무량판 구조에 대한 오해와 진실…구조 보다는 설계·시공·관리 부실이 문제 [노승완의 공간짓기]

[서울신문 나우뉴스]

무량판 구조로 시공중인 미국 뉴욕 맨해튼의 초고층 건물 모습. 사진은 지난 7월말 촬영한 것이다.

최근 지하 주차장 붕괴 사고로 인해 ‘무량판’ 구조가 뜨거운 감자로 떠오르고 있다.

무량판이란 한자로 ‘없을 무(無), 대들보 량(梁), 널빤지 판(板)’으로 한마디로 대들보가 없는 구조라는 뜻이다.

보통 오피스 건물 내부를 보면 기둥과 천장이 보이지만 천장 속을 들여다보면 기둥과 기둥 사이를 연결해주는 보(girder)가 있는데 이 부재가 바로 대들보다.

콘크리트 바닥판은 슬래브라고 부르는데 이 판은 보 위에 얹어지는 형태이다. 이렇게 기둥, 보, 슬래브로 구성된 구조를 ‘라멘 구조’라고 부르는데, 무량판은 이 바닥판(슬래브)을 보 없이 바로 기둥 위에 얹은 형태를 일컫는다.

최근에는 카페 인테리어를 천장 마감재를 없애 천장고가 높아 보이도록 하는 동시에 콘크리트 구조물, 각종 전기, 설비 배관들이 노출되도록 하는 오픈 실링으로 하는 추세라 자세히 보면 기둥과 보, 슬래브를 한번에 볼 수 있다. 

무량판 구조가 정말 위험할까. 그 오해와 진실을 파헤쳐 본다.  

‘오픈 실링’으로 꾸며진 카페 인테리어. 기둥, 보, 슬래브가 모두 노출되어 보이고 전기, 설비 배관은 보 밑으로 지나간다.

무량판 구조의 탄생 배경

무량판 구조는 어떻게 생겨나게 되었을까. 구조체인 바닥 슬래브와 천장 사이에는 각종 설비나 전기, 소방을 위한 배관을 설치해야 한다. 이 때 보가 있는 라멘 구조는 보 밑으로 배관들을 설치해야 한다.

우리는 천장 밖에 볼 수 없지만 천장 안에는 무수히 많은 배관들이 지나가고 있다. 하지만 보를 없애고 무량판 구조로 만들면 층당 높이(층고)를 줄일 수 있어 건물을 올릴 수 있는 최대 높이가 동일하다면 더 많은 층을 지을 수 있게 된다.

예를 들어, 건물 전체 높이가 20층, 한 층당 보의 높이가 40cm(슬래브 높이 제외)라고 가정했을 때, 이 건물을 무량판 구조로 짓는다면 무려 8m를 절감할 수 있어 약 2개층을 더 지을 수 있다.

또한 지하주차장의 경우 지반층에서 땅을 파 내려간 후 구조체 공사를 진행하는데, 무량판 구조라면 보의 높이만큼 땅을 덜 파도 되므로 토공사 물량, 골조 물량, 흙막이 물량이 절감되고 그만큼 공사기간도 단축할 수 있는 이점이 있다.  

아파트 공사 구조별 특징.출처:국토교통부

라멘 구조와 무량판 구조 비교. 무량판 구조가 보의 높이를 줄일 수 있어 같은 건물 높이라면 더 많은 층을 만들 수 있다.도해: 노승완

무량판 구조의 장점과 단점

무량판은 보의 높이만큼 층고를 줄일 수 있으므로 구조체 물량, 터파기 및 흙막이 면적이 줄어들고 이에 따라 공사기간 또한 줄일 수 있는 이점이 있다. 아파트 지상층 구조가 무량판이라면 벽식구조에 비해 상대적으로 층간 소음이 적을 수 있다. 소음과 진동은 구조체를 타고 이동하기 때문에 벽량이 많으면 그만큼 불리하기 때문이다.

그런데 기둥 위에 바로 바닥판을 얹는 무량판 구조의 특성상, ‘뚫림 전단’(Punching shear)이 발생할 수 있다. 전단력이란 크기가 같고 방향이 서로 반대인 힘이 어떤 물체 안에서 동시에 작용하는 정도를 말하는데 여기서는 기둥은 중력과 반대 방향으로 버티고, 슬래브는 중력방향으로 내려오려는 힘이 작용하므로 기둥이 슬래브를 뚫고 끊어내는(전단) 힘이 작용하는 것이다.

따라서 기둥과 슬래브 연결 부위에 뚫림 전단을 방지하기 위한 전단 보강근을 넣어야 하고, 보를 없애는 대신에 슬래브 두께가 더 두꺼워져야 한다. 또한 무량판 구조는 보가 없기 때문에 바닥에서 균열(크랙)이 발생하면 라멘 구조에 비해 균열이 더 많이 진행되는 경향이 있다.

