ISSN (PRINT) ISSN (ONLINE) Vol. 6 No. 1 (019) January 2015 Journal

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1 ISSN (PRINT) ISSN (ONLINE) Vol. 6 No. 1 (019) January 2015 Journal

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3 Vol.6 No.1 (019) 1 김륜희 이종근 이삼수 11 천영수 21 천영수 박지영 31 강명수 이은엽 이정민 김미나

4 Vol.6 No.1 (019) 1 A Study on the Monitoring and Evaluation of Priority Projects for Urban Regeneration Ryoon-Hee Kim, Jong-Gun Lee and Sam-Su Lee 11 Seismic Performance of Special Shear Wall with the Different Hoop Reinforcement Detail and Spacing in the Boundary Element Young-Soo Chun 21 Seismic Performance of Special Reinforced Concrete Coupling Beams with Different Reinforcement Details Young-Soo Chun and Ji-Young Park 31 Improvement of Soil Quality for Artificial Planting's Ground with Large Integrated Underground Parking Lot in Apartment Complex Myung-Soo Kang, Eun-Yeob Lee, Jung-Min Lee and Mi-Na Kim

5 LHI Journal (2015) 6(1): 도시재생사업의모니터링및평가방안연구 : 선도지역을사례로 A Study on the Monitoring and Evaluation of Priority Projects for Urban Regeneration 김륜희 1 이종근 2 이삼수 3 Ryoon-Hee Kim 1, Jong-Gun Lee 2 and Sam-Su Lee 3 (Received January 22, 2015 / Revised January 29, 2015 / Accepted January 29, 2015) 요 약 본연구는도시재생사업이본격적으로추진됨에따라도시재생전략계획수립, 도시재생활성화지역지정, 그리고도시재생활성화계획수립에필요한기초 DB 구축및도시재생사업의평가 모니터링방안도출을목적으로한다. 연구과정은 13개선도지역의공모제안서및 13개선도지역중도시재생활성화계획을수립하고있는 4개지역 ( 서울, 창원, 부산, 영주 ) 의도시재생활성화계획 ( 안 ) 을토대로기초 DB 및평가 모니터링지표를검토하였다. 연구결과선도지역도시재생사업의평가모니터링을위해서다음과같은방안이도출되었다. 첫째, 도시재생사업의원활한추진을위한재생전략 활성화계획수립을지원하고, 나아가재생활성화사업과각종도시재생사업을체계적으로관리할수있는종합정보체계가필요하다. 둘째, 도시재생사업진행에대한모니터링이보다제도화되어야한다. 셋째, 전략계획및활성화계획의수립과정에서도시또는군기본계획 관리계획과연계성확보가필요하다. 마지막으로상향식 (Bottom-up) 도시재생사업에적합한모듈화계획의도입과평가가필요하다. 