강풍에 대한 아파트 발코니창의 개요

     강풍, 태풍에 대한 아파트 발코니창

최근 태풍 등 자연재해에 의한 재산 및 인명 피해가 지속적으로 증가하고 있다. [표 1]은 한반도에서 20세기 이후(1904년~2012년) 발생한 태풍에 의한 인명피해와 재산피해를 나타낸다. 재산피해의 경우, 2000년대 이후에 발생한 태풍이 5개로 조사되어 최근의 급격한 도시팽창 및 각종 산업시설의 단지화 등의 이유로 피해가 급증하고 있음을 알 수 있다. 반면에 인명피해는 1987년 태풍 “셀마(THELMA)”, 2002년 태풍 ‘루사(RUSA)’를 제외하고는 1980년대 이전에 발생하여 인명 피해에 대한 양상의 변천에 특징을 보여주고 있다.

[ 표 1. 태풍에 따른 인명피해 및 재산피해 순위 ]

아파트는 우리나라의 가장 보편화된 주거 형태로 2000년대 이후 국민의 절반 이상이 아파트에서 생활하고 있다. 아파트에 생활하는 주민들이 강풍 발생 시 가장 우려하는 피해 유형은 발코니창의 탈락이나 유리의 깨짐이며, 실제로 2000년대 초반 발생한 태풍 루사와 매미, 2010년 태풍 곤파스, 2012년 발생한 태풍 볼라벤과 덴빈 등에 의해 다양한 아파트 발코니창의 피해 사례가 보고되었다. [그림 1]은 2010년 발생한 태풍 곤파스에 의하여 아파트 발코니창이 피해를 입은 사례를 나타낸다.

[ 그림 1. 태풍 피해 현황 사진 (태풍 곤파스, 2010) ]

태풍 발생시 방송 등에는 발코니창의 피해를 줄이는 방법으로 신문지나 테입 등을 붙이는 방법 등이 소개되나 [그림 2]와 같이 실제 이러한 방법들은 피해 저감에 큰 효과가 없다.

[ 그림 2. 신문지, 테이프로 창호 보강(좌), 태풍 및 강풍 이후 효과없음(우) ]

2000년대 초반 이전에 시공된 아파트의 경우, 발코니창은 건설회사가 아닌 입주민 개개인의 책임하에 소규모 업체에 의해 시공된 경우가 일반적이었으며, 대부분 강풍에 대한 적절한 구조안전 점검 과정이 생략된 경우들이 대부분이다. 또한 발코니창은 외부창과 내부창으로 구성되어, 외부창의 경우 오래된 아파트는 복층유리가 아닌 단층 유리로 구성되는 경우도 다수 존재한다. 아파트 발코니창은 비구조재로 인식되어 현재 시공되는 아파트에 대해서도 구조안전 점검이 생략되는 경우가 다수 발생하고 있어 적절한 안전확보장치의 제공이 필요하다.

본 온라인 가이드는 강풍에 대비한 아파트 발코니창 안전 가이드를 바탕과 SPEC연구단의 연구 성과물의 일부로, 태풍 등 강풍에 의한 아파트 발코니창의 위험성을 분석하고, 전문가가 아닌 일반인도 손쉽게 발코니창의 구조안전 방법을 수립할 수 있도록 안전 확보 가이드를 제시하는 것을 목적으로 한다.

❚ 기본 방향

⦁ 구조엔지니어 및 건축주 등 비전문가도 쉽게 활용할 수 있는 아파트 발코니창 구조안전 점검 및 안전 확보를 위한 가이드 제시

⦁ 아파트 발코니창의 피해 유형을 제공하여 평소 사전 예방 및 대비책의 강화를 통한 재해 유발요인 사전 차단

⦁ 아파트 발코니창의 강풍피해 저감을 위해 임시로 사용할 수 있는 창호보호장치 사용 방법 제시함

발생함

❚ 온라인 가이드의 제한

⦁ 강풍에 대한 아파트 발코니창의 근본적인 구조안전 확보를 위해서는 풍하중의 산정, 창호의 고정방법 및 유리의 안전 등과 관련하여 구조기술사 및 건축사 등의 전문가의 도움을 받아야 한다. 본 가이드는 아파트 발코니창의 구조안전확보를 위한 참고용으로만 사용될 수 있으며, 법적인 책임과는 무관하다.

