[논문]대도시 지역의 노후 조적조 건축물의 구조 성능 열화 특성 분석

권기혁; 이경용; 양희숙

문제 정의

최근에 서울 홍제동ㆍ대조동에서 일어난 조적조 건축물들의 붕괴사고에서 나타난 것처럼 이들 노후 조적조 건축물 들의 구조적 수명은 한계시점에 근접하고 있음을 알 수 있고, 이에 대한 구체적 조사 및 연구가 필요한 시점이라 볼 수 있다. 따라서, 본 연구에서는 서울시에서 2002년에 실시한 안전점검 자료를 바탕으로 건축물의 사용유형, 시공년도, 등급에 따른 노후화 정도를 정리ㆍ분석하여 이들을 효율적으로 관리하고 체계적인 대책을 수립할 수 있는 기초 자료 제시와 구조 성능 열화 특성 분석을 통해 향후 대도시 지역 건축물의 안정성 향상을 위한 정책 수립에 필요한 근거들을 제시하고자 한다.
본 연구는 서울시가 관리하고 있는 민간 시설의 안전점검을 통해서 대도시 지역의 조적조 건축물의 구조적 열화 성상에 대하여 검토하고자 하였다. 2003년 7월 1일부터 시행되는 신법에 따라 건축물의 재건축 가능 연한을 기존의 존치기간 20년에서 시공년도에 따라 30년 이상으로까지 증가시킨 것은, 본 연구를 통해 얻어진 결과에 근거해서 본다면, 구조적 성능 측면에서는 타당성 있는 결정이라 볼 수 있을 것이며, 그 이외에 본 연구를 통해서 얻어진 사항을 정리하면 다음과 같다.
본 연구에서는 서울시 성동구에서 2002년에 실시한 안전점검 결과를 바탕으로 분석을 수행하였다. 분석 대상 건물은 조적조 6,053개소이며, 안전점검 대상 구조물에 대한 등급 평가는 “시설물의 안전관리에 관한 특별법”의 시설물 상태 평가 기준에 따라 이루어졌다.

제안 방법

각 시공년도별로 등급을 점수화하여 안전수준을 검토하였다. Table 2는 시공년도별 등급점수와 안전수준을 나타내었다.
건축물의 안전수준을 검토하기 위하여 각 유형마다 등급별로 점수를 부여하여 평점을 냄으로써 각 유형의 안전수준을 판단할 수 있는 자료로 활용하였다. 등급별 점수는 시설안전기술공단의 “재건축 평가 및 판정 방법의 대안 연구, 2000”에서와 같은 방법으로 부여하였으며, 각 점수는 A등급이 1, B등급은 0.
구조 성능 저하에 의해 정상적인 사용이 불가능한 상태로 평가되는 DㆍE등급의 건축물에 대해 Table 3과 같은 항목에 대하여 육안 조사가 수행되었으며, 이들 항목들에 대한 발생확률을 사용유형 및 시공년도별로 분석하여 Fig. 8에 표시하였다.
사용유형은 단독 주택, 연립 주택, 상가, 주상복합, 기타 등 5가지 종류로 분류하였으며, 공장 · 창고 등과 같은 건물은 기타 유형에 포함시켰다. Table 1은 사용 유형에 따른 등급별 점수와 안전 수준을 보여주고 있는데, 상가를 제외한 나머지 사용유형 건물에서는 C등급 이상의 안전수준을 가지고 있으며 주택들에 비해 상가, 기타 유형 건물은 낮은 안전수준을 보이고 있다.
건물의 사용유형과 시공년도의 안전수준 분석에서알 수 있듯이 두 가지 모두 등급과 상관관계가 있음을 추정할 수 있다. 이것을 검토하기 위하여 건물 사용유형, 시공년도와 등급과의 상관관계에 대하여 검정하였다. 건물의 사용유형, 시공년도는 모두 범주형 변수에 속하므로 x²값을 이용하여 두 변수 간의 상관관계를 검정하였으며, 검정 통계량(x²)은 식 1과 같이 계산한다.