주제어 : 도시재생, 선도지역, 모니터링및평가, 지방자치단체 ABSTRACT This study is significant by suggesting the plan of urban regeneration strategy, selection of vitalization area and build basic DB for establishing a plan of urban regeneration vitalization and draw measures to evaluate and monitor as urban regeneration project is promoted in earnest. For the process of study, basic DB and evaluation monitoring index were examined based on collaboration proposal of 13 leading areas and (the agenda of) the plan of urban regeneration vitalization in 4 areas(seoul, Changwon, Busan, Yeongju). This study can be concluded as follows; First, general information system which can support regeneration strategy vitalization plans for smooth promotion of the project and manage regeneration vitalization project and all kinds of city maintenance projects systematically are necessary. Second, monitoring of regeneration project should be firstly institutionalized. thrid, it's necessary to secure that city or county foundational management plan and the relations during the establishment of strategic vitalization plan. Finally, it's necessary to introduce and evaluate modularized plan suitable for Bottom-up regeneration project. Key words : Urban Regeneration, Priority Projects for Urban Regeneration, Monitoring and Evaluation, Local Government 1. 서론 1.1 연구의배경및목적 최근인구성장의정체와급속한고령화를경험하고있는우리나라대부분의도시는도시기반시설의부족, 노후시설에대한정비의지체, 지역산업의쇠퇴와역외이전, 지역공동체 1) 한국토지주택공사토지주택연구원수석연구원 ( 주저자 : egalias@lh.or.kr) 2) 한국토지주택공사토지주택연구원연구원 ( 교신저자 : city97@lh.or.kr) 3) 한국토지주택공사토지주택연구원수석연구원 1

6 김륜희 이종근 이삼수 의약화와유 무형지역자산의방치등으로자생적재생역량및도시성장동력이쇠퇴하는문제를겪고있다. 정부의현행제도로는도시재생에필요한각종물리적 비물리적사업을시민의관심과의견을반영하여체계적 효과적으로추진하기어려운바, 현행제도의미비점을보완하여공공의역할과지원을강화함으로써주민의생활여건을개선하고구도심과비롯한도시내쇠퇴지역등의기능을증진시키고지역공동체를복원하여자생적도시재생을위한기반을마련하고자하였다. 이를위해계획적이고종합적인도시재생추진체제를구축하고물리적 비물리적지원을통해민간과정부의관련사업들이실질적인도시재생으로이어지도록하는한편, 궁극적으로는지속적경제성장및사회적통합을유도하고도시문화의품격을제고하는등국민삶의질을향상시키고자 도시재생활성화및지원에관한특별법 ( 이하도시재생법 ) 을제정하여 13.12월부터시행되었다. 그리고 14년 4월에 13개지역의도시재생선도지역을지정하는등도시재생사업을본격적으로추진하고있으며, 도시재생선도지역 ( 경제기반형 2개, 근린재생형 11개 ) 에정부예산 1,400억의 4년간지원및각부처예산을집중지원하는협업체계를구축하고자하고있다. 그러나상향식계획의특성상도시재생사업이지향하는목표, 구현하고자하는가치가다양 다기하고사업절차와목표체계가복잡할뿐만아니라과도한계획수립체계로구성되어있어실제적인실행및사업화등에의문이제기되고있다. 