제33권 6호(통권 185호) ISSN 1018-1415 11 2021 국내 철근콘크리트 건축구조물의 성능기반 내진설계 기술 현황 특집 논 단 | •철근콘크리트 구조물의 내구성을 향상시키자! 기술기사 | •구조용 순환 골재 콘크리트의 기술개발 및 현장적용 연구 •율도-압해대교 설계 및 시공 공사기사 | •건설 품질 및 생산성 향상을 위한 스마트건설기술의 적용 • 용두교 Spliced PSC 거더 인상을 위한 Strongbacks 가설 공법Contents 회 장 | 박홍근 부 회 장 | 노병철 윤현도 장봉석 김대호 김진만 박철우 서철 감 사 | 김강수 김장호 이 사 | 강수민 강수태 권승희 김동주 김상우 김선우 김우석 김재홍 김준희 김진국 김창수 남정수 류재석 문주혁 박경수 박태원 신명수 심별 안기용 양근혁 양준모 엄태성 이기학 이성철 이재하 이종구 이종한 이주하 이창준 임우영 장승엽 정철우 조재열 차수원 천성철 최경규 최명성 최성철 최세진 최영철 최원창 최윤석 하상수 홍성욱 위 원 장 | 최성철 부위원장 | 김우석 남정수 간 사 | 김병일 박병선 위 원 | 강용학 구경모 권석민 권해원 기성훈 김상희 김정호 김창혁 김하석 김홍섭 박제영 신지욱 이득행 이준철 이태규 이형주 임명관 정동혁 조홍범 최형길 김기현 김성겸 김주형 김충언 남일우 류금성 문지호 민경환 박솔뫼 신현오 연정흠 이남곤 이희영 장승환 정유석 조병휘 차훈 천주현 최승원 최종권 편집담당 | 조한솔 Magazine of the Korea Concrete Institute 제33권 6호 (통권 185호) 11 2021 발행처 | 사단법인한국콘크리트학회 주 소 | 서울특별시강남구테헤란로7길22, 한국과학기술회관신관1009호 T E L | 02-568-5984 ∼ 7 F A X | 02-568-1918 U R L | http://www.kci.or.kr E-mail | chs@kci.or.kr 발행인 | 박홍근 편집인 | 최성철 인 쇄 | 에이퍼브 인쇄일 | 2021.11.28 발행일 | 2021.11.30 격월간/비매품 2021 제5회 콘크리트문화사진전 대상 (제목 : 제주의 바람이 탄소중립을 낳다. / 정재권) 11 2021 Magazine of the Korea Concrete Institute Vol. 33 No.6(Serial No.185) President | Hong-Gun Park Vice Presidents | Byeong Cheol Lho Hyun Do Yun Bong Seok Jang Dae Ho Kim Jin Man Kim Cheol Woo Park Chul Seo Auditors | Kang Su Kim Jang Ho Jay Kim Directors | Su Min Kang Su-Tae Kang Seung Hee Kwon Dong Joo Kim Sang-Woo Kim Sun Woo Kim Woo Suk Kim Jae Hong Kim Jun Hee Kim Jin Kook Kim Chang Soo Kim Jeong Soo Nam Jae Suk Ryou Ju Hyuk Moon Kyoung Soo Park Tae Won Park Myoung Su Shin Byul Shim Ki Yong Ann Keun Hyeok Yang Jun-Mo Yang Tae Sung Eom Ki Hak Lee Seong-Cheol Lee Jae Ha Lee Chong Ku Yi Jong-Han Lee Joo Ha Lee Chang Joon Lee Woo-Young Lim Seung Yup Jang Chul-Woo Chung Jae Yeol Cho Soo Won Cha Sung Chul Chun Kyoung-Kyu Cho Myoung Sung Choi Seong Cheol Choi Se Jin Choi Young Cheol Choi Wonchang Choi Yoon Suk Choi Sang Su Ha Seong Uk Hong Editor-in-Chief | Seong Cheol Choi Vice Presidents | Woo Suk Kim Jeong Soo Nam Editorial Assistants | Byoung Il Kim Byoung Sun Park Editors | Young Hak Kang Kyung Mo Koo Suk Min Kwon Hae Won Kwon Seong Hoon Kee Sang Hee Kim Jung Ho Kim Chang Hyuk Kim Ha Seog Kim Hong Seop Kim Je young Park Ji Uk Shin Geuck Hang Lee Jun Cheol Lee Tae Gyu Lee Hyung Joo Lee Myung Kwan Lim Dong Hyuk Jung Hong Bum Cho Hyeong Gil Choi Ki