[건설의날 특집] 벽돌건축물 안전, 내진신기술 등 시스템 적극 활용해야
[건설의날 특집] 벽돌건축물 안전, 내진신기술 등 시스템 적극 활용해야
  • 김준현 기자
  • 승인 2020.06.22 06:30
  • 댓글 0
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교육부, 2천948개 학교시설 2021년까지 보수보강 진행 중
벽돌 전문기업이 개발한 ‘타이브릭시스템’, 학교시설안전 기여
날씨 따라 수축과 팽창 겪는 벽돌, 신축줄눈 설치로 균열 예방
대형 지진발생에도 유연하게 대처 가능한 신기술 내진공법 ‘주목’
벽돌 하자 사례(다수 벽돌고정볼트로 인한 벽면 수축팽창 저해로 균열이 발생한 경우).
벽돌 하자 사례(다수 벽돌고정볼트로 인한 벽면 수축팽창 저해로 균열이 발생한 경우).

[국토일보 김준현 기자] 벽돌건축물의 하자는 ‘시스템 이해 부족’에서 비롯된다. 대체적으로 철판 앵글을 사용할 때 앵글 처짐으로 인해 균열이 발생한다거나, 강도 저하 및 백화 발생을 유발하는 불량 몰탈 사용 등에 의해 하자가 발생하게 된다. 탄재(Fly Asch) 벽돌 및 발수제 사용으로 인한 과다흡수 동파 발생과 올바른 시스템 공법 없이 잘못된 시공의 경우에도 하자원인으로 꼽힌다.

이미 우리는 2017년 포항 지진발생 때 치장벽돌로 쓰인 건축물 마감재가 대거 추락하는 사례를 봐왔고, 지난해에는 부산대 미술관 및 영남고교 도서관 건물의 벽돌 전도사고 등을 겪으며 노후건축물의 치장벽돌 안전에 경각심을 키우기 시작했다.

상황과 맞물려 교육부는 시·도 교육청 자체 조사로 확인된 외부 치장벽돌 보강 대상 건물 2,948개동을 2021년까지 보강할 예정이라고 밝힌 바 있다.

‘학교시설 외부 치장벽돌 설치 현황’에 따르면 지난 2019년 6월 기준 유·초·중·고교에 설치된 외부 치장벽돌 건축물은 총 1만8,361개로 나타났다. 이 가운데 약 20%에 해당하는 동에 노후화에 따른 면밀한 상태평가가 필요한 것으로 분석됐다.

교육시설재난공제회(회장 박구병)는 최근 ‘학교시설 외부 치장벽돌 보수·보강 안내서’ 매뉴얼을 제작 중이다. 공제회는 각 시·도교육(지원)청이 외부 치장벽돌에 대한 체계적 안전점검과 보수·보강 사업을 수행토록 이를 안내할 예정이다.

이에 맞춰 포항지진 발생 시 유일하게 버텨낸 한동대 벽돌건축물을 기술지도한 (주)대도벽돌시스템(회장 원종균)의 보수·보강공법 자문을 얻어 학교시설 치장벽돌의 궁극적 안전을 도모하고자 한다.

벽돌 하자 사례(불량 몰탈 사용에 의한 백화가 발생한 경우).
벽돌 하자 사례(불량 몰탈 사용에 의한 백화가 발생한 경우).

 

■ 인류와 함께 시작한 건축자재 ‘벽돌’
벽돌은 인류가 집을 짓고 살기 시작한 이후부터 주변에서 가장 쉽게 구할 수 있는 자재로 쓰여 왔다. 특히 흙을 사용한다는 점에서 벽돌은 가장 따뜻하고 친근한 건축자재로 일컬어졌다.

또 인간의 손으로 쉽게 쌓을 수 있고, 기타 자재에 비해 관리도 용이하다는 점에서 벽돌자재는 디자인을 생각한 미장재로서도 그 가치를 증명하고 있다.

그러나 9cm의 얇은 미장벽으로 주로 쓰이는 현재의 벽돌은 외부 온도변화에 따라 수차례 수축과 팽창을 거듭하며 균열을 겪는다. 이 때 균열된 틈사이로 빗물이 들어가고, 겨울이 되면 팽창현상으로 벽을 무너뜨리는 경우를 발생케 한다.