도시재생사업이지향하는목표와가치가달성되고있는지, 달성되었는가를평가하는모니터링및평가체계의중요성이높아지고있는상황에서본연구는지자체가제출한공모제안서와활성화계획 ( 안 ) 을바탕으로선도지역지정과활성화계획 ( 안 ) 수립과정에활용된기초 DB 및지표의변화를고찰함으로써평가체계및지표개선을위한방안도출을목적으로한다. 1.2 연구의내용및방법본연구는 도시재생법 시행후처음으로도시재생사업으로추진되고있는 13개도시재생선도지역을대상으로하였다. 도시재생사업의평가 모니터링분석에필요한자료는 13개선도지역의공모제안서및 13개선도지역중도시재생활성화계획을수립하고있는 4개지역 ( 서울, 창원, 부산, 영주 ) 의도시재생활성화계획 ( 안 ) 을토대로기초 DB 및평가 모니터링지표를검토하였다. 도시재생특별법 상의기초자료구축및도시재생전략계획및활성화계획가이드라인, 2014년도시재생선도지역사업모니터링 평가계획등의근거자료와도시재생선도지역의 공모제안서및도시재생활성화계획 ( 안 ) 을비교분석하였다. 이를토대로향후지자체가활용가능한기초DB의구축방안을검토하고, 도시재생선도사업의추진과정상에서추진실적및사업추진성과등을점검하고환류하기위한평가 모니터링방안을도출하고자한다. 2. 개념정의및선행연구고찰 2.1 모니터링 평가의개념및유형 (1) 모니터링일반적으로모니터링이라고불리는사업평가는가장대표적인과정평가중의하나로서때로는점검이라고부르기도하며, 성과모니터링은사업목표를향한사업추진의주기적인측정 ( 노화준, 2007) 이라고할수있다. 정책혹은사업은모니터링이라는과정을통하여다양한목적을달성할수있으며, 주요기능은첫째, 순응기능으로제시된기준과절차에얼마나잘순응하여행동하고있는지를판단할수있다. 둘째, 감사기능으로자원과서비스가실질적으로도달되고있는지를판단하는데도움을준다. 셋째, 회계기능으로서사업진행에따른사회 경제적변화를설명하는데도움을주는정보를생산한다. 넷째, 설명기능으로서공공정책과사업의결과들이서로다르게나타나는지를설명하는데도움을주는정보를생산한다 (Dunn, 1981; 나기산, 1998). 모니터링의유형은계획모니터링, 과정모니터링, 성과모니터링으로구분할수있다 ( 노화준, 2007). 첫째, 계획모니터링이란사업의투입또는사업활동을사전에결정 / 기대되었던기준값이나측정값과비교하는일련의활동으로구체적으로지정된대상모집단또는지역에도달되고있는가, 프로그램활동은프로그램설계에구체적으로명시된대로수행되고있는가를평가하는단계이다. 둘째, 과정모니터링은사업진행과정에서사업이사업목표를성취하는방향으로어떻게진전이이루어져가고있는가를사정하기위한정보제공이목적으로사업자체에대한정보뿐아니라환경과사업의대상집단에미치는효과에관한정보를포함한다. 셋째, 성과모니터링은사업이투입활동및산출물들을직접적으로측정하고사업의성과를사전에설정되었거나기대되었던성과와비교하는것으로서목표를향해서진행되어나가는성과를주기적으로측정하는데의의가있다. 선도지역모니터링은도시재생지원기구 ( 한국토지주택공사 (LH), 국토연구원부설건축도시공간연구소 (auri)) 가담당하고있다. 도시재생지원기구는지자체활성화계획수립과사업시행과정에서의자문 지원및모니터링을수행하있으며, 계획수립과사업추진과정의단계별로추진현황을점검하고조치사항을이행하도록권고하는역할을담당하고있다. Vol.6 No.1 / January

7 도시재생사업의모니터링및평가방안연구 : 선도지역을사례로 자료 : 국토교통부 (2014: 4) 참조그림 1. 선도지역사업추진절차와모니터링단계 (2) 평가평가란설정된정책목표에도달하는과정을정기적으로점검하여그정책이성과를향상시키기위한일련의활동으로집행과정을점검하고성과를확인 검토하는활동을볼수있다 ( 윤수재, 2013). 모니터링이사업의관리적개선에초점을맞추고있고사업의운영 효율성을제고시키는것은물론성과및위협요인을찾아내는것에있다면, 평가는사업추진의능률성 ( 비용대비성과 ) 및효과성 ( 목표달성여부 ), 경제성 ( 예산낭비여부 ) 에주안점을두고있다는차이점이있다. 그러나모니터링과평가는모두사업이효과적으로추진되도록하는데목적을두고있고사업추진과정에피드백을준다는점에서동일하다고할수있다. 도시재생선도사업평가는 도시재생활성화및지원에관한특법법 제24조 ( 도시재생활성화계획의평가 ) 와 시행령 제31조에의거하여지자체는 1월 15일까지광역지자체및국토교통부에추진실적보고서를제출하고 4), 광역지자체는매년 2월말일까지관련자료를국토교통부장관에게제출후평가를받는다. 