2019-08-22 Thu
 
외벽 마감 벽돌의 박락사고에 대한 소견
2019-07-10 09:05 24

서언

지난 5월 21일 사진 1과 같이 국내 모 대학 미술관의 건물 외벽이 무너지면서 60대 환경미화원이 깔려 숨지는 사고가 발생하였다. 참으로 어처구니없는 일인데, 국내 언론 들은 부실진단을 탓하는 기사들만이 있을 뿐 외벽 마감 벽돌이 박락하게 된 응력 원인 및 대책 등에 대하여는 거의 언급이 없었다.
따라서 금번회 에서는 사고현황, 박락의 응력 원인 및 방지대책 등에 대하여 필자의 소견을 기술해 본다.


건물이력 및 사고현황

사고발생 건물의 이력은 보도 자료에 의하면 1993년 준공(26년경과)된 것으로, 사진을 보면 철근콘크리트(이하 RC) 라멘조 5층 건물에 스티로폼 단열재를 두고 외부장식을 점토소성벽돌로 0.5B(90mm)쌓기한 것이다. 사고는 당일 오후 2시 10분경 대상 건물 마구리면 지상 4층 및 5층의 벽돌쌓기한 부분이 지진, 바람 등 외부의 충격이 없었음에도 박락(떨어져 내림)사고가 발생하였다.
언론보도에 의하면 해당건물은 6개월전 안전점검 및 내진성능 평가를 받았는데 ‘B’ 등급으로 큰 문제가 없게 평가 되었음에, 부실진단이라는 보도가 주를 이루고 있다. 물론 국토부(시설안전공단)의 안전점검지침에는 외장재에 대한 항목은 없고 주요구조부재에 대한 점검뿐임에 그럴 수밖에 없었다는 변명도 기술 되어져 있다.
반면 건설 관련 전문언론 보도에 의하면 박락의 원인을 겨울철 수축, 해빙기 팽창으로 모르타르의 접착성이 약해져 박락되었다는 지적이 있고, 또 다른 의견으로는 모체 구조체와 벽돌간을 연결한 연결철물이 부식되어 박락(최근에는 스테인레스 재질인 타이브릭 시스템을 개발하여 활용)되었다는 의견도 있다. 따라서 이와같은 문제를 해결하기 위하여 국토부 관계자는 국토교통과학기술 진흥원을 통해 비구조 요소의 내진성능 확보기술을 개발중에 있다고 보도하고 있다.


박락의 응력 원인

장식용 외부 벽돌이 박락한 것을 한마디로 언급하면 벽돌을 외부측으로 밀어 주는 힘이 작용했는데 연결철물이 잡아주지 못하므로써 박락이 일어난 것이다. 그러면 우선 어떤 응력이 벽돌을 밀어내게 했는지부터 고찰해 본다.
첫째로는 모체 구조체 RC와 마감재인 점토소성 벽돌간의 건조 수축율 차이 및 열팽창계수(선팽창계수)차이에 의한 것이다. 즉 철근 콘크리트 구조체는 건조수축이 큰데 비하여 점토 소성벽돌은 작음에 따라 그림 1과 같이 강한 RC구조에 구속되어 5층까지 높게 쌓여진 벽돌벽이 배가 나오는 것처럼 휘어지면서 밀려지는 응력이 작용하게 된다. 그런데 이와같은 응력은 업친데 덮친 격으로 여름철이 되면 내부구조는 에어컨 가동 등으로 낮은 온도인데 비하여 외부 벽돌은 햇볕으로 가열되어 열팽창을 크게 일으킴으로써 더욱 배부름을 가속화 시키게 된다. 물론 밤낮의 온도차는 팽창과 수축을 반복하게 되고 이렇게 발생된 거동에 따라 발생된 균열부위로 물이 침투하면 연결철물의 부식을 가속화 시킬 수 있어 연결철물 절단 및 뽑힘까지도 발생할 수 있다.
두 번째로는 벽돌 박락이 4, 5층에서 일어난 원인 응력은 RC건축물 슬래브의 열팽창 응력에 기인한 것이다. 즉, RC건축물 슬래브의 경우 외단열구조로 설계 및 시공되는 것이 바람직한데, 우리나라 대부분의 경우는 슬래브 하부에 단열재를 두는 내부단열구조가 되어 문제시 된다. 이렇게 되면 일사가 강하게 내려쬐는 한낮의 경우 슬래브 콘크리트의 온도가 상승하게 되면서 열팽창을 일으키게 되는데, 이런 경우는 그림 2와 같이 위쪽을 옆으로 밀어주는 응력이 작용한다. 물론 이와같은 거동은 밤·낯의 일교차에 의해 밀었다, 당겼다를 반복하므로써 피로가 누적되어 26년 경과된 시점에서 크리프 현상으로 박락파괴를 일으킨 것이다.
특히 언론보도에 의하면 건물 옆을 지나는 학생들이 위험해 보인다고 전했음에도 B등급이라는 판정에 안심하고 안전조치를 취하지 못했다는 것이 보도되고 있다. 참으로 안타까운 일이라 아니할 수 없다. 학생들이 위험해 보인다고 하는 것은 벽돌 벽면이 배가나와 부풀어 있어 붕괴의 조짐이 발견된 것인데, 건설물 관리자는 이런 상황을 발견하게되면 즉시 안전조치를 취하였어야 했는데 안일하게 대처한 것은 아쉽게만 느껴진다.


