[공학저널 전찬민 기자] 지난 포항 지진 발생으로 인해 필로티 건물의 기둥부가 단 몇 초만에 파괴된 사례에서 알 수 있듯이, 기존 노후화된 구조물 또는 비내진 설계, 시공된 다수의 구조물은 안전성 확보를 위해 철거 후 신축 또는 보강이 필요한 상황이다.
지진으로부터 구조물의 안전성을 확보하기 위한 신축은 비용, 공기, 주거 이전 문제 등으로 실현하기는 쉽지 않다. 이에 신축을 진행하지 않고 기존 구조물의 안전성을 단기간에 확보하기 위해서 내진보강 기술이 활용되고 있다.
내진보강 기술은 주요 구조물의 내진성능평가에 따라 보강부위를 선정해 비교적 단기간에 구조물의 안전성 확보가 가능하기 때문에 경제적이고 현실적인 대안이라 할 수 있다.
대표적인 내진보강공법으로는 섬유보강공법과 강판보강공법이 있다. 하지만 이 공법들은 대부분 에폭시 등 접착제를 사용한 습식 공법으로써 외기와 양생조건에 민감해 접착부의 성능저하, 내구성, 유해성, 폐기물 처리문제 등의 우려가 있어 한계가 뒤따르고 있다.
또한 기둥 구조물 주변의 전선, 배관 등 지장물 이설에 따른 공기 증가와 공사비 상승의 우려도 있다. 이에 따라 구조물의 안전성 확보는 물론 보다 효율적인 내진보강 공법에 대한 요구가 증대되고 있으며, 이에 다양한 공법이 연구 개발되고 시도되고 있다.
최근에는 에폭시 등 접착제를 사용하지 않고 재활용이 가능한 경량 강재를 사용해 시공성, 친환경성, 공기단축 등 우수한 효과를 확보한 건식 내진보강공법(ESR 공법)이 개발돼 서울지하철 내진보강공사 7개 공구에 시공되고 있다.
대우건설이 개발한 ESR 공법은 에폭시 미사용으로 유해성이 저감되고, 현장 폐기물이 발생하지 않는다. 공기단축으로 온실가스 발생량 저감을 인정받아 녹색기술로 인증 받았으며, 지장물 대처가 용이하고 친환경적인 내진보강공법이다.
특히, 기둥의 외주면에 소요 간격으로 보강재(강재)를 배치해 기존 RC 기둥 구조물의 전단내력과 연성도를 향상시킬 수 있다는 것이 가장 큰 특징이다. 일정 소요간격으로 체결된 보강재는 기둥 내부의 띠철근과 같이 기둥에 작용하는 전단력에 저항함으로써 기둥의 전단 내력을 보강하고, 보강재로 인한 전단내력 증가에 따른 연성능력도 향상시킬 수 있다.
ESR 보강재의 연결부는 볼트, 너트 사이에 반구모양의 회전구(와셔)가 끼워져 있어 볼트, 너트 체결부의 회전이 가능해 기둥 외주면의 불규칙한 면에도 대응하기가 용이해 주요 구조물 기둥의 내진보강에 활용되고 있다.
지하철, 필로티, 학교 등 노후화 또는 비내진 설계, 시공된 구조물의 경우 국민 안전에 절대적인 영향을 끼치는 주요 구조물로서 지진에 취약해 철거 또는 내진보강이 시급한 경우가 많다. 특히, 도심지 지하철 보강공사는 협소하고 폐쇄된 공간에서 중장비 없이 새벽 3~4시간의 짧은 기간 안에 공사해야 하는 열악한 환경이고, 에폭시 양생과 지장물 이설에 따른 공기와 비용 증가, 작업자 환경과 안전 우려 등의 문제도 있다.
이에 따라 대우건설은 이를 개선하기 위해 경량 강재를 이용해 신속하고 간편하게 시공가능한 친환경적인 ESR 공법을 개발했으며, 내진성능실험을 통해 제품 성능의 우수성 검증을 마쳤다.
대우건설 기술연구원 신동호 책임연구원(사진)은 “최근 몇 년간 발생한 경주, 포항 등의 지진으로 지진에 대한 국민의 관심이 높아지고 있으며, 지진 위험도 또한 증대되고 있다”며 “기존 지하철, 필로티, 학교, 건축물 등 노후 구조물 또는 비내진 설계, 시공된 구조물은 지진에 따른 갑작스러운 취성 전단파괴 우려가 있어 신속, 간편하고 현장적용성이 우수한 기둥 내진보강공법이 필요하다”고 말했다.
그는 이어 “이에 ESR 공법은 원형 기둥 외에 사각기둥까지 적용이 가능하며, 에폭시 사용을 배제해 시공이 단순하고 공기단축이 가능하다는 것이 장점”이라며 “또한 기존 공법 대비 시공성, 내구성, 친환경성, 지장물 대응성 등이 우수해 다양한 구조물에 널리 적용 가능할 것으로 기대된다”고 덧붙였다.
대우건설 기술연구원은 내진보강공법 등 구조물의 안전성 확보를 위한 기술을 개발하는 한편, 현장 안전사고 예방을 위해 국내 최초로 자체 개발한 원격 드론관제시스템(DW-CDS)을 구축해 국내외 현장에 적용하고 있다. 또한 현장작업 최소화로 사고위험을 낮출 수 있는 탈현장 기술인 PC·모듈러 공법, 콘크리트 품질관리 기술, 공동주택 갱폼 인양 자동화 장비, 실시간 동바리 붕괴위험 모니터링 기술, 콘크리트 구조물 건전도 모니터링 위한 비파괴기술, 친환경 지반보강, 차수 그라우팅 시스템 등을 개발하고 현장에 적용해 구조물 안전과 중대재해 저감에 기여하고 있다.
이처럼 대우건설 기술연구원은 자연재해와 화재, 안전사고 등 중대재해 위험으로부터 국민의 생명과 안전을 보호하고, 지속가능한 기업의 성장을 위해 필요한 핵심기술을 개발하기 위해 최선을 다하고 있다. 이러한 기술력을 기반으로 신사업을 확대하며, 미래 성장동력을 확보해 나갈 예정이다.