국토부는지자체의성과관리추진실적보고서, 광역지자체의추진실적평가결과, 도시재생지원기구의모니터링결과보고서를토대로종합평가를시행한다. 2.2 도시재생사업모니터링및평가관련선행연구지금까지국내재생관련사업은단기적사업기간동안가시적인성과도출을위해장기간동안수행되는모니터링과정이생략되는경우가많았다. 도시재생사업에관련된모니터링및평가연구를살펴보면크게도시재생계획수립지원, 사업선정및추진, 모니터링및평가관련, 도시재생관련제도개선연구등으로나눌수있었으며, 재생사업의사후평가에관한연구는많은반면에사업내용의모니터링에관한연구는비교적많지않은것으로나타났다. 연구방법측면에서는대부분의연구에서이론적고찰, 전문가 FGI 등을통하여평가지표등을개발하였고, AHP 분석등을통하여중요도및우선순위를도출하였다. 연구내용측면에서는원활한도시재생계획수립을위한지표개발, 상권활성화등사업선정및추진을위한방안, 모니터링 평가를위한평가지표개발등에대한연구가이루어졌으나각지자체를지원하고다양한지표의이용도를높일수있는방안과관련한연구는미흡한것으로나타났다. 기존연구들은쇠퇴및잠재력지표를개발하고모니터링지표의발전방향을도출하였다는점에서큰의의를찾을수는있으나도출된지표를통하여각지역의특성을파악하고, 지역분석의기준을마련하는데그쳐, 실제적으로지자체가주도적으로전략계획및활성화계획수립시지표를활용하여성과목표를설정하는데에는미흡하였다. 모니터링관련연구가활성화되지못한이유는도시재생사업에서사업종류의다양성과복잡성으로인하여중요도와필요성은인지하고있지만사례대상지의부족과관련법제도가구축되지못하기때문으로판단된다. 그러나최근들어서울시가 2030 서울도시기본계획 ( 안 ) 에서각계획분야에대한모니터링을명시하는등모니터링의역할이점차증가하고있는상황이다. 3. 도시재생선도지역모니터링및평가현황분석 3.1 선도지역지정현황도시재생선도지역은 2014년 1월에공모를시작하여총 86개응모지역중동년 4월에근린재생형 11곳 ( 일반규모 6 곳, 소규모 5곳 ), 도시경제기반형 2곳을선정하였다. 이들지역은선도지역에대해서는계획수립비 (0.5~2.0억원) 와사업비 (60억원 ~250억원 ) 가 4년간국비로지원되며, 2014년에는계획수립비 (13.1억) 와사업비의 20%(280억원 ) 가책정되었다. 선도지역의특징은국가의재정지원과더불어주민과지자체가도시재생과연계가능한각부처의사업들을계획에포함하여지원함으로서, 장소중심의패키지로지원하여재생사업효과의극대화를도모하고자하였다. 4) 광역지자체가사업의주체가되는경우에는국토교통부에만제출 3

8 김륜희 이종근 이삼수 표 1. 도시재생모니터링 평가관련선행연구 분류연구자연구내용 계획수립 사업선정및추진 모니터링 평가 제도개선 홍의동 (2012) 문수봉 (2011) 강현구 (2009) 최기택 (2012) 문선협 (2012) 조완기 (2009) 김승운 (2012) 이창구 (2013) 김유민 (2013) 김흥수 (2012) 윤용건 (2012) 이필용 (2009) 이정재 (2011) 이종원 (2010) 한국청주시와영국셰필드시의비교연구를통한지속가능한도시재생사업의발전방향정립 도시재생연계사업주체, 대상과범위, 연계사업결정기준등에대한구체화 도시재생사업의특성을고려한가치관리방안을통한성공적인도시재생사업수행방안제시 구도심을재생하기위해필요한상업및업무기능의회복방안제시 중심시가지전반에걸친쇠퇴현상억제및성공적인중심시가지활성화모델창출을위한중장기적방안모색 도시재생과정에서적용되는공공디자인의발전방안에대한정책적함의모색 컴팩트시티개념을도입한중소도시구도심의도시재생방향도출 지속가능성측면의개선방향모색및사전평가방법제시 탄소중립녹색도시의국내적용가능계획지표를개발하고이에따른평가기준마련및제시 도시재생사업의운영체계와특징에대하여창원과일본을비교함으로써국내지방도시의도시재생사업모델에대한시사점도출 도시재생사업의본질적의미와도입취지에입각한총체적이고포괄적인도시재생사업에대한평가지표개발 효율적인도시정비및재생사업을실현하기위한민관파트너십과거버넌스체제구축을위한실천적함의제언 기존의물리적기준위주로지정되는주거환경개선사업정비구역의지정기준을보다폭넓게강화할수있도록개선방안제시 입체도시계획제도관련법령을분석하여국내제도의문제점을파악하고국내외사례조사및전문가설문조사를통해입체도시계획기법의시사점도출 표 2. 