❚ 온라인 가이드의 대상

⦁ 본 가이드의 주요 대상은 아파트 발코니창을 관리하는 건축주이며, 풍하중 산정을 위한 엔지니어 및 공무원, 시설관리 담당자, 시공자 등도 참고자료로 활용할 수 있다.

     아파트 발코니창의 구성

 

아파트 발코니창은 강풍에 의해 유리나 프레임, 창틀 등에서 모두 피해가 발생할 수 있다. 국내의 아파트에 사용되는 발코니창의 구성은 유사하며 일반적인 아파트 발코니창의 구성은 [그림 3]과 같다.

[ 그림 3. 일반적인 아파트 발코니 창호의 구성도 ]

아파트 발코니창은 유리와 창호 프레임, 창호 프레임이 설치되는 외부 창틀 등으로 구성된다. [그림 4]는 발코니창 하부 상세를 나타낸다. 창호의 유리는 대부분 복층 유리가 사용되나 시공 후 20년이 지난 노후 아파트의 경우, 외부 발코니 창으로 단층 유리도 많이 사용되었다. 보편적으로 사용되는 복층유리의 경우, 외부유리 5mm~8mm, 중간 공기층 6mm~12mm, 내부 유리 5mm~8mm 로 구성되어 총 16~28mm의 유리 두께가 사용되는 것이 일반적이다. 노후화된 아파트에 사용된 단층 유리의 경우, 유리의 두께가 5~6mm 수준으로 강풍 및 태풍에 매우 취약하다.

유리를 고정하는 창호 프레임은 PVC 또는 알미늄을 사용한다. 최근 고층 아파트 등에서는 PVC창호 내부에 스틸을 이용해 구조보강을 실시하는 경우도 있으나, 노후화된 아파트의 경우 대부분 알미늄을 사용하거나 PVC로 구성되어 있다. 창호 프레임은 하부 창틀 위에 롤러로 고정되며, 상부는 창틀의 설치나 개폐를 위해 일정 간격의 유격이 필요하다. 유격이 과도하게 큰 경우, 태풍 발생 시 창호가 통째로 창틀에서 탈락되는 경우가 발생할 수 있다.

창호 프레임이 고정되는 창틀은 PVC 또는 알미늄을 사용하며, 슬래브의 상하부와 벽에 앵커볼트 등을 이용해 고정된다. 실제 설치 이후에는 고정부가 잘 보이지 않으며 앵커볼트의 시공 불량이나 부식 등이 발생하는 경우, 태풍 발생시 창틀이 슬래브 등의 구조체로부터 탈락하는 경우도 발생한다.

[ 그림 4. 아파트 발코니 창호의 단면도 ]

복층 유리는 풍하중에 의해 두 장의 유리가 동시에 변형이 발생한다. [그림 2-8]은 복층유리의 변형 형상 및 응력 분포를 나타낸다. 하중이 증가하면 유리의 휨 변형이 증가하며, 유리에는 압축 및 인장 응력이 증가하게 된다. [그림 5]의 c)와 같이 인장 응력이 유리의 인장강도에 도달하게 되면 유리의 파괴가 발생하게 된다.

따라서 유리의 파괴를 막기 위해서는 유리에 발생하는 인장응력을 줄여주거나(프레임의 간격을 줄이면 휨 모멘트가 감소함), 유리의 인장강도를 늘려주어야(유리에 보호 필름을 부착하는 등) 한다.

[ 그림 5. 복층 유리의 변형 및 응력 분포 ]

Department of Architecture _ Prefabricated Building Structural Lab. 

 T 031) 219 - 2499 / F 031) 219 - 2945  / 우) 16499    경기도 수원시 영통구 월드컵로 206 아주대학교 산학협력원 804호

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