Hyun Kim Seong Kyum Kim Joo Hyung Kim Choong Eon Kim Il Woo Nam Bum Sung Ryu Ji Ho Moon Kyung Hwan Min Sol Moi Park Hyun Oh Shin Jung Heum Yeon Nam Kon Lee Hee Young Lee Sung Hwan Jang Yo Seok Jeong Byoung Hooi Cho Hun Cha Ju Hyun Cheon Seung Won Choi Jong Kwon Choi Editorial Secretary | Han Sol Cho Publication | Korea Concrete Institute ADD | RM.1009, New Building,The Korea Science&Technology Center, 22, 7Gil, Teheran-ro, Gangnam-gu, Seoul, Korea TEL | +82-2-568-5984 ~ 7 FAX | +82-2-568-1918 URL | http://www.kci.or.kr E-mail | chs@kci.or.kr Publisher | Hong-Gun Park Editor-in-Chief | Seong Cheol Choi Print | Apub Co., Ltd. The date of printing | November 28, 2021 The date of publication | November 30, 2021논단 | COLUMN Magazine of the Korea Concrete Institute 6 2021년 6월 24일, 미국 마이애미 해변가에 있는 12층짜리 Champlain Towers North 아파트 건물이 갑자기 붕괴하면서 많은 사상자를 내어 세계적인 충격을 주고 있다. 이 아파트는 40년 이상 되면 재승인을 받아야 한다는 법 규정에 따라 재승인 절차를 밟으면서, 철근 부식 발생, 콘크리트 손 상에 따라 내구성이 저하된 구조 부위의 대규모 보수작업을 앞두고 있었다고 하여, 내구성이 저하 된 구조물의 유지관리 중요성을 일깨우고 있다. 또한, 붕괴된 건물 주변의 28층 청사는 안전문제로 폐쇄되었으며, 해변가 저층 아파트도 철근부식에 의한 구조적 문제로 긴급보수가 필요하다는 보고 가 잇따르고 있다고 한다. 그리고, 붕괴 원인을 조사한 결과, 붕괴된 건물의 수영장 물이 슬래브 균 열을 타고 콘크리트 내부로 침투하면서 철근을 부식시켰고, 슬래브가 붕괴되면서 염분에 의해 철 근이 부식된 기둥을 잡아당겨 좌굴 시키면서 전단파괴를 일으킨 기둥의 점진적 붕괴(progressive collapse)로 건물이 최종 붕괴에 이르렀다고 한다. 이러한 점진적 붕괴의 원인은 구조적 디자인 결 함도 있지만, 건물 하부 기둥의 결정적 결함이 붕괴 촉발의 방아쇠가 됐을 수 있다고 분석하고 있으 며, 그 방아쇠는 해안가 염분에 의한 철근 부식이라고 한다. 필자는 박사논문에서 철근 부식 정도에 따른 RC 보 및 RC 기둥의 내력 성능 평가 실험을 실시하면서 축력을 받고 있는 RC 기둥의 횡보강근 (대근)이 부식된 상태에서 수평 반복재하를 실시한 경우, 갑자기 RC 기둥의 전단파괴가 발생하는 경 험을 했기 때문에 철근 부식이 얼마나 RC 구조물의 내력 성능을 저하시킬 수 있다는 것을 체험한 바 있다. 또한, 철근 부식이 일어나면 구조적 문제뿐만이 아니라 콘크리트 박리·박락에 따라 추락하는 콘크리트 덩어리에 의한 제3자 인명 손상도 빈번하게 일어나고 있기 때문에 RC 구조물에서의 철근 부식은 절대 일어나지 말아야 한다고 생각한다. 이와 같이, 필자는 철근콘크리트 구조물이 철근부식에 의하여 붕괴된 사례를 경험해 보면서 『우 리나라의 아파트는 과연 내구성 측면에서 안전할까?』라는 생각을 또 해 보면서, 최근에 우리나라 에서 일어나고 있는 콘크리트 및 콘크리트 구조물을 둘러싼 내구성 이슈에 대하여 몇 가지 논의하 고자 한다. 첫째로 RC조 아파트의 내구수명은 적어도 100년 이상으로 설계되어야 한다. 2010년 이전의 아파트는 거의 15층 이하로 30년∼ 60년의 내구수명이면 타당하고 재건축이 필요 하다고 생각하였으나, 2010년 이후의 아파트는 거의 30 ∼ 50층으로 축조되기 때문에 이러한 고층아 파트는 적어도 내구수명이 100년 이상(1세대를 30년으로 계산하여 3세대 100년 정도)으로 되어야 하는 것이 당연하다고 판단된다. 우리나라 세법에서도 감가상각을 고려하여 RC 구조물의 법적 내용연 수를 40년으로 하고 있지만 이러한 고층 아파트는 법적 내용연수를 늘려야 하지 않을까 생각한다. 철근콘크리트 구조물의 내구성을 향상시키자! Improving the Durability of Reinforced Concrete Structures 이한승 Hanseung Lee 한양대학교 ERICA 건축학부 교수철근콘크리트 구조물의 내구성을 향상시키자! K O R E A C O N C R E T E I N S T I T U T E 제 33권 6호 2021. 