원종균 회장에 따르면 혹한기가 있는 대한민국의 환경에서는 기나긴 겨울밤을 지낸 동남쪽 모서리 벽돌벽에 균열이 자주 발생됨을 알 수 있다. 이는 새벽녘에 뜨는 태양열로 인해 동쪽벽이 팽창되기 때문이다. 특히 긴 벽면을 가진 창문상인방과 벽돌을 실내까지 쌓은 창문주변에서도 열팽창이 자주 일어나는 것을 심심치 않게 목격한다.

이에 벽돌 마감재를 설계할 때는 미리 수축과 팽창을 흡수할 수 있는 간격으로 신축줄눈(Expansion Joint)을 설치하는 것이 미관과 하자를 방지하는 지름길이라 할 수 있다.

 

■ 대형 지진을 버티는 벽돌이란
2017년 포항지진 당시 추락한 치장벽돌 건축물을 보면 연결철물이 설치되지 않은 경우가 다수였다. 연결철물은 벽돌 마감재의 구조적 약점을 보강하기 위해 일정한 간격으로 쌓은 몰탈 사이에 철선을 넣고 이를 뒤쪽 구조벽에 고정하는 방법으로 쓰인다.

다만 일반 철선은 부식 문제로 오래지 않아 구조성능을 잃게 되고 넓은 면적에 대응하는 것엔 한계가 있어 실제 지진현장에서 쏟아진 벽돌벽 사이에서 앙상하게 끊어진 상태로 버티고 있는 걸 확인할 수 있다.

이에 최근 포항지진과 같은 형태의 재난에 대응하기 위한 방법으로 외력에 유연하게 대처할 수 있는 유구조 방식이 제안됐고, 많은 치장벽돌에 적용되고 있다.

이는 벽돌벽을 벽돌 줄눈 크기인 대략 1cm가 될 수 있는 크기로 나누고, 그 경계선을 옆 벽돌벽과 신축줄눈을 완전 분리시켜 판으로 만든 다음 이를 구조적으로 받치는 방식이다.

또 후면벽과 상하로는 느슨하되 수평으로는 외력이 전달되게 해 지진 발생 시 상하의 흔들림에 유연하게 대치될 수 있도록 한다. 대도벽돌시스템의 지도로 지어진 포항 한동대학교에서 그 유용성이 이미 입증된 바 있다.

 

■ 에너지건축물 시대, 벽돌이 단열재와 어울리려면
건물을 감싸는 외벽의 열 차단이 전 세계적 주요 관심사가 됐다. 건물이 가지고 있는 열을 외부로부터 잃지 않기 위해 여러 가지 방법이 강구된다는 것이다.

벽을 두껍게 쌓거나, 공기층을 두어 열이 내외부로의 흐름을 지연시키거나, 단열성능이 높은 단열재로 흐름을 막는 방법 등이 대표적이다. 이 방법들은 실제로 효율성과 경제성, 또는 시공성과 사용가능 평면적의 확보 여부 등에 따라 채택된다.

벽돌벽의 경우는 원체 조적식 구조재로서 단열성과 내화성을 가진 자재로 외벽의 제일 바깥벽인 치장재 역할을 하고 있다. 내부는 스티로폴 등의 두꺼운 단열재로, 또 그 안쪽은 콘크리트나 철재 등의 구조재가 버틴다.

문제는 십여 년 전 만하더라도 두께가 두껍지 않았던 단열재가 에너지 정책 변화로 계속 두꺼워지고 있다는 점이다. 실제 벽돌벽의 무게는 여타 유리나 알루미늄 같은 철판보다 무거워 이를 지지해야 할 콘크리트나 철제 앵글의 크기를 키우므로 디자인의 제약과 시공 상의 불편을 넘어 경제적 손실을 크게 좌우하게 된다.

이러한 단열재의 크기는 구조적 안정을 위해 설치되는 벽돌벽 고정철물의 크기뿐만 아니라 이를 통한 열교(Heat Bridge) 현상까지 고려함으로써 실내 측에 결로에 의한 습기가 발생되지 않도록 고려해야 한다.

현재는 철판을 절곡하고 휨방지를 위해 삼각형 철판 보강재를 용접해 사용하게 돼 부식으로 이한 장기적 효용성이 어렵다고 판단되고 있다. 이에 대도벽돌에서는 타이브릭시스템을 개발, 어떠한 길이에도 대응 가능한 지지 브라켓을 생산 공급하고 있어 벽돌건축의 안정적 발전에 기여하고 있다.