대상 데이터

강남, 강동 지역에는 조적조 건축물이 거의 분포하고 있지 않은 것으로 조사되었고, 강서 지역에서는 타지역에 비해 공장의 분포가 우세하며, 강북의 중앙지역은 상가의 분포가 각각 우세하다. 대도시 지역의 조적조 건축물의 특성을 파악하기 위해서는 서울시 전지역의 조사결과를 대상으로 하여 분석 및 고찰을 수행하는 것이 바람직하나, 10만호에 대한 조사결과 전체를 분석하는 것은 시간적, 인력상으로 불가능할 것으로 사료되어 서울시 전체 분포와 비교적 근접한 유사성을 가지고 있다고 사료되는 성동구 지역을 표본 대상으로 선택하여 연구를 수행하였다.

데이터처리

이것을 검토하기 위하여 건물 사용유형, 시공년도와 등급과의 상관관계에 대하여 검정하였다. 건물의 사용유형, 시공년도는 모두 범주형 변수에 속하므로 x²값을 이용하여 두 변수 간의 상관관계를 검정하였으며, 검정 통계량(x²)은 식 1과 같이 계산한다.

이론/모형

본 연구에서는 서울시 성동구에서 2002년에 실시한 안전점검 결과를 바탕으로 분석을 수행하였다. 분석 대상 건물은 조적조 6,053개소이며, 안전점검 대상 구조물에 대한 등급 평가는 “시설물의 안전관리에 관한 특별법”의 시설물 상태 평가 기준에 따라 이루어졌다. 분석 대상 6,053개소의 등급별 분포 현황은 Fig.

성능/효과

1) 건물의 안전수준은 사용유형과 시공연도에 따라 다른 것으로 분석되었고, 구조체의 열화 정도와 진행 속도는 사용유형과 시공년도와 높은 상관관계를 갖고 있음을 알 수 있다.
2) 육안조사 결과를 열화 요인별로 분석, 검토한 결과 조적조 건축물의 가장 큰 열 화 요인은 균열이었고, 이는 사용유형에 관계없이 유사하게 나타났으나 그 이외의 열화 요인들은 사용유형에 따라 독특한 특성들이 드러났다.
3) 정상적인 사용이 불가능한 건축물에 대한 등급 분포 변화에 있어서 A등급의 상승은 적극적인 유지관리에 의한 것으로 조사되었고, 기타 용도와 상가에 대한 유지 관리가 주거용 건축물에 비해 적극적인 것으로 나타났다.
4) 존치기간의 증가에 따라 전체적인 안전 수준은 점점 떨어지고, 30년 이상을 넘어서면 열화 진행 속도가 급격하게 증가하여 D등급의 분포가 급격히 증가하며 조 적조 건축물의 전반적 사용상태가 극히 불안정적인 상태인 것으로 분석되었다. 따라서, 존치기간 30년을 조적조 건축물 의 안전성에 있어서 위험한 시기라고 판단된다.
각 시공년도 모두 B등급과의 상관정도가 크며, 존치기간이 길어질수록 상관정도는 점차 감소한다. D, E등급의 경우에는 존치기간이 길어지면 상관정도도 증가하여 35년 이상을 넘어설 때 가장 큰 상관정도를 보이고, 40년 이상이 되면 다시 감소하게 된다.
강남, 강동 지역에는 조적조 건축물이 거의 분포하고 있지 않은 것으로 조사되었고, 강서 지역에서는 타지역에 비해 공장의 분포가 우세하며, 강북의 중앙지역은 상가의 분포가 각각 우세하다. 대도시 지역의 조적조 건축물의 특성을 파악하기 위해서는 서울시 전지역의 조사결과를 대상으로 하여 분석 및 고찰을 수행하는 것이 바람직하나, 10만호에 대한 조사결과 전체를 분석하는 것은 시간적, 인력상으로 불가능할 것으로 사료되어 서울시 전체 분포와 비교적 근접한 유사성을 가지고 있다고 사료되는 성동구 지역을 표본 대상으로 선택하여 연구를 수행하였다.
2와 같다. 사용유형별, 층수별, 시공년도별 분포 현황은 Fig. 3, 4, 5에 표시하였고, 분석대상 건물 6,053개소의 그 사용유형을 보면 절반이상이 단독주택으로, 층수의 분포도 단층 건물이 절반 정도를 차지하고 있어 소규모 주택들이 대부분을 차지하고 있음을 알 수 있다. 또한 이들 건물은 대부분 시공한지 20년 이상 경과된 것으로, 특히 본격적인 대도시 인구 집중이 시작된 1960년 후반에서 70년대 초반에 시공한 건물이 60%이상 분포되고 있어 이 기간에 군소 영세 시공업자에 의하여 주거용 조적조 건축물이 대량으로 시공되었음을 의미하며, 1990년대 이후에는 조적공사의 인건비 상승 등으로 신축되는 건축물이 극히 미미한 것으로 조사되었다.
열화 요인 항목 중에서 외부 손상 요인에 해당되는 5, 6번 항목의 균열에 대한 조사결과는 사용유형, 시공년도에 상관없이 발생확률이 극히 높은 것으로 나타나 조적조 건축물의 구조적 특성으로 평가되는 인장력 혹은 전단력에 극히 취약함을 입증하는 결과라 할 수 있으며, 특히 상가와 기타 용도로 사용되는 건축물에서 그 발생확률(약 90%, 82%)이 극히 높은 것으로 분석됐다. 또, 단독, 연립, 상가의 경우에는 다른 건물 들에 비해 1번과 4번 항목의 열화요인 발생확률이 높아 기초 부분의 문제로 인해 노후화가 진행되는 경우가 상대적으로 많은 것으로 보인다.
존치기간 증가에 따라 건물의 전체적인 안전수준은 떨어지게 되는 데, 존치기간 20년인 경우에 전체 등급 분포에서 BㆍC등급이 94.61%를 차지하지만 시간 경과에 따라 B등급 분포는 급격하게 감소하고 CㆍD등급은 증가하여 결국 존치기간 50년 정도 경과하면 CㆍD등급 분포가 약 90% 정도에 이를 것으로 예상되며, 이러한 CㆍD등급의 증가는 조적조 건축물의 대부분이 정상적 사용 한도의 경계점에 놓이게 됨을 나타내는 것으로 볼 수 있다. 등급 변화 경향을 종합적으로 고찰하여 볼 때 D등급의 분포가 급속히 증가되는 시점인 존치기간 30년이 조적조 건축물의 열화정도가 한계에 이르는 시점이라 볼 수 있으며, 적극적인 안전점검과 보수ㆍ보강 조치가 필요한 시기이다.

