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고강도 강재에 의한 신건축구조물의 개발

전문가 제언: ○ 철강 재료를 대량으로 소비하는 3대 산업은 자동차, 조선, 건축분야이다. 자동차에서는 경량화를 통한 연비절감을 위하여, 조선분야에서는 대형컨테이너선의 충돌안전성을 위하여, 건축분야에서는 철 구조물의 내진설계와 장수명화를 위하여 고강도 강재의 수요가 증가하고 있다. 이와 같은 강재의 고강도화는 강재 사용량의 감소를 가져오므로 철강의 제조과정에서 발생하는 CO2배출량의 저감화에도 기여한다.

○ 합금원소를 첨가하지 않은 일반강의 경우 현재 자동차용 보강재로는 인장강도가 1000MPa를 초과하는 고강도강이 실용되고 있고 조선이나 건축분야에서는 780~950MPa급이 실용되고 있다. 특히 건축분야에서는 고강도강의 사용으로 강재의 사용량을 절약시킬 수 있는 철골 건축물의 새로운 구조시스템이 개발되고 있다.

○ 본고에서는 철골 건축물로서 연면적 17,813㎡인 8층 빌딩과 스팬 300m급 돔의 건축에 고강도강(H-SA700)과 종래 강(SN490)을 적용하는 설계모델에서 고강도강의 경우 강재사용량을 약 40% 감소시킬 수 있음을 제시하고 있다. 또 고강도강의 사용으로 새로운 구조시스템을 갖는 스팬 1000m급 초대형 돔의 건축도 가능하다고 보고하고 있다.

○ 일본의 경우 「혁신적 구조재료를 이용한 신 구조시스템 건축물의 연구개발」사업이 5개년(2004~2009)에 걸쳐 수행되어 지진 진도7에 대한 탄성설계와 이에 적합한 강재의 개발과 함께 볼트접합에 의한 새로운 구조시스템이 개발되었다. 그 결과 인장강도 770~1000N/㎟급 고강도강재의 시작품과 사양이 결정되고 진도7에 대한 무손상 구조시스템이 개발되어 현재 이의 산업화가 추진되고 있다.

○ 국내의 연간 철강생산량은 약 5000만 톤 이상으로 이중 50% 이상이 토목, 건축용으로 사용된다. 국내에는 현재 50층 이상의 초고층 빌딩이 다수 건설되고 있고 드물기는 하나 지진도 가끔 발생한다. 따라서 고강도강의 적용에 의한 내진 설계기술의 개발이 요구되며 여기에는 철강회사와 건설회사 간의 협력연구가 필요하다.

저자: Kimihiko Mogami
자료유형: 학술정보