삼풍백화점 붕괴사고가 발생한지 27년이 지났습니다. 삼풍백화점 붕괴사고는 설계부터 시공, 유지관리까지 총체적 부실로 야기된 참사였습니다. 특히 건축구조 전문가들은 삼풍백화점 사고의 근본적 원인을 건축물 구조안전에 대한 건축주와 시공업체, 행정기관의 인식 부족과 제도적 허술함에 있음을 매번 지적하고 있습니다.

삼풍 사고 이후 수차례 법·제도가 제·개정되고 있지만, 여전히 법의 맹점들이 존재하고 있습니다. 전문가들은 법제도 개선이 ‘안전과 전문성’ 측면이 아닌 ‘업역 확대’라는 것에 초점이 맞춰져 있어 오히려 건설 안전사고 위험성을 높일 수 있다고 주장합니다.

건축물 안전사고를 예방하고 효율적인 건물 자산 관리를 위해서는 어떻게 해야할지 고민해보고자 합니다.

건축물 안전사고의 지속적인 발생

행주대교 붕괴(1992.7), 청주 우암상가 붕괴(1993.1), 성수대교 붕괴(1994.10), 삼풍백화점 붕괴(1995.6), 경주 마우나 리조트 붕괴(2014.2), 용산건물 붕괴 (2018.6) 등 건축물 붕괴 사고 발생으로 인한 인명 및 재산 피해 사례는 끊이기 않고 발생했습니다. 특히나 부실하게 설계, 시공이 이루어진 기반 시설의 경우, 미흡한 유지관리와 연계되어 대형 사고를 초래하게 됩니다. 더군다나 최근 한국은 기후변화로 인해 국지성 호우가 잦아지고, 지진 등 자연재해가 빈번하게 일어남에 따라 노후화된 시설물의 붕괴 위험이 커지고 있는 형편입니다.

이에 시설물 안전관리 법제화가 진행되었습니다. 시설물의 안전점검과 적정한 유지관리를 통해 재해 및 재난을 예방하기 위하여 ‘시설물의 안전관리에 관한 특별법’(이하 시특법)이 1995년 1월 5일 의원 입법으로 제정되었습니다. 일부 시설물에 대해서는 의무적으로 센서 기반의 계측 시스템이 운영되고 있으며, 도곡동 타워펠리스, 해운대 두산 위브더제니스, 제2롯데타워의 경우는 풍향풍속계, 진동가속도 센서 등을 설치하여 건축물의 유지관리를 도모하고 있습니다.

관련 기술 동향

국내의 경우, 건설 시장의 규모에 대응하여 국제 경쟁력 갖춘 안전진단 및 유지관리 핵심기술 필요한 것으로 판단됩니다. 국내 건설 생산 규모는 세계 4위이나 콘크리트 구조물의 유지관리 성능평가 기술 등 핵심기술이 부족한 형편이며, 콘크리트 구조물 사용성 및 내구성을 평가하기 위한 기술은 외국 선진회사기술과 장비에 의존하고 있는 실정입니다.

국내에서는 시설물의 유지관리 단계에 BIM(Building Information Modeling : 3차원 입체 모델)을 적용하기 위한 시스템 기준 및 기술개발이 부족한 관계로 아직까지 현장에서 널리 활용되지 못하고 있는 것이 현실입니다. 유지관리 시장의 양적 성장에 비해 질적 성장을 위한 노력은 부족한 실정입니다. 유지관리 시장의 규모와 업체는 지속적으로 증가하고 있으나 과학적 유지관리 기법의 적용, 관련 기술자 및 전문가의 양성 등 질적 성장을 위한 노력은 미흡합니다. 또한 한국의 지능형 시설물 안전 및 유지관리 기술수준은 최고 기술보유국 대비 76.2%로 기술격차는 4.3년 수준으로 기술역량이 떨어집니다.

선진국의 경우 원천기술, 자본, 설비, 인력 등 성장 인프라를 고루 갖추고 센서를 국가 핵심기술로 집중 육성하고 있습니다. 미국은 NSF(National Science Foundation)의 자금 지원으로 연간 200만 달러를 가속도센서 개발에 투자하고 DARPA, NIH, NASA 등 정부기관에 의해서 센서 연구개발에 집중 투자하였습니다. I/UCRP Program, NDE Center(미국), 전문비파괴연구소(독일), RCNDE(영국), NDE Group(프랑스) 등 정부지원 또는 독자적으로 규격개발, 기술지원, 검사기술, 인력양성 등 다양한 표준 기반을 구축한 상태입니다. 미국, 유럽 등 선진국들은 비파괴검사 개념에 입각한 R&D 계획을 추진하고 투자 및 전문 연구소를 설립하는 등 국가적 차원의 지원을 확대해 나가고 있습니다. 또한 중국, 인도의 산업화와 동남아 국가 경제의 성장에 따라 아시아 지역에서의 비파괴 검사 시장의 성장이 가파르게 나타날 것으로 전망됩니다.

건축물 안전진단의 필요성

​건축물 안전사고가 빈번하나 사전예방이 미흡함

​건축물의 비중은 지속적으로 증가하고 있어 건축물의 안전진단 및 유지관리 중요성이 부각되고 있습니다. 안전사고를 사전에 예방하기 위해서는 전문가의 제한적 참여문제를 개선하고 실시간 모니터링을 접목한 유지관리체계를 개발하여 적용하는 것이 관건입니다.

