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  삼풍백화점(1995)

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  광주화정아이파크(2022)

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  검단아파트주차장(2023)

[그림1] 무량판구조를 사용한 건물의 사고 사례 (https://namu.wiki/w/)

무량판구조와 사고

최근 우리나라 건설관련 엔지니어에게 가장 널리 회자되는 용어 중의 하나가 ‘무량판구조’이다.
무량판구조는 경제적이며 효율적인 바닥구조시스템이지만, 구조설계 또는 시공시에 주의하지 않으면 대형사고를 유발할 수 있다.
그동안 무량판구조를 사용한 건물의 사고가 국내외에서 발생했는데 우리나라는 삼풍백화점(1995년), 광주화정 아이파크(2022년), 검단아파트 주차장(2023년) 사고가 대표적이다.
해외에서는 Champlain Towers South Condo(미국, 2021년), Skyline Towers collapse(미국, 1973년), 2000 Commonwealth Avenue collapse(미국, 1971년) 등이 대표적인 사고 사례로 알려져 있다.

정서적 해법보다는 기술·구조적 해법 모색해야

무량판구조는 이미 오랫동안 국내외에서 사용되고 있는 구조이며 그 자체에 문제가 있는 구조가 아니다. 오히려 층고를 낮출 수 있고, 공사기간을 단축하고, 공사비를 절감할 수 있는 장점이 많은 구조이다.
다만 모든 것들이 그러하듯이 장점이 있으면 단점도 있다. 그 중의 하나는 시공시에 과도한 처짐이나 균열이 발생할 수 있으며, 연쇄붕괴의 가능성이 있다는 것이다. 이러한 무량판구조의 위험성을 낮추기 위해 그 동안 국가건설기준 및 표준시방서가 여러 차례 개선됐다.
그럼에도 불구하고 무량판구조 건물에 사고가 발생하는 것은 기술의 문제보다는 우리나라 건설현장의 현실 및 구조적 문제와 더 밀접한 관련이 있는 듯하다.
무량판구조 건물의 사고 이면을 들여다보면, △공사기간의 과도한 단축 △숙련공의 부족 △하도급 △콘크리트 골재 부족 및 품질 불량 △구조도면과 철근상세배근도면 작성주체의 차이 △구조감리 부족 등이 모두 연계되어 있음을 알 수 있다.
최근에 발생한 안타까운 무량판구조 사고가 이러한 건설산업 문제를 한 가지라도 해결할 수 있는 경종이 되길 바란다. 이를 위해서는 문제해결에 있어 정서적 해법보다는 엔지니어의 의견을 중시하여 기술·구조적 해법을 찾는 것이 필요하다.

[표1] 무량판구조와 모멘트저항골조의 장단점

무량판구조와 라멘구조

일반적으로 우리나라 건축물에 주로 쓰이는 구조로는 ‘무량판구조’와 ‘라멘구조’가 있다.
‘무량판구조’란 [표1]과 같이 슬래브 아래쪽에 보가 없이 상부의 하중이 슬래브를 통하여 기둥에 직접 전달되는 구조를 말한다. 반면 슬래브의 하중이 보를 통하여 기둥에 안정적으로 전달되는 구조방식을 ‘모멘트저항골조’ 일명 ‘라멘구조’라 한다.
건축구조에서 슬래브 아래쪽에 보를 설치하는 중요한 이유 중의 하나는 슬래브에 발생하는 처짐을 감소시키기 위해서다.
처짐은 부재의 길이가 증가하면 커지지만, 부재의 두께가 증가하면 감소한다. 보통 건축물의 경간(Span)이 4~8m 가량 되는 경우 슬래브에는 큰 처짐이 발생하며 이를 줄이기 위해서는 슬래브의 두께를 두껍게 해야 한다.
그러나 처짐을 방지하기 위해 전체 슬래브를 두껍게 하는 것은 비경제적이며 자중(구조물 하중) 또한 크게 증가한다. 이에 슬래브의 테두리 부분만을 두껍게, 즉 테두리에 보를 설치해 처짐을 일정값 이하로 감소시키는 것이 라멘구조방식이다.
무량판 슬래브는 라멘구조 방식과 같은 테두리 보가 없기 때문에 처짐이 크게 발생할 수 있다. 따라서 라멘구조의 슬래브 두께에 비해 무량판구조의 슬래브는 처짐방지를 위해 두껍게 시공된다.

무량판구조의 장·단점

• 무량판구조는 슬래브의 하중을 기둥에 직접 전달하기 때문에 많은 장점이 있다. 특히 보가 없기 때문에 보를 설치시 필요한 철근 배근, 거푸집 설치, 콘크리트 타설 등의 작업이 필요 없다.
  또한 보가 없어 층고를 낮출 수 있으며, 지하구조물의 경우에는 터파기 깊이를 감소시킬 수 있다. 결과적으로 무량판구조는 모멘트저항골조(라멘구조)에 비해 공기를 단축시킬 수 있고, 공사비도 절감할 수 있다.
  그러나 무량판구조는 슬래브의 하중이 기둥에 직접 전달되기 때문에 2방향 전단파괴(뚫림전단파괴)가 발생할 위험이 크다.
  2방향 전단파괴란 [그림2]와 같이 기둥 주변을 중심으로 구멍이 뚫리듯이 발생하는 파괴이다. 이는 마치 넓고 얇은 종이(슬래브)를 뾰쪽한 못(기둥)으로 눌렀을 때, 종이의 다른 부분은 파괴되지 않고 못 주변의 종이만 뚫리듯이 발생하는 파괴를 말한다.
  2방향 전단파괴는 매우 취성적(변형없이 파괴되는 성질)인 파괴이며, 파괴가 발생하면 삼풍백화점 붕괴 사례와 같이 상부층 슬래브가 아래층으로 낙하하여 연쇄붕괴를 일으킬 위험이 높다.
  또한 무량판구조는 보가 없기 때문에 슬래브의 처짐이 커지며, 결과적으로 슬래브에 균열이 많이 발생할 수 있는 단점도 있다.

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  [그림2] 2방향 전단파괴(뚫림전단파괴)

무량판구조 시공시 주의사항

우리나라 건설현장의 중요한 목표중의 하나는 공기단축이다. 또한 최근 건설현장에서는 작업인력이 부족하고 고령화됐으며, 비숙련공이 많다. 이러한 상황에서 ‘무량판 슬래브’를 보가 있는 슬래브와 동일하게 시공하면 여러 문제가 발생할 수 있다. 무량판 슬래브를 시공할 때의 주의점은 다음과 같다.

[표2] 무량판구조 시공시 주의점