선도지역유형및투입자금 ( 단위 : 억 / 개소 ) 구분 특성 도시경제기반형 산단, 항만, 역세권등정비 개발및배후재생 근린재생형일반규모소규모 쇠퇴중심상가지역및근린주거지역재생 개수 2곳 6곳 5곳 국비 계획비 지원 사업비 지역 동구 ( 부산 ), 청주 ( 충북 ) 종로구 ( 서울 ), 동구 ( 광주 ), 군산 ( 전북 ), 목포 ( 전남 ), 영주 ( 경북 ), 창원 ( 경남 ) 남구 ( 대구 ), 태백 ( 강원 ), 천안 ( 충남 ), 공주 ( 충남 ), 순천 ( 전남 ) 3.2 선도지역모니터링및평가계획 정부는선도지역도시재생사업의성공적추진을위해상시적으로지자체에대하여도시재생지원기구 (LH, auri) 를통해정보제공및컨설팅을수행하고있으며, 매년정기적으로도시재생활성화계획의추진실적및사업추진성과등을점검하기위한표 3과표 4와같이모니터링및평가지표에대한가이드라인을수립하였다. 선도지역모니터링단계는사업구상서의보완, 사업시행을위한조직체계구축, 계획용역발주, 우선추진사업계획수립, 활성화계획수립, 사업시행등총 6단계로나뉘어져있으며, 21개의모니터링지표를제시하고있다. 표 년도선도지역모니터링검토항목 단계모니터링검토항목 내용변경의적설성및실현가능성 1 사업구상서의보완 예산집행의실효성 일정계획의합리성 주민협의체구성 운영현황 선도지역사업총괄책임자선정사업시행을위한 2 전담조직구성 운영조직체계구축 도시재생지원센터구성 운영 추진협의회구성 운영현황도시재생활성화계 과업지시서의합리성및도시재생의목표달성 3 획용역발주가능성 4 5 우선추진사업계획수립 도시재생활성화계획수립 사업의적설성및실현가능성 시행계획의구체성 연계사업추진및실현가능성등 도시재생사업내용의적절성 도시재생거점공간 시설의확보방안 법정사업및타부처사업의연계 도시재생기반시설설치및운영방안 주민 공동체역량강화사업의운영방안 예산확보및집행방안 전문가활용방안 성과관리방안 6 사업시행 도지재생정책목표달성을위한세부사항 자료 : 국토교통부 (2014), 2014 도시재생선도지역사업모니터링 평가계획 ( 안 ) 선도지역종합평가는추진단계별평가기준의차별적적용을위해기획, 집행, 성과의 3단계로구분하고있고, 23개의세부지표를제시하고있다. 기획단계에서는주민참여도, 추진추체간협력도, 계획의적절성, 각부처사업 지자체사업등다양한사업간연계여부등을, 집행단계에서는주민참여도, 추진주체간협력도, 추진 집행실적, 모니터링결과에대한수용여부를, 마지막으로성과단계에서는목표달성정도, 기타파급효과등을평가하게된다. 이러한평가결과를통해중앙정부차원에서는정책과법령, 각종가이드라인을개선하고지방정부차원에서는도시재생계획수립및집행, 사업시행전반에걸쳐개선및보완을하게된다. Vol.6 No.1 / January

9 도시재생사업의모니터링및평가방안연구 : 선도지역을사례로 표 4. 선도지역종합평가항목및내용 구분평가항목주민참여도 기획 집행 성과 거버넌스 계획의적절성 사업간장소적연계주민참여도 평가주요내용 계획수립및사업기획과정에서주민및지역사회참여정도 주민협의체, 사업추진협의회등구성 운영의충실성 전담조직, 지원센터등운영체계의효율성 지자체내부서간협력정도 사업참여주체및이해관계자간협력정도 지역자원, 지역역량등지역특성반영및활용정도 도시재생사업내용의구체성과타당성 국비 지방비 민간투자등재원조달의적절성 성과관리방안의적절성 중앙부처사업, 지자체사업등다양한사업간연계및적절성 경제 사회 문화 복지등부문별사업계획의종합적추진 사업집행과정에서주민및지역사회참여정도 주민협의체, 사업추진협의회등구성 운영의충실성 전담조직, 지원센터등운영체계의효율성거버넌스 사업집행과정에서지자체내부서간협력정도 사업참여주체및이해관계자간협력정도추진 계획대비사업의진척정도집행실적 계획대비예산의집행실적모니터링 도시재생지원기구의모니터링에대한협조및수용노력결과반영 모니터링결과에대한피드백의충실성등 목표달성도 성과관리방안에제시된목표달성여부 기타 성과관리방안에제시되지않았으나, 기타경제 사회 물리파급효과적지표개선등자료 : 국토교통부 (2014), 도시재생선도지역사업모니터링 평가계획 ( 안 ) 3.3 전주 창원 TB 모니터링및평가사례 국내의경우, 경남창원과전북전주시를대상으로지역현황진단을통한해결방안모색및성과측정을위해 2011 년이후부터현재까지모니터링을실시하고있다. 