Q. 철근콘크리트조와 철골조의 차이

A. 철근콘크리트조는 콘크리트 내부에 철근이 배치되도록 만드는 구조이고 철골조는 콘크리트 없이 철재(H, I, ㄷ형태의 단면을 가진)로만 골조를 형성합니다.

우리 새예배당은 꼭 필요한 부분은 빼고 모두 철근콘크리트로 설계를 했는데 CJ건설에서 공기를 앞당기겠다고 지상 부분은 철골조하겠다고 해서 지금 설계변경 중입니다. 금년말까지 지하층 철근콘크리트구조를 완성하고 지상부분은 철골조로 공사를 진행하게 됩니다.

Q. 철골조의 장점과 단점

A. 철근콘크리트구조는 아시는대로 철재와 콘크리트의 환상적인 조합의 구조입니다. 콘크리트는 압축력(누르는 힘)에는 잘 견디지만 인장력(당기는 힘)에는 약합니다. 철근은 인장이나 압축이나 잘 견디지만 압축의 경우 옆에서 잡아주지 않으면 옆으로 불거지는 것과 외기에 면하면 부식하여 제 기능을 발휘할 수 없는 단점이 있습니다. 철근콘크리트로 만들어 콘크리트 내부에 철근을 배치하면 압축력이나 인장력이나 다 잘 견디고요, 철근이 압축력 받을 때 옆으로 불거지는 걸 콘크리트가 막아주며 또 외기로부터 보호해서 철근이 부식하는 걸 막아줍니다. 게다가 두 재료의 온도팽창계수가 거의 같아서 온도차에 따라 완전히 한 부재처럼 움직인다는 것이 큰 장점이죠.

철골구조는 부식방지에 내화기능만 갖추면 콘크리트보다 강도가 크므로 더 가벼운 중량으로 골조를 만들 수 있어서 고층건물을 지을 때는 거의 철골조로 합니다. 더 튼튼하다기 보다 장점이 많은 거죠. 어느 구조가 더 튼튼하다고 단정적으로 말할 수 없습니다. 고층에는 확실히 유리한데 고강도 콘크리트를 만드는 기술이 점점 발전해서 거의 철강재에 가까운 콘크리트까지 개발하는 시대라서 요즈음에는 콘크리트구조로 고층빌딩을 짓기도 합니다. 대표적인 예가 삼성건설에서 한동을 시공한 말레이지아 쿠알라룸푸르의 KLCC(페트로나스 트윈타워)입니다. 88층 두 동인데 구조가 철근콘크리트입니다.

철골조라고 하더라도 전체를 철골로 할 수는 없고 흙과 접하는 부분(기초와 지하외벽)과 바닥판에는 필히 콘크리트를 써야 합니다. 또 부식 방지와 내화를 위해서 표면을 다른 재료로 둘러 싸야 합니다. 보의 경우에는 암면을 뿌려서 마감을 하는데 유사 시에 이게 기능을 못하는 경우가 있었습니다. 바로 911때의 일인데 납치 여객기가 세계무역센터를 충돌했을 때 건물은 그 충격에는 견뎌냈지만 화재가 발생하면서 항공기 연료에 의해 폭발이 일어나면서 철골 바닥재의 내화피복인 암면이 날아가 버렸고 화재에 노출된 철골보가 얼마간 버티다가 고열로 못 버티고(과장하자면 녹아내려서) 붕괴하니까 그 하부층은 연쇄적으로 그 상부하중을 견디지 못하고 도미노처럼 무너져 내린 것이죠.

철골조의 단점 중의 하나가 진동에 취약한 것입니다. 사람의 보행하는 움직임에 따라 바닥구조가 진동할 수 있는데 무너지지는 않지만 굉장히 불쾌한 느낌으로 일을 할 수 없는 경우가 종종 있습니다. 요새는 그걸 검토하는 프로그램도 개발되어 있어서 다 검토하지만 찬양팀과 같이 움직이면서 노래하는 경우 같이 박자를 맞추는 경우 그 진동이 문제가 될 수도 있어 좀 기피하는 편입니다.

새 예배당 설계 초기에 설계자인 서인건축쪽 구조기술사가 철골구조로 하겠다는 것을 우리 기술진이 반대하였습니다. 구조 전문가인 저도 반대했지만 건축 전문가들도 동조하였습니다.
금년초 입찰 때 CJ건설에서 철골조로 바꾸면 공기를 단축할 수 있다고 했지만 우리는 진동 때문에 여전히 반대했습니다. 그런데 CJ에서 일반 철골(H형강)이 아닌 U형의 철골에 콘크리트를 타설해서 골조를 만드는 새로운 공법을 제안해 왔습니다. 그렇게 하면 콘크리트조의 뼈대를 가지면서 철골조처럼 공기 단축이 가능하다고 소개했습니다. 우리 기술진의 판단으로도 철근콘크리트구조와 손색이 없을 것으로 보였습니다. 그래서 그 제안을 받아 들였고 그래도 CJ와 계약할 때 진동 문제는 콘크리트조와 같다는 것을 CJ측에서 증명하도록 하고 책임지도록 명기하고 설게변경비용은 CJ가 전액 부담하도록 하였습니다. 지상구조만 철골로 바뀌는 것이기 때문에 일단 당초 도면대로 연말까지 공사하고 그동안 준비해서 연말부터는 철골공사가 될 전망입니다.

(답변 / 교회 건축위 서기 윤호기 장로)