방지대책

벽돌 한 장의 경우는 튼튼해 보이지만 이것을 긴 벽에, 또한 5층과 같이 높게 쌓여지면 세장해져서 문제가 될 수 있다. 따라서, 붕괴사고를 일으킨 건물의 경우라면 매층 허리돌림으로 슬래브 콘크리트를 내밀어 벽돌 지지체를 마련하고 한 층 단위로 벽돌이 쌓여지게하고 긴 벽도 중간에 조인트를 둠으로써 건조수축, 열팽창 등이 작은단위로 거동 되어지게 설계 및 시공되어야 한다. 그리고 점토소성 벽돌쌓기한 벽면의 최상부에는 구조체 RC와 이격하고, 그 부위는 백업재를 두고 코킹재로 처리하여 차후 발생하는 건조수축 및 열팽창 등 응력에 거동토록(움직이도록) 해 주어야 한다.
당연한 것이지만 구조체와 벽돌간에는 녹이나지 않는 스테인레스제 연결철물로 가로·세로 단단히 고정시켜 주므로써 태풍, 지진, 폭파 진동 등에도 벽돌벽이 구조체에서 떨어지지 않도록 고정해 주어야 한다.
결국, 건조수축 및 열응력을 무시하고 연결철물만으로 잡아주려고 한다면 큰 응력에 연결철물이 끊어지거나 뽑혀서 붕괴를 일으킬 수 있고, 연결철물 없이 건조수축 및 열응력에 순응토록 하면 일상생활 환경 속에서는 문제가 없겠지만 지진, 태풍 등과 같은 큰 외력에는 견딜 수 없게 된다. 따라서 하나의 문제만으로 외부 벽돌 박락은 해결하기 어렵고, 반드시 건조수축과 열응력에 대응토록 하면서 연결철물도 충실히 설계 및 시공 되어져야 지진과 같은 극한 상황에서도 벽돌벽이 박락되는 사고를 막을 수 있는 것이다.


잘못된 사례

금번의 사고와 관련하여 참으로 안타까운 것은 국립대학 등 많은 수의 건축물들이 금번 사고가 발생한 건축물과 유사하게 벽돌로 건물이 외장 되어져 있다는 것이다. 그런데 이런 건물의 경우 벽돌 벽이 건조수축, 열응력 등에 의해 배가 나오게 되면 실력없는 비전문가들은 벽돌벽 내부공간에 공기팽창이 일어나 그렇게 된 것이라고 벽면 하부 또는 상부에 공기를 빼주는 구멍을 설치하는 것을 보게 되는데, 이는 전혀 효과가 없는 멍청한 처사임을 이해해주길 바란다.

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