충격을 최소화하는 방식이다. 기존 구조에 댐퍼를 추가로 부착할 수 있어, 비교적 자유롭게 설계가 가능하다는 장점이 있다.

면진구조는 지진으로 흔들리는 지면과 건물을 분리하는 기초공사를 통해 지진 하중을 줄여주는 방식이다. 면진기초가 적용된 건물은 지면이 심하게 흔들리더라도 건물 자체는 큰 영향을 받지 않게 되는데, 특히 고층건물이나 교량 등에 많이 활용된다.

△이미지 출처 – 좌)위키미디어 / 우)위키피디아 좌)바르셀로나의 약 144m(33층 규모) 아그바 타워(Torre Agbar) 우)런던의 92층 스위스 르 빌딩

일반적으로 규모가 있는 고층 건축물들을 보면 대부분 평면 혹은 원기둥, 사각기둥, 사각뿔 등 단순한 형태로 디자인된다. 모서리가 많은 복잡한 형태의 디자인은 형태적으로는 아름다워 보일 수 있겠지만 지진에는 취약해지기 때문에, 이러한 방식의 설계는 지진으로 인한 저항력을 높이기 위한 결과물이라고 볼 수 있다.

l 기존 건축물의 내진성능 향상법

△이미지 출처 – 위키피디아 / 버클리 기숙사 전단보강 트러스(부재가 휘지 않게 접합점을 핀으로 연결한 골조구조)가 삽입된 모습

우리나라에서 건축물 내진설계 기준을 제정한 것은 1988년이다. 2015년 10월 기준으로 내진설계 대상 시설물은 10만 5,448여 개에 달했지만, 내진설계가 적용된 곳은 4만 4,732개로 대상 시설물의 42.4%만이 내진설계가 되어있는 것으로 조사되었다. (국민안전처 자료)

△이미지 출처 – 플리커/ 버클리 주차장 철근 콘크리트 건축물의 외부 가새(기둥의 상부와 하부를 대각선으로 잇는 경사재) 보강

때문에 기존 건축물을 증축하거나 용도변경 등을 할 경우에는 절반 이상의 건축물들이 내진보강을 해야 한다.

기존 건물의 3가지 내진성능 향상법

• 새로운 내진 요소 부재를 만들고 설계 강도를 크게 한다.
• 보강으로 기존부재의 인성을 향상시켜, 인성이 열악한 내진 요소부재를 제거한다.
• 불필요한 부위를 없애, 건물 중량을 경감한다.

△ 내진보강공법의 종류

*버트레스: 외벽면에서 바깥쪽으로 튀어나와 벽체가 쓰러지지 않도록 지탱하는 부벽

△이미지 출처 – 위키피디아 좌)철근콘크리트 구조물의 내진보강용 스틸 자켓을 씌운 기둥, 우)일반기둥

 

l 쓰촨성 지진의 교훈과 철의 진화

최근 건축물들이 대형화 고층화됨에 따라 내진설계에 있어 강성과 연성을 지닌 철의 역할이 매우 중요해져, 초고장력 철근이나 내진철근 개발이 활발히 전개 중이다.

이러한 내진용 철의 진화에는 2008년 발생했던 중국 쓰촨성 대지진의 교훈이 크다. 쓰촨성 대지진은 규모에 상응하는 만큼 도시를 파괴하고 인명피해를 동반했는데, 21세기를 살고 있는 우리들에게 아직도 지진에 대비하고 있지 않는가? 혹은 좀 더 철저한 대책 마련이 필요하지 않은가?에 대한 공감대를 형성시키기에 충분한 사건이었던 것이다.

 

△이미지 출처 – 위키피디아 / 세계에서 3번째로 높은 타이페이 101 92층과 87층 사이에 설치되어 있는 동조질량댐퍼(Tuned mass damper)

△이미지 출처 – 위키피디아 / 고층부의 흔들림을 제어하는 타이페이 101의 동조질량댐퍼 강철공(댐퍼)은 타이페이 101의 최대 진동치를 1/3 이상 줄여주며, 직경 5.5 m, 중량 660톤으로 세계 최대이다.

이전에는 통상적으로는 일반 구조용 압연 강재(SS · Steel Structure)나 용접 구조용 압연강재(SM · Steel Marine)를 사용하였고, 내진용으로는 내진 건축구조용 압연강재(SN · Steel New)를 많이 썼다.

그러나 쓰촨성 대지진 이후 잇따라 발생한 지진으로 고층 건물의 내진설계 중요성이 더욱 부각되면서, 내진성능과 용접성능이 모두 우수한 TMCP강이나 초고층 건축물에 적합한 HSA강 등의 진화된 내진강재가 나오게 된 것이다. 특히 HSA800은 기존 건축구조용 강재보다 최소인장강도가 40% 높고 중량은 30% 가벼워 국내에서 가장 높은 건물인 롯데월드타워에 적용된 것으로 알려져 있다.

지진을 이기는 철, 앞으로 어디까지 진화할지 지켜볼 일이다.

<건축물 잠깐 상식!> 

 

지진볼트, 건축물 장식이 아니라 내진보강재?

1886년 미국 웨스트버지니아주 찰스톤 지역의 지진 이후 이 지역에서는 지진에 대응하기 위해 건물에 포스트텐션 방식의 지진볼트를 적용했다고 합니다.

 

△이미지 출처 – 위키피디아 / 지진 볼트(earthquake bolts)

* 포스코리포트는 해당 분야 전문가 필진이 직접 작성한 것으로, 포스코의 입장이나 전략을 담고 있지 않습니다.

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