따라서 콘크리트 타설 후 초기 건조 수축으로 인한 균열을 제어하기 위해 딜레이 조인트(Delay Joint, 슬래브를 일정 기간별로 나눠서 타설할 때 인접 구간을 1m 정도 폭으로 콘크리트를 채우지 않고 비워 두어 좌우 슬래브판이 충분히 건조 수축하도록 시간을 둔 이후 타설하는 방법)를 계획하기도 한다. 이러한 방식을 통해 안전성과 품질을 확보할 수 있다. 

필자가 약 14년 전에 공사에 참여한 무량판 구조의 지하주차장 구조평면도. 기둥(내측 작은 사각형)과 드롭패널(점선으로 표시된 큰 사각형)이 보인다.

무량판 구조의 문제라기 보다는 시공과 관리 부실의 문제

무량판 구조는 구조 엔지니어링 기술의 발달과 건설공사의 경제성을 위해 국내외에서 활발하게 적용되고 있는 방식이다. 특히 국내 아파트의 경우 지하주차장은 무량판 구조 또는 라멘 구조, 지상층은 벽식구조가 주를 이루고 있다.

최근 일어난 인천 검단 아파트 지하주차장 붕괴는 무량판 구조에 필수적인 전단 보강근이 제대로 설계가 되지 않았으며, 시공과정에서 이마저도 제대로 지키지 않았고, 그 위에 토사를 설계기준상 검토한 하중 보다 일시적으로 더 많이 쌓아두는 바람에 일어나게 된 사고이다. 다시 말하면, 무량판 구조 자체의 문제가 아니라 건설사업 프로세스상 관리 부실의 문제인 것이다.

그런데 검단 아파트 사고 이후 정부는 10년 이내 준공한 아파트 단지 중 무량판 구조로 시공된 200여개가 넘는 단지를 제3의 구조안전진단 업체들을 통해 전수조사 중이다. 그리고 그 조사 비용은 모두 해당 시공사가 부담하도록 하고 있다.

문제는 사회적 파장이다. 최근 언론에 보도되는 내용을 보면, 무량판 구조 자체가 마치 사고의 원인인 것처럼 분위기를 몰아가고 있어 무량판으로 시공중인 아파트 단지에 입주 예정인 주민들은 막연한 공포와 불안감에 시달릴 수밖에 없다.

이렇게 전수조사를 강제한 이후 심지어 무량판 구조가 아닌 라멘 구조로 설계, 시공 중인 단지에도 구조적 불안에 따른 민원이 급증하고 있다. 일부 지자체는 라멘 구조로 시공 중인 아파트 단지에도 민원을 이유로 시공사에게 제3자 안전진단을 요구하고 그 비용을 부담시키고 있다. 

원희룡(왼쪽) 국토교통부 장관이 지난 7월 31일 정부서울청사에서 열린 LH 무량판 구조 조사결과 브리핑에서 발언하고 있다. 오른쪽은 이한준 LH 사장. 서울신문DB

부실 공사 발생했을 경우 강력한 제재 통한 재발방지 마련해야

당연히 건설공사에서 가장 중요한 것은 안전이다. 그래서 발주자, 설계자, 시공자, 감리자가 계약과 승인 절차를 통해 각자의 책임을 다하여 발주, 계약, 설계, 시공, 감리업무 등이 이뤄진다. 그리고 국토부가 고시한 법령에 의해 반드시 하나하나 절차를 거쳐야만 지자체 승인권자에 의해 최종 준공처리가 된다.

즉, 건설 현장의 안전사고는 공사 구조나 형식이 문제가 아니라 설계자, 시공자, 감리자, 승인권자가 각자 그 역할을 얼마나 충실히 이행했느냐 여부에 달려있다. 라멘 구조도 공사 중 붕괴 사고가 일어난 사례가 있고 그 어떤 구조라도 위의 프로세스상 어느 하나가 부실이 발생하면 또 붕괴될 수 있다. 따라서 각 단계별 승인권자의 책임을 강화하고 부실이 발생했을 때 강력한 제재를 하는 것이 재발 방지에 도움이 될 것이다.

현재의 인허가 승인절차와 무관하게 하나둘씩 제3자 안전진단 사례가 늘어갈수록 이는 고스란히 건설사의 부담으로 넘어갈 것이다. 그리고 이러한 부가적인 절차와 무량판 거부 현상은 궁극적으로 건설 공사비 상승으로 이어져 결국 소비자의 부담이 가중되고 사회적 비용도 커질 것이다. 그리고 해외에서 활발하게 적용되고 있는 무량판 구조는 막연한 불안감에 이제 다시 대한민국에서 보기 어려워질지도 모르겠다. 무량판은 죄가 없다.

노승완 건축 칼럼니스트·건축사·기술사 arcro123@hobancon.co.kr