요즘 문제많은 무량판 알아볼까요 ?? (검단 주차장)

무량판이란 건축구조의 한 종류로, 하중을 지탱하고 있는 수평구조 부재인 보(beam)(대들보)가 없고, 건물의 하중을 지탱하는 수직재의 기둥(코어)에 슬래브(slab)가 바로 연결된 형식이다. 건축구조를 건물에 작용하는 힘에 저항하는 방식으로 구분할 때, 축하 중에 의한 구조방식 중의 하나이다.

본래 교량건설에 사용되는 방식으로, 평판바닥구조 또는 플랫슬래브구조라고도 한다. 슬래브란 철근 콘크리트 구조의 바닥을 말하는데, 슬래브에 발생하는 하중이 곧바로 기둥을 통하여 바닥에 전달되어 지반으로 내려가도록 하는 방식이다.

특징

크게 플랫 슬래브(flat slab)와 플랫 플레이트 슬래브(flat plate slab)로 구분한다. 플랫 슬래브는 보를 사용하지 않고 슬라브를 지지하는 기둥 주위에 지판(drop panel) 또는 주두(柱頭, column capital, 기둥머리)를 지지하고, 이 지판과 주두를 두지 않은 것을 플랫 플레이트 슬래브라고 한다. 

층높이가 작을 때 유리하다. 보와 기둥으로 슬래브를 지지하는 라멘 구조와 비교하였을 때 보를 설치하기 위한 50~70㎝의 공간을 별도로 확보하지 않아도 되므로 층고를 줄일 수 있으며 보 설치 필요성이 없어서 공기가 단축된다. 내력벽이 필요하지 않아 실내를 넓게 활용할 수 있으며, 보가 없어서 심미성이 뛰어나다는 장점으로 쇼핑몰이나 백화점 등에 많이 사용되는 형식이었으나 2010년대 이후에는 평면을 자유롭게 변경할 수 있고 공기를 단축할 수 있다는 점이 부각되어 주거용 건물에도 사용이 늘고 있다.

그러나 보 역할을 슬래브가 해주어야 하기 때문에 상대적으로 두께가 두꺼운 슬래브가 필요하다. 1995년 기준 같은 조건이라면 들보가 받쳐주는 라멘 구조의 슬래브 두께가 12㎝라면 무량판 구조는 30㎝ 정도는 되어야 한다.  기둥 스팬이 라멘 구조에 비해 짧고, 기둥 개수가 늘어나고, 고층건물에는 적합하지 않다는 단점이 있다. 또한 무량판 구조를 주거용 건축물에 적용할 시 일반적인 벽식 구조와 달리 실내에 두꺼운 기둥이 튀어나온다는 단점과 함께, 벽이 내력벽이 아니기 때문에 벽간소음이 발생한다는 단점이 존재한다.

보가 존재하지 않아 수평하중에 취약한 편이고 누진파괴(progressive collapse, 연쇄붕괴)될 가능성이 높기 때문에 지진 발생이 잦은 일본 등지에서는 거의 사용되지 않는 구조이다. 한국에서도 순수 무량판구조의 사용은 드문 편이며, 전단벽으로 보강하여 지진하중에 대응하고, 기둥에 주두나 지판은 물론 철근 정착까지 해당 사항이 구조기준에 명시되어 있고 2방향 슬래브 전단강도 산출 공식도 도입되어 뚫림 전단 파괴를 방지하는 경우가 일반적이다.

무량판 구조는 보가 존재하지 않기 때문에 필연적으로 기둥 주위의 슬래브에 구멍내거나 절단하려는 힘(전단력)이 크게 작용하므로 기둥 주변 슬래브 접합부를 보강해주어야 한다.

만일 이곳에서 연결부를 제대로 보강하지 않아 펀칭전단(punching shear, 뚫림전단) 현상이 일어날 시 상층부부터 떨어진 슬랩이 아래층까지 줄줄이 훑고 내려오는 연쇄 붕괴의 위험성이 존재한다. 링크. 그 유명한 삼풍백화점이 바로 이런 식으로 무너진 대표 사례다. 2023년의 검단신도시 아파트 건설현장 붕괴사고 또한 지하주차장이라 단층이긴 했지만 동일하게 펀칭전단이 발생했다.

설계와 시공이 까다롭고 해당 구조식 건물을 시공할 때의 유의점이 있다.

건설사의 '기둥식 아파트' 마케팅으로 인하여 일반인들에게는 기둥이 존재하는 무량판 구조 또한 층간소음이 상대적으로 적다는 인식이 있다. 그러나 무량판 구조는 라멘 구조와는 달리 보가 존재하지 않기 때문에 벽식구조와 마찬가지로 층간소음에 취약한 편이며, 플랫 슬래브 구조 건물의 층간소음 문제를 해결하기 위해 정부에서는 표준바닥구조의 플랫슬래브 구조의 슬래브 두께를 벽식구조와 동일한 210mm로 상향하였다. 

2010년대 후반 이후 아파트를 지을 때 이 구조로 짓는 게 증가 추세에 있긴 하지만, 해당 구조는 1981년 하버 케이 콘도미니엄 붕괴사고의 하버 케이 콘도미니엄, 1995년 삼풍백화점 붕괴 사고 당시 삼풍백화점, 2008년 나산백화점 철거 중 붕괴 사고, 2021년 플로리다 챔플레인 타워 붕괴 사고, 2022년 광주 화정 아이파크 붕괴 사고, 2023년 검단신도시 아파트 건설현장 붕괴사고 때 해당 건물에 사용된 공법이었다는 이유로 이미지가 매우 나쁜 데다 해당 사고가 났을 때 생존자가 거의 없는, 팬케이크 붕괴가 일어날 수 있고 비용 문제도 있다.

다만 위의 사고 중 삼풍백화점과 화정 아이파크, 검단신도시 GS건설 아파트는 부실공사, 불법 증축, 하중 초과, 양생규정 위반 등으로 인해 무너졌고 챔플레인 타워는 지반 침하 미보강에 의한 붕괴라서 구조 자체의 문제라기보다는 건설 과정의 탓이 크다. 2004년 입주한 아이파크 삼성 또한 순수 무량판 구조인데, 2013년 서울 삼성동 헬기 추락사고가 났음에도 구조적 문제 없이 건재한 모습을 볼 수 있으므로 법과 원칙을 지킨 무량판 구조 자체는 붕괴에 취약한 건 아닌 것이다.