전주 창원 TB 의모니터링핵심지표를비교를위해사회문화적, 경제적, 물리환경적측면으로재분류하여살펴본결과지표총량에서창원 TB 는상가지구 52 개, 주거지역 35 개, 전주 TB 는상가지구 20 개, 주거지구 23 개의모니터링지표를활용하고있다. 표 5. 창원 전주 TB 상가지구모니터링공통 유사지표 (12 개 ) 구분 사회적측면 경제적측면 물리적측면 상가지구모니터링창원 TB지역세부항목 상인만족도 ( 전문가지원 / 사업추진 ) 상인회회의수봉사활동수행사수상가재생카페가입자수서포터즈가입자수 업종 ( 사업체 ) 분포현황상인회활동현황 ( 축제, 봉사활동, 청소횟수 ) 빈점포수 / 빈건물수매출액 상점시설리모델링, 업종전환, 폐업건수주요지점통행량, 주요지점통행차량 전주 TB지역세부항목 상가민상권만족도지구활동조직수지구내협동사업수테마조성사업수정보확산사업수정보확산사업참여상가인수 영업점포수상가민주최지구행사및공연수공실점포수영업매출 공실활용창업 주요지점보행통행량 이를상가지구와주거지구로나누어세부적으로살펴보면상가지구에서는총 12개의공통 유사지표가도출되었으며, 상인만족도를제외하고 11개의지표가정량지표로구성되어있음을알수있다. 이와달리주거지구에서는총 20개의공통 유사지표가도출되었으며, 마을개선에참여의향정도, 주민의식변화, 전문가 ( 센터 ) 활동만족도, 추진협의회만족도를제외한 16개의정량지표가사용되었다. 표 6. 창원 전주 TB 주거지구모니터링공통 유사지표 (20 개 ) 구분 사회적측면 경제적측면 물리적측면 주거지구모니터링 창원 TB지역 전주 TB지역 세부항목 세부항목 상주인구수가구별월소득 주민조직참여및활동정도 마을개선에참여의향정도지역자력에대한주민의식변화도시재생추진협의회만족도전문가 ( 센터 ) 지원활동에대한만족도 주민공동사업창업및일자리창출건수주민공동사업에대한투자건수 ( 투자액 ) 주민공동사업으로인한종사자수 상주인구수가구별월소득 주민모임 / 조직 / 활동참여여부및참여정도마을개선참여의향정도 지역자력에대한주민의식변화동네협의회에대한만족도 전문가 ( 센터 ) 지원활동에대한만족도 주민공동사업창업건수 주민공동사업에대한투자액 주민공동사업으로인한종사자수 주민공동사업으로인한매출액주민공동사업으로인한매출액 도로율주택접도율과소필지나대지공시지가 ( 주요지점지가 ) 주차면적또는대수공가, 폐가호수신축, 개량주택수재생사업의주거환경개선에끼친영향 도료율접도율과소필지미이용토지수공시지가주차장면적, 공원및녹지수공가, 폐가호수신축, 개량주택수 주거환경만족도 전주 창원 TB 모니터링방식은재생사업단구축자료를활용하거나, 현장조사및주민설문을통해이루어지며목표값대비조사값의달성수준을비교하고있다. 그러나이들지표는사업내용의성과를측정하는목적에는부합하지만같은도시내다른지역과수준차이에대한측정이불가능하다는문제점을가지고있다. 3.4 선도지역현황분석 ( 서울, 창원, 부산, 영주 ) (1) 기초 DB활용선도지역중활성화계획을수립중에있는 4개지역을대 5

10 김륜희 이종근 이삼수 상으로공모제안서와활성화계획에사용된기초 DB 목록을종합적으로분석한결과는부록의표와같다. 활용지표의개수를살펴보면공모제안서의경우, 대부분의지자체들이도시재생활성화지역지정기준지표 ( 인구감소, 산업이탈률, 건축물노후도 ) 를포함한평균 5.7 개의지표를활용하였으나활성화계획에서는평균 10 개의지표를활용하고있어, 활용지표의개수가크게증가하였다. 분야별활용지표의비중은공모제안서에서는인프라 (2.25 개 ), 인구사회 (2.07 개 ), 경제산업 (1.38 개 ) 순으로사용하였으나활성화계획에서는인구사회 (4.50 개 ), 인프라 (3.50 개 ), 경제산업 (2.25 개 ) 순으로나타났다. 활용지표출처측면에서는공모제안서에서는대부분국가통계만을활용하였지만활성화계획에서는고용인수, 방문객수, 상인회만족도, 지역사업현황등현장조사및계측조사를통해사업대상지역의상황을파악할수있는지역통계를활용하기시작하였다. 