[오피니언] 건물 주구조재 안전성높은 철강재 사용을

정석화 지난달 29일 서울의 삼풍백화점이 무너져 수많은 사상자가 나는 어처구니없는 일이 일어났다. 희생자의 수나 경제적 손실로 보아 이번 삼풍백화점붕괴사고는 구소련 우크라이나의 체르노빌 원자력발전소 사고와 비교될만큼 세기적인 사건이라고 볼수 있다. 단지 체르노빌은 원자로 냉각시스템( Loss of Coolant Accident )에 의한 사고인 반면 삼풍사고는 순수한 건축구조적 사고인 것이 다른 점이다. 언론 뉴스 일반여론 그리고 택시기사와의 대화를 종합하여 보면 구조역학적으로 상당히 전문적인 현상을 설명해 주고있다. 첫째로 부실공사로 단정되어 있다. 즉 콘크리트의 압축력 전단력이 매우 낮다는 말이고 또 따라서 철근이 받아줘야할 인장력 역시 매우 낮았다고 결론지어진다. 둘째로 슬라브가 10m이상 기둥과 기둥사이의 거리를 두고 있다고들 한다. 이는 각층의 슬라브를 제대로 계산하여 콘크리트 두께와 철근을 설계하였다 하더라도 과도한 처짐과 고유 진동 주파수와 증폭의 정도가 위험한 상태에 들기쉽다. 셋째로 건물 전반적으로 과도한 하중에 쌓였고 특히 지붕위에 냉각탑이 설치되어 과도한 정역학적 무게와 아울러 기계적 진동으로 인한 동역학적 하중이 큰 역할을 하였다고 풀이된다. 전 건물이 팽팽하게 파괴직전의 상태에 있었는데 조그만 역학적 소동(Disturbance)으로 한꺼번에 무너지는 소위 돌발전면붕괴(Snapthrough)현상이 생긴 것이다. 건축물(특히 공공건물)의 동역학적 해석은 필요 불가결한 요건이고 컴퓨터의 발달로 그렇게 어려운 과정도 아니다. 특히 가능한 기계적 외부진동이나 지진을 고려하여 건물을 보강시키고 재난을 미리 방지하는 방법으로서 이 동역학적 해석은 원자력발전소 설계등 목적으로 과거 30년이상 사용되었고 한국에도 일부 알려져 있다. 동역학적 해석방법으로 주로 시간적으로 하중변동상황을 감안한 타임.히스토리( Time History )법과 주파수범위에 따른 영향파악방법인 스펙트럴 어낼리시스( Spectral Analysis )법을 사용하고 있다. 특히 이 ( Spectral Analysis )법은 가능한 위험진동주파수 범위를 알려주는 매우 요긴한 방법이다. 끝으로 부실공사에 관한 언급이 필요하다. 부실공사를 분석하여 보면 불량골재,낮은 시멘트 함량,부적절한 물의 함량등으로 인하여 콘크리트의 배합비를 제대로 맞추지 않았고 따라서 그 강도는 처음부터 매우 낮았다고 볼수 있다. 더욱이 구조역학적인 지식의 결핍으로 철근의 위치나 결속(이음)에 하자가 있었다면 심각한 문제를 내포하고 있었다고도 볼수 있다. 콘크리트 구조는 그 특성으로 작업현장에서 품질과 강도가 결정되기 때문에 건설 선진국에서도 그 품질관리가 대단히 어렵고 철저한 감독이 필요하다. 특히 콘크리트 구조는 수분을 흡수하여 얼거나 또 그 얼어버린 수분이 녹아버리는 동융작용의 반복이 생기면 그 내부에 미세한 균열이 생기는것을 방지할 도리가 없고 결국 파괴의 길로 가게된다. 콘크리트 구조는 수분과 저온에만 약한 것이 아니다. 지진이나 기타의 충격에도 육안으로 보이지 않는 미세균열이 생기고 이것이 시간에 따라 커지게 된다. 이제 콘크리트재료에서 탈피할때가 되었다. 철강재료이다. 철강도 문제가 없는 것은 아니긴 하지만 국제적으로 인정된 철강회사 제품이면 그 강도는 믿어도 된다. 철강재료는 인장력과 만곡력에 강하다. 고층뿐만 아니라 일반주택에도 철강재료를 사용할수 있다. 또 콘크리트를 사용해야할 분야 즉 기초와 슬라브마감등에는 철을 쓸수는 없으나 무거운 하중을 담당하는 주 구조재는 반드시 철강재료를 사용하도록 권장하고 싶다. (한국경제신문 1995년 7월 13일자).