여기저기 철재난간 안전할까?

 

실내 복도나 계단 뿐만 아니라, 옥상 난간에도 많이 사용되는 철재난간에 대한 내용입니다.

 

철재난간은 풍압이 작용하는 막힘이 거의 없어서 콘크리트 난간벽이나 유리난간보다 안전에 조금더 유리한 조건을 갖습니다.

 

그러나 난간은 손스침하중을 고려해야 하고, 철재난간도 예외없이 이를 고려해야 합니다.

손스침하중은 유사활하중이라고 해서 사람이 손으로 밀고 당기고 누르거나 몸으로 기대거나 부딪힐 때 난간이 최소 0.8kN/m(=81.6kg/m)의 등분포하중 또는 0.9kN(=91.8kg)의 집중하중에 견뎌야 한다는 것입니다.

ωL=0.8kN/m ωu=1.6×0.8=1.28kN/m @(post)=1200㎜ Pu=1.28×1.2=1.536kN H=1300-500=800㎜ Mu=1.536×0.8=1.229kN·m post : PL-60×6.0(SS275)         Z=5400㎜³ ØMn(post)=0.9*275*5400/1000000=1.336kN·m               > Mu, O.K' base : PL-120×60×6.0(SS275)          Z=1080㎜³ ØMn(base)=0.9*275*1080/1000000=0.267kN·m               < Mu, N.G' anchor : 2-M9.5(3/8", 4.6), hef=58㎜ Na=1229000/(60/2)/2EA/1000=20.483kN ØNsa=9.453kN        < Na, N.G' Result : N.G'           안전하지 못함.

ωL=0.8kN/m ωu=1.6×0.8=1.28kN/m @(post)=1200㎜ Pu=1.28×1.2=1.536kN H=1300-100=1200㎜ Mu=1.536×0.8=1.843kN·m post : ㅁ-60×30×2.3(SRT275)         Z=7510㎜³ ØMn(post)=0.9*275*7510/1000000=1.858kN·m               > Mu, O.K' bracket : PL-60×6.0(SS275)              Z=5400㎜³ ØMn(bracket)=0.9*275*5400/1000000=1.336kN·m                   < Mu, O.K' base : PL-120×60×6.0(SS275)          Z=1080㎜³ ØMn(base)=0.9*275*1080/1000000=0.267kN·m               < Mu, N.G' anchor : 2-M9.5(3/8", 4.6), hef=58㎜ Na=1843000/(60/2)/2EA/1000=30.717kN ØNsa=9.453kN        < Na, N.G' Result : N.G'           안전하지 못함.

ωL=0.8kN/m ωu=1.6×0.8=1.28kN/m @(post)=950㎜ Pu1=1.28×0.95=1.216kN Pu2=1.6×0.9=1.440kN Pu=1.440kN H=900㎜ Mu=1.216×0.9=1.296`kN·m post : PL-60×6.0(SS275)          Z=5400㎜³ ØMn(post)=0.9*275*5400/1000000=1.336kN·m               > Mu, O.K' base : PL-80×120×15.0(SS275)          Z=4500㎜³ ØMn(base)=0.9*275*4500/1000000=1.113kN·m               > Mu, O.K' anchor : 4-M12(4.6), hef=75㎜, @=100㎜ Na=1094000/(100/2)/2EA/1000=10.94kN ØNsa=15.085kN        > Na, O.K' Result : O.K'           안전함.

위 세가지 Case는 일반적으로 많이 볼 수 있는 철재난간들의 유형들이고, 아주 간략하게 대략 검토한 내용입니다.

 

구조는 하중에 의한 외력보다 부재가 견디는 내력이 클 때 안전합니다.

철재난간의 경우, 외력은 난간대(hand rail) 높이와 난간지지대(post) 간격으로 결정되고, 내력은 각각 부재요소등의 재료강도, 단면계수, 접합방식, 앵커볼트 정착방식 등에 따라 결정됩니다.

난간대는 법적인 높이 이상으로서 낮을수록 유리하고, 난간지지대 간격도 좁을수록 유리합니다.

부재의 재료강도는 높은 항복강도를 갖을수록 유리하고, post의 단면계수는 힘이 작용하는 방향으로 길수록 제곱배로 증가하고 base의 단면계수는 두께가 두꺼울수록 제곱배로 증가하며 단면계수가 클수록 유리하며, 앵커볼트는 첫째와 둘째 case처럼 힘방향에 대해 1열로만 설치되는 경우 내력이 거의 없으므로 전도의 위험이 상당히 크고 셋째 case처럼 힘방향에 대해 2열로 구성하여 전방과 후방열의 간격을 크게 할수록 앵커볼트에 작용하는 인발력이 감소하므로 유리합니다.

 

상당히 많은 철재난간들에서 앵커볼트가 첫째 case와 같이 시공되는 경우가 많습니다.

이러면 위험합니다.

