세계 최초로 ‘벽식 구조물’을 발파하여 해체하다
-우리나라 아파트 건물 해체 시 기술 적용
"세계 최초 순수 벽식구조 고층건물의 발파 해체 성공으로 환경적, 경제적 도시 재생 사업을 이끌어 가다"
인천 가정동 상아아파트 발파해체 시험시공 모습으로 단 6초 만에 15층 건물이 해체되었다
“쾅!~ 쾅!~ 쾅!~ 우르르르릉!!”
“와아~. 건물 해체 성공!”
2011년 7월 10일 세계 최초로 벽식 구조물에 대한 발파해체가 한국인의 기술에 의해 성공을 거두자, 손에 땀을 쥐고 지켜보던 관계자들과 주민들의 입에서 탄성이 쏟아졌다.
한국토지주택공사(LH)는 2006년부터 연구한 ‘순수 벽식구조 고층건물 발파해체 기술’을 인천 루원시티 도시재생 예정지의 철거예정인 15층(45m) 상아아파트에 적용했다. 건물을 구성하는 주요 블록마다 설치된 화약들이 0.2~0.5초 간격으로 터지면서, 6초 만에 건물 형체가 사라졌다.
발파해체 사전취약화 안전성해석
세계 최초로 순수 벽식 구조 건물을 해체하다
기존에 해외토픽이나 우리나라 뉴스에서 자주 등장한 건물 발파해체 기술은 기둥-보 등으로 구성된 건물을 무너트리는 공법으로 건물을 지탱하는 구조물, 즉 ‘기둥’이나 ‘벽’ 그리고 기둥의 하중을 수평으로 지탱해주는 ‘보’ 등에 구멍을 뚫고 다이너마이트를 장착하여 터트리면서 무너트리는 공법이다.
그런데 이번의 신기술은 우리나라 아파트에 가장 많은 순수 벽식구조 건물을 해체하기 위해 개발된 것이다.
즉, 보나 기둥 없이 아파트의 안쪽 벽을 건물 기둥으로 삼아 한층 한층 똑같이 쌓아 올린 건축물을 해체할 때 적용하는 기술이다.
보통 벽식구조 건물은 기둥과 보로 이뤄진 건물(기동-보 건물)보다 건축 시 층간 높이를 줄일 수 있고 공사비도 절약할 수 있는 장점이 있다.
문제는 건물 해체 시 건물 벽마다 고유한 구조적 역할이 있어, 건물의 일부 구조물을 본격적인 발파 전에 부분해체해야 한다는 것이다.
또한 발파해체를 위한 화약 설치에서도 기둥-보 건물의 경우 기둥에 짧은 구멍을 뚫어 장착하면 되지만, 순수 벽식구조 건물에는 15cm 내외에 얇은 벽에 1~2m 길이로 조심조심 구멍을 뚫고 화약을 설치해야 한다.
다시 말해 벽체에 충격을 주지 않고 화약을 설치해야 하는 고도의 기술이 필요하다. 이를 위해 연구팀은 건물 일부 구조물의 사전 철거 중, 의도치 않게 건물이 붕괴 또는 파괴되는 것을 방지하기 위한 건물 안전성 해석기법을 개발하였다.
그래서 건물의 원 상태를 유지하면서 건물 일부 구조물을 제거하는 기술을 확보했다. 또한 발파해체 붕괴예측 시뮬레이션 프로그램을 개발하여 상아아파트 해체에 적용했다. 앞으로 이 시뮬레이션 프로그램을 통해 해당 건물의 어느 부분 구조물을 미리 철거해야 하고 어느 위치의 벽에 화약을 설치하면 안전하게 해체할 수 있는 지 예측할 수 있게 됐다.
이와 함께 발파 시 문제가 되는 뿌연 분진을 통제하는 제어기술인 물대포, 분진 제어용 망 등 분진 확산 방지 기술을 상아아
파트 해체에 적용하여 기존에 아파트 해체 시 나오는 분진의 양을 30분의 1로 줄이는 성과도 거뒀다.
더욱이 발파 해체 시 지반에 대한 충격진동으로 인한 주변 건물 안전에 영향을 주는 것을 방지하기 위해 충격진동을 예측하는 ‘충격진동 시험기’를 개발하여 특허 출원을 했다. 그래서 해당 규모의 순수벽식 구조건물에 어느 정도의 화약을 사용하면 지반에 어느 정도 충격을 준다는 것을 예측할 수 있게 됐다.
연구팀은 건물해체 전 일부 구조물을 제거할 때 사용가능한 무인 해체장비 및 로봇, 친환경 건식 절단해체 장비 등도 개발하여 건물 해체를 위한 사전 작업을 사람 대신 무인 장비나 로봇이 담당하도록 했다.
건축건물 해체 및 폐기 단계에서 이산화탄소 발생량도 예측하고 평가하는 프로그램을 개발하여 상아아파트 발파해체 사례에 적용함으로써 기존의 건설업이 온실가스 발생량 예측을 주로 건설 단계에서만 적용하던 것을 해체 단계까지 확장시켰다.
친환경 건식 절단해체장비(좌)와 건물 해체전용 워터제트로봇(우)
환경과 경제를 모두 고려한 ‘발파해체공법’
구조물 해체공법이 가장 먼저 성공한 국가는 미국으로 1947년 구조물 발파해체를 처음으로 성공했으며, 이후 영국, 스웨덴, 일본 등 전세계로 확산됐다.
중국에서는 연간 약 3,000개 이상의 노후 건물에 대해 구조물 해체공법을 적용하고 있고 우리나라는 지난 1991년 한화가 서울에 위치한 2층짜리 군 시설을 구조물 해체공법으로 해체시킨 뒤 현재 매년 해체공법 적용 건수가 늘어나고 있다.
이처럼 화약을 이용한 구조물 해체공법이 계속 증가하는 이유는 경제적인 이유 때문이다.
기계적 방식으로 부수어 철거할 경우 시간이 오래 걸리고, 분진과 소음이 장기화되어 주변에 피해우려가 크다. 일반적으로 장비 대여와 인건비를 계산하면 8층 이상의 건물은 직접 부수어 해체하는 것보다 발파해체공법을 쓰는 편이 비용이 적게 들고 친환경 요소까지 고려하면 구조물 해체공법이 더 매력적이다.
우리나라는 산업화가 된 지 40여년이 경과하여, 앞으로 도심지 건물발파 해체 시장이 급성장할 것으로 보인다.
지난 2005년 우리나라의 구조물 해체 시장 규모는 1조 5,739억 원(109만호에 적용)에서, 2015년에는 273만호 해체에 5조 7,300억 원, 그리고 2025년에는 618만호 해체에 11조 8,500억 원 규모가 될 것으로 예상된다.
더욱이 국내 대부분의 아파트는 물론 홍콩, 싱가포르 등 고밀 도시국가 건물이 순수벽식 구조물이라는 점을 감안하면, 우리나라의 ‘순수 벽식 구조물 해체 기술’ 및 그와 관련된 파생기술들은 국내 수요는 물론 기술 수출이라는 성과도 이뤄낼 것이다.
앞으로 우리나라 기술진들이 우리 기술로 해외에서 건물들을 깔끔하게 해체한 뒤 이마의 땀을 닦으며, 방긋 웃는 모습을 해외토픽 뉴스에서 볼 날이 멀지 않았다.
친환경 자동 비계시스템
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