최근 들어 타워형 구조물의 사용 연한이 초과함에 따라 구조물 안전 진단 결과에 따라 철거 작업 혹은 국부적인 성능개선 공사론 수행하고 있다. 그러나 철거 작업시 가능한 한 휴지기간(Shut down)을 단축하여야 한다는 측면 및 경제성 측면에서 발파해체공법은 매우 매력적인 철거수단으로 관심이 증대되고 있으나, 철거시 발생되는 진동으로 인해 인접한 정밀 기기류에 대한 영향을 우려하여 철거 기간과 비용측면에서 상대적으로 불리한 기계식 철거공법을 선호하고 있다. 따라서, 본 연구는 연돌과 같은 타워형 구조물의 발파해체시 붕괴된 부재가 지면과 충돌시 발생되는 지반진동 수준을 예측하는 기법과 진동을 저감할 수 있는 각종 방법에 대한 효과를 축소모형시험을 통해 도출하였다.
발파에 의한 구조물해체기술은 구미를 중심으로 한 많은 실적을 바탕으로 하고, 이에 따른 경험이 뒷받침된 기술이라 말할 수 있다. 일본에 있어서, 본 기술을 합리적으로 안전하고, 확실한 해체공법 의 하나로 보급시키기 위해서는 구축물의 붕괴설계기술과 설계대로 붕괴시키는 시공기술이 필요 불가결 하다. 본보고서는 빌딩 등 콘크리트 구조물의 폭파해체시에 있어서 구출물 붕괴 시뮬레이션 기술에 관하여, 문헌 등에 의한 조사를 중심으로 기술의 현상과 동향 및 금후의 전망에 대하여 언급하였다. 그 결과 붕괴시의 시뮬레이션 수법으로서, 기능이 확장된 개별요소법 또는 불연속변형법의 적용가능성이 있음을 알게 되었다.
최근 대규모 산업구조물의 해체수요가 증가하고 있으며, 해체된 산업부지를 원래 자연환경으로 복원하는 공사가 진행하고 있다. 본 시공사례는 구조적 노후화와 기능적 요건을 만족하지 못하는 대단면 철근콘크리트 구조물인 터빈기초를 해체하기 위해 발파해체공법을 적용하였다. 발파해체 결과 터빈기초의 파쇄상태는 양호하였고, 주변 시설물의 피해 없이 발파해체를 완료하였다.
대한민국의 화약생산 기원은 고려시대에 중국으로부터 흑색화약이 처음으로 전수되었으며, 1890년 경남마산에서 흑색화약이 채광발파에 처음 사용되었고, 최근에는 지하철굴착 도로굴착 건물폭파해체 등 거의 대부분의 건설시장에 에멀젼폭약을 사용하는 진동제어발파공법 기술이 자리를 잡게 되었다. 2006년 12월에는 세계에서 처음으로 진동제어발파공법을 위주로 한 발파설계 시공지침을 국가와 전문학회의 주도로 완성하였다.
최근 노후화 된 콘크리트 및 털 구조물에 대하여 환경 공해가 발생하지 않는 해체 기술의 필요성이 급증하고 있어서 이에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있다. 그 결과 콘크리트 구조물을 일시에 해체하기 위하여 사용되고 있던 화약을 이용한 발파해체공법 및 군용 폭파 공법 등으로부터 응용되어 특수한 형태의 크기로 제작된 성형폭약을 철골구조물에 부착시킨 후 이를 폭발 시켜서 순간적으로 철골구조물의 철판(또는 빔이나 기타 부자재)을 절단 해체할 수 있게 되었다. 그 동안은 성형폭약의 폭발절단 효과에 영향을 주는 요소들인 대상 구조물의 재질 및 형상, 두께와 강도 특성, 성형폭약의 형상, 폭약의 종류, 장약량, Liner의 종류, Stand-off Distance, 성형폭약의 폭 및 너비, 기폭방법에 따른 영향과 폭발 절단시 발생되는 폭풍압에 의한 진동 및 소음의 영향 등에 대한 연구가 대부분이었다. 따라서 본 연구에서는 성형폭약의 주 구성요소인 화약과 금속성 Liner를 유연성이 탁월하고 조성 성분들의 혼합성과 성형성이 우수한 가소화제를 사용하여 제작된 성형폭약의 가소화 정도가 폭발절단력에 미치는 영향을 검토하였다. 이를 위하여 본 연구는 PETN 과 RDX 화약이 각각 25wt% 및 75wt%로 흔합된 화약원료를 85wt%로 하고 폴리이소부틸렌(P.I.B) 성분이 80 wt% 이상인 폴리부텐(P.B) 7wt% 와 부틸고무 4wt% 그리고 디에칠헥실세바케이트 4wt%로 구성된 가소화제를 사용하여 실험하였다.
숭의종합운동장은 철근콘크리트 라멘조의 구조물로서 기둥과 슬래브, 보로 구성된 특수구조물이며, 최근까지 국내에서 발파해체를 실시한 구조물과는 달리, 구조물 내부에 슬래브가 존재하며 전광판이 있는 특수한 구조의 형태를 가지고 있다. 발파해체는 외야석 좌측구간부터 실시하고 관중석의 붕괴는 좌측부터 2열의 기둥을 1개의 블록으로 선정하여 우측으로 연속적으로 붕괴되는 공법을 적용하였고, 높이가 높은 전광판은 전도공법을 적용하였다. 뿐만 아니라 다목적 방호재인 물주머니(water bag)를 적용하여 분진제어를 실시하였다. 그 결과 숭의종합운동장 특수구조물해체는 성공적인 것으로 평가되고 있다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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