기존 건축물 안전진단체계는 인력 중심의 운영으로 한계 봉착

시설물 점검 및 진단 업무는 현재 현장조사, 조사내용을 사무실에서 PC입력, 자료 정리 및 보고서 작성 등 업무과정에서 많은 시간과 노력이 소모되고 있습니다. 건축물 안전 및 유지관리 업무에 요구되는 기술수준은 높으나 기술자의 전문성은 미흡한 수준이며, 열악한 업무환경으로 인한 기술자의 잦은 이직으로 인해 전문 기술자의 기술력이 저하되고 있는 실정입니다. 기술자들의 업무지원을 위한 진단장비가 다수 개발되고 적용되고 있으나, 이를 활용할 수 있는 전문가가 부족하고, 효율적으로 활용되지 못하고 있습니다. 따라서 기존 건축물 안전진단체계의 인력기반의 한계를 극복하기 위해서는 전문가의 역량 강화와 실시간 데이터 기반 건축물 안전진단 및 평가를 위한 핵심기술개발이 필요합니다.

건축물의 급격한 고령화 진행

한국은 1970년대부터 경제의 급성장과 주택보급 확대정책 시행으로 단기간에 많은 건축물이 건설되었으나, 유지관리가 체계적으로 이루어지지 않아 노후화가 심각하게 진행된 건축물이 많습니다. 기존 D, E등급의 시설물들에 대한 보수가 긴급하게 이뤄지지 않으면, 매년 재난위험시설은 급격하게 증가할 예정입니다. 국토부 통계자료(2014)년에 따르면 준공 후 30년 이상 건축물이 전국 동수 기준으로 35.8%, 수도권 24.5%, 지방은 40.2%로 조사되었으며, 용도별 30년 이상 건축물의 현황이 주거용은 38.8%, 상업용은 38.5%, 공업용 15.6%, 문교 사회용이 10.1%로 조사되어, 건축물 노후화 현상이 극심하고 주로 주거용·상업용 건축물에 노후화가 집중되어 있습니다.

건축물 안전진단의 기대효과

기술적 효과

– 지진 등의 외부 충격에 따른 건축 구조물의 딥러닝 기반 데이터 분석을 통해 건축물 붕괴 사전 예측 모델 등 핵심 기술 확보 가능

– 센서 디바이스의 ICT 기술융합을 통해 건축물의 안전진단에 대한 기술의 신뢰성이 향상되어 육안 검사의 한계 극복 가능

경제적 효과

– IoT 기술을 활용하여 환경/안전/복지 관련 사회 문제를 효과적으로 해결 가능

– 안전진단 전문가 수의 부족과 안전진단에 걸리는 시간을 절감하여 안전진단 및 유지관리에 소요되는 비용을 크게 줄일 수 있음

​사회적 효과

– 건축 구조물의 실시간 안전진단 및 붕괴 징후의 사전감지를 통해 시설물 붕괴 사고로 인한 인명피해 감소에 기여함

– 상시 센서 감지를 통한 건축물의 이상 징후를 경고하게 되므로 사전에 보강 공사나 사전 조치를 통해 건축물의 안전성이 높아짐

– 국가 주요 건축물에 도입된다면 주요 시설물의 상시 안전 유지 관리 시스템 구축에 활용될 수 있을 것으로 기대됨

– 고도의 전문성을 요하지 않아도 진단을 할 수 있게 됨으로써 부족한 안전진단 인력난을 해소할 수 있음

씽플러스 건축물 안전진단 시스템

씽플러스는 건축물 안전사고 예방 및 효율적인 건물 자산 관리를 위한 IoT 클라우드 플랫폼 기반의 융합 서비스 개발했습니다. 건축물 안전진단 시스템은 LoRaWAN 기반의 IoT 계측 디바이스를 통해 데이터를 수집하고 이를 분석하여 이상 징후 예측 및 경고를 수행하는 실시간 모니터링 클라우드(SaaS) 서비스입니다.

서비스 시나리오

건축물 관리자는 평소대로 안전진단 시스템에 로그인해서 건물에 설치된 센서 기기(IoT 디바이스) 상태와 안전 현황을 그래픽으로 표시된 화면을 통해서 확인합니다. 시스템은 센서 데이터를 수집하여 분석한 결과를 상세 화면으로 보여주고 여러 가지 분석 항목(AI 알고리즘)을 통해 건축물의 안전을 진단합니다. 건축물 관리자는 안전이 의심스러운 부분을 발견하여 안전진단 전문가와 상의하고 예방적으로 보수, 보강 공사를 실시하여 커질 수 있었던 비용을 절감합니다.

향후 활용할 수 있는 분야

1. 지진 등의 자연재해 및 건축물의 노후화에 따른 건축물 안전사고 예방을 위한 안전진단 및 위기 대응 시스템으로 활용할 수 있습니다.

2. 대형 건축물 신축과정에 있어 씽크홀 등의 인근 건축 구조물의 안전사고 예방을 위한 안전진단 시스템으로 활용할 수 있습니다.

3. 자산관리 서비스에서의 건물 안전도 관리 및 보험상품을 위한 평가 시스템으로 활용할 수 있습니다.

주요 기능