후속연구

5) 이 연구 결과를 토대로 노후된 조적조 건축물의 사용상태에 대하여 조사ㆍ분석이 깊이 있게 수행되어야 하며, 이런 연 구들을 통해 노후화 정도가 급속하게 진행되고 있는, 현존하는 조적조 건축물에 대한 사용자의 안전을 보장할 수 있는 정책 대안이 마련되어야 한다.
안전등급의 감소 정도는 30년을 기점으로 그 정도가 급격해지는 것으로 분석되었다. 따라서, 존치 기간이 길어질수록 구조 성능 저하 현상이 급속하게 진행되어 정상적인 사용이 불가능한 상태에 이를 가능성이 높으므로 이에 대한 적극적인 관심과 보강조치가 이루어져야 할 것으로 보인다.

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	소규모 조적조 건축물에 발생되고 있는 문제는?	우리나라는 1960∼70년대의 인구 대도시 집중으로 인하여 70년대 이후 다수의 민간 건축물이 시공되었고 특히, 고층 건물 시공의 어려움과 단기간 많은 건물의 조성을 위해 소규모 조적조 건축물이 많이 건설되었다. 현재 이들의 존치기간은 대부분 20년 이상 경과되어 상당수는 노후화가 진전되어 건축물의 열화에 의한 구조적 성능 저하 현상이 발생하고 있다.
	소규모 조적조 건축물이 많이 건설된 이유는?	우리나라는 1960∼70년대의 인구 대도시 집중으로 인하여 70년대 이후 다수의 민간 건축물이 시공되었고 특히, 고층 건물 시공의 어려움과 단기간 많은 건물의 조성을 위해 소규모 조적조 건축물이 많이 건설되었다. 현재 이들의 존치기간은 대부분 20년 이상 경과되어 상당수는 노후화가 진전되어 건축물의 열화에 의한 구조적 성능 저하 현상이 발생하고 있다.
	서울시에 존재하는 존치 기간 20년 이상인 조적조 건축물의 수는?	현재 서울시의 존치 기간 20년 이상인 조적조 건축물은 약 10만호 정도 분포하고 있는 것으로 조사되었다. 2001년도 서울시립대학교에서 수행한 “비보강 조적조 건축물의 내진성능 향상방안”에 대한 연구에서 조사된 서울 지역 조적조 건축물의 분포 현황을 Fig.

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