 

이와 관련된 여러 사고사례들 중 두가지만 살펴보겠습니다.

하나는 난간이 넘어지면서 상해사고가 났던 사례입니다. 양재천 다리위에 설치된 난간에 산책하던 사람이 난간을 잡고 스트레칭 중에 난간이 넘어지면서 하천으로 추락한 사건입니다. 서울중앙지방법원 판례 2018가단 5060607에서 판사는 "양재천 다리 위에 설치돼 있는 난간은 보행자 등이 다리 아래로 추락하는 것을 방지하기 위한 구조물로, 따라서 보행자 등이 난간을 잡거나 기대어 일정한 힘이 가해진다 하더라도 그 힘이 통상적으로 예견할 수 없는 정도의 현저한 힘이 가해지지 않는 한 하천 쪽으로 넘어지지 않도록 설계·제작되어야 한다"고 하고 설치·관리책임이 있는 서초구에 90%의 책임을 선고했습니다.

또 다른 하나는 난간이 넘어지면서 사망사고가 났던 사례입니다. 이삿집센터직원이 일을 마치고 아파트 발코니 난간을 잡고 창문을 닫다가 추락한 사건입니다. 이 난간은 녹이 슬고 낡아 있었는데, 서울고등법원 판례 2026나2030355에서 판사는 "난간의 상태에 비춰 그 위험성을 충분히 인식할 수 잇었음에도 유지보수를 게을리해 난간의 점유자로서 책임이 있다."며 이런 상태에서도 부주의했던 피해자의 과실을 고려하더라도 이런 상태에서 미리미리 조치하지 않은 입주자대표회의의 책임을 인정하여 입주자대표회의에 50%의 책임을 선고했습니다. 철재난간은 재료 특성상 부식이 쉽게 발생하므로 스테인레스나 아연도금처리 등 내식조치된 부재를 사용하여야 하고, 녹 발생에 대하여 방청페인트칠 등 유리관리에 각별히 신경써야 합니다.  

 

철재난간이나 유리난간은 콘크리트난간과 다르게 난간 밖의 시야를 크게 확보할 수 있어서 최근 더욱 각광받고 있습니다. 아파트 뿐만 아니라 주택이나 카페 루프탑에서도 많이 시공되고 있습니다.

철재난간이나 유리난간의 자중도 콘크리트난간과 비교하면 상당히 작기 때문에 지진에 대해서도 더욱 안전합니다. 그러나 철재난간은 부재규격과 시공방법이 수 없이 많고 이를 시공하는 업체들의 수준도 천차만별이기 때문에 무턱대고 철로 되어 있으니 안전할 것이라는 기대는 크게 위험합니다. 난간은 더이상 그 너머에 추락할 수 있는 위험성을 알리는 표시물 만이 아니고, 손으로 살짝 잡거나 살짝 기대는 수준만 안전하면 되는 것도 아닙니다. 건물의 수명기간인 몇 십 년 또는 몇 백 년동안 이 난간에는 어떤 일이 벌어질지 아무도 모릅니다. 수많은 사람들이 난간에 달려들어 누군가를 환호하는 일이 있을 수도 있고, 화재 등의 재난에서 난간에 매달려 애타게 구조를 기다릴 수도 있으며, 어린이나 철없는 어른들이 난간에 매달려 앞뒤로 몸을 흔들 수도 있습니다.

 

난간은 건물 구조계산시 통상 이를 포함하여 검토하지 않습니다.

난간은 비구조요소이고, 건물구조계산은 구조체에 대해서만 다룹니다. 비구조요소는 공사단계에서 시공자가 시공하고자 하는 공법에 대하여 안전함을 증빙하는 자료로서 감리자에게 제출되는 것입니다.

건물 구조계산에 해당하는 설계단계에서 정하여 미리 검토할 수도 있겠으나, 이러한 비구조요소들은 착공 직전 뿐만 아니라 심지어 공사중에도 변경되는 일이 빈번하고, 공사단계에서 전문업체의 시공계획도 작성시 상당부분 변경되어 실체화되기 때문에 미리미리 일찍 검토해 놓아도 무용한 서류가 될 수 있기 때문이며, 설계단계에서 완벽하게 검토했다고 하면 오히려 공사하는 전문업체를 특정업체로 정하는 것으로 오인되거나 실제 전문업체의 더 좋은 시공공법이 반영될 기회를 빼앗을 수 있기 때문입니다. 그래서 구조계산서를 살펴보면 난간에 대한 구조상세가 없는 경우가 대부분입니다.

그러나 대부분의 건축주나 사용자들은 이러한 난간들이 충분히 안전하게 설계된 것이라고 기대하고 믿고 있지요.

 

난간들을 볼 때마다 이러한 오해로 어디선가 사고가 날 것만 같아 걱정되고 두렵습니다.

 

본 내용은 코어건축구조기술사사무소의 자문으로 작성되었습니다.