11 7 둘째로 콘크리트 구조기준 내구성 설계기준(KDS 14 20 40)에서 제시된 환경 노출 등급에 따른 콘크리트의 최소 설계기준 압축강도는 반드시 지켜져야 한다. 구조기준 및 시방서에서 탄산화 범주의 EC4 등급(건습이 반복되는 콘크리트로 매우 높은 탄산화 위험에 노출되는 경 우, 예를 들어 비를 맞는 콘크리트 외벽, 난간 등)의 최소 설 계기준압축강도는 30 MPa로 되어 있다. 그러나, 이 기준 은 EN 1992-1-2 : Eurocode 2 : Design of concrete structures를 참고로 하여 약 50년 내구수명을 설정하고 있기 때문에 100년의 내구수명을 설정한다면 콘크리트의 최소 설계기준 압축강도는 35 MPa 이상으로 높여야 한다 고 판단된다. 셋째로 건설 현장에서 레미콘 반입 시험 시에 콘크리 트 단위수량 시험을 의무화해야 한다. 2021년 3월 5일 국토교통부는 건설 현장의 부적합한 레 미콘 사용을 근절하기 위해 원자재, 제조공장, 현장 공급 전 단계에 걸쳐 품질관리를 강화하는 「레미콘 품질관리 강화 방안」을 발표했다. 이 방안에는 골재 품질관리 강화, 제조 업체 관리 감독 강화, 건설현장 품질관리 강화 분야에서 11 개의 세부과제를 제시하고 있으며, 특히, 레미콘공장 또는 건설현장에서 가수(加水)에 의한 콘크리트 압축강도 저하 및 내구성 저하가 가장 큰 문제라고 판단하고 있다. 이에 따 라, 국토교통부는 콘크리트 단위수량 시험을 의무화하기 위 한 콘크리트 단위수량 시험 검증 연구용역 수행을 통하여 건설기준 개정을 실시하고 있으며, 2022년 상반기에 건설 현장에서 콘크리트 단위수량 시험을 의무화함으로써 콘크 리트의 단위수량 관리를 제도화한다고 한다. 이와 같이 국 토교통부의 강력한 의지 하에 콘크리트 품질관리가 진행된 다면 그동안 레미콘 공장이나 건설현장에서 어쩔 수 없이 발생한 콘크리트 품질문제, 특히 콘크리트 내구성 저하 문 제는 상당수 해결될 수 있다고 판단된다. 넷째로 공동주택 장수명주택인증에서 내구성부분의 콘크리트 설계기준 압축강도는 적어도 구조기준에 따라 30 MPa 이상으로 해야 한다고 판단된다. 현재, 장수명 주택 인증 항목은 내구성, 가변성, 수리 용 이성으로 분류하고 있으며, 내구성 평가등급 중 4급은 내용 연수 30년 미만으로 압축강도 21 MPa, 3급은 30년 ∼ 65 년 24 MPa, 2급은 65년 ∼ 100년 27 MPa, 1급은 100 년 이상 30MPa로 되어 있으나, 현재까지의 장수명 주 택 인증에서는 3급이 67 %, 4급이 33%로써 21MPa ∼ 24 MPa의 콘크리트를 사용하고 있는 실정이다. 특히,‘어 떻게 내용연수 30년 미만, 30년 ∼ 65년 미만의 내구수명 을 가진 21MPa ∼ 24 MPa의 콘크리트를 장수명 주택이 라고 할 수 있겠는가?’라는 근본적인 질문이 국정감사에서 도 지적받고 있다. 따라서, 진정한 장수명 주택이라면 적어 도 60년 수명, 100년 이상 수명을 목표로 건축구조기준에 따라 최소 30 MPa 이상의 콘크리트가 적용되어야 한다고 판단되며, 이에 관한 논의가 시작된 만큼 합리적인 인증제 도의 개정을 바란다. 그동안 우리나라에서는 신축 지상주의로 인해 수많은 콘 크리트 구조물이 지어졌지만, 콘크리트 품질을 도외시한 경 향이 있어 안전 문제에서 자유롭지 않은 것이 사실이며, 특 히, 콘크리트 및 콘크리트구조물의 내구성 측면에서는 아직 해결해야 할 문제가 많이 있다고 판단된다. 이상에서 제시 한 RC 구조물 내구성 향상 방안이 건설구조물 유지관리 시 대에서 합리적이고 효과적으로 진행된다면 구조적으로도 안전하고 내구성적으로도 안전한 건설구조물을 영위할 수 있지 않을까 생각하는 바이다. 이한승 교수는 한양대학교 대학원에서 석사학위를, 일본 동경대학 대학원에서 건축재료 및 시공 전공으로 박 사학위를 취득하였고, 2003년 3월부터 한양대학교 에리 카캠퍼스 건축학부 교수로 재직 중이다. 우리 학회 특수 환경콘크리트위원회 위원장, 학회지 편집위원회 위원장, 이사를 역임하였으며, 현재는 우수공학연구센터인 건설 구조물 내구성 혁신 연구센터(DuraBI-ERC) 센터장으 로써 구조물의 내구성 향상을 위한 고내구성 콘크리트 재 료 개발, 철근 및 강재 부식 방지 기술 개발, 구조물의 보 수·보강기술 개발, RC 구조물의 내구성 설계 연구 및 센 서·IoT·AI·건설 로봇을 활용한 재료 및 시공 분야의 융합 연구를 수행하고 있다. ercleehs@hanyang.ac.kr 담당 편집위원 : 김우석(금오공과대학교) kimw@kumoh.ac.krNext >