공모제안서와비교하여활성화계획에서기초 DB 를보다적극적으로활용한이유는선도지역선정이후, 지자체내부적으로는세부사업목표달성도와파급효과를고려한사업방향및내용을공모제안서보다구체화하기위하여구상서조정과조직체계정비, 기획안작성과정및우선사업순위선정확정과정을거치고외부적으로는도시재생활성화계획수립이전까지중앙정부및도시재생지원기구가수행하는 3 번의모니터링및자체점검회의를수행하는과정에서활용 DB 개수가증가한것으로판단되어진다. (2) 모니터링및평가활성화계획서에서나타난각사업별모니터링 평가지표를크게사회문화적, 경제적, 물리 환경적으로분류하여검토한결과, 분야별로평균 3개의평가지표를제시하고있다 ( 부산, 영주제외 ). 근린재생형인서울종로는총 13개의지표를사용하고있으며, 정성지표인전문가지원활동만족도, 주거환경만족도를제외한 11개정량지표를활용하고있다. 상가지구와주거지구로중분류하였으며, 상가지구에서는상인회만족도, 주거지구에서는주거환경만족도를제외한 11개의정량지표를활용하고있다. 마지막으로도시경제기반형인부산동구는사회문화, 물리환경측면에대한모니터링및평가지표는제시하지않고있으며, 경제적측면에서만 5개의지표를사용하고있다. 이는경제유발효과에대한자표확보의어려움으로다지역산업연관표 5) 를활용하여사업파급효과를측정하고자하였다. 5) 각산업의투입과산출관계를통한상호연관관계에기초한분석기법으로한나라및지역의경제정책수립및정책효과분석에사용되고있다 ( 이춘군, 2009) 표 7. 선도지역모니터링및평가지표선정현황 서울 부산 창원 구분 세부항목 개수 사회조직수 사회문화적 주민조직참여및활동건수주민공모사업추진건수 4 전문가지원활동만족도 봉제업제작소요시간 작업공간환경개선건수 경제적봉제업체수고용인수 5 방문객 유동인구수 주거환경만족도 물리환경적 신축및리모델링공원 녹지비율 4 폭원4m이상미접도대지비율 선도산업의생산유발 선도사업의부가가치유발 경제적 소득증대 5 신규일자리창출 방문객증가 ( 부산역 ) 상인회만족도사회창조사업투자액문화적창조사업투자건수 3 상가빈점포수경제적지구빈점포활용신규창업수 2 주요지점지가물리상가리모델링수환경적주요지점통행량 3 사회주민회의수및참여자수문화적공동체문화활동건수 2 주거지역내일자리창출수경제적지구주거환경만족도 2 물리환경적 주택신축및리모델링수 시사점도시재생선도지역을대상으로기초 DB와및모니터링및평가현황을분석하였으며, 이를토대로몇가지시사점을도출하였다. 첫째, 근린재생형과도시경제기반형의평가및모니터링방안의차별화가필요하다. 도시재생선도지역공모지침을살펴보면지역별차이가나타나고있는데, 근린재생형은쇠퇴한구도심및중심시가지를대상으로하고있는반면, 경제기반형은노후산단, 항만및배후지, 역세권, 이전적지, 역사 문화 관광자산이있는지역을대상으로하고있다. 이러한각유형간목표와대상지의차이는투입인력 자금 사업기간에따라파급효과범위 영향력이다르게나타날수있기때문에모니터링 평가기준도차별화되어야한다. 둘째, 기초 DB 및모니터링 평가지표개발 구축에대한표준화가필요하다. 국가통계는활용하는용어및조사방법 기간이표준화되어있으나지역통계는세부사업에대한조사목적 대상 중요도에따라조사방법 기간도일회성또는단기간에추진될가능성이높다. 또한지자체별로세부사업이추진 완료되었을때축적되는 DB의종류와범위는다양할것으로 Vol.6 No.1 / January

11 도시재생사업의모니터링및평가방안연구 : 선도지역을사례로 예상되기때문에선정-현황 / 실태조사-계획수립-사업시행-모니터링 / 평가단계별 DB개발 구축에대한보다세부적인가이드라인이요구된다. 마지막으로도시재생사업추진과정을모니터 평가할수있는방안의마련이필요하다. 현재선도지역의모니터링및평가는기획서평가단계, 활성화계획수립단계, 사업시행단계로구분하고있으나, 가이드라인을살펴보면실제개별도시재생사업보다는선도지역지정-활성화계획수립및우선사업발굴에중점을두고있다. 자료 : 국토교통부 (2014), 2014년도시재생선도지역사업시행가이드라인 ( 안 ) 그림 2. 선도지역단계별모니터링체계 4. 결론도시재생사업을추진하는과정에서중앙정부와지자체가역할및기능을적절히분담하여수평적인연계와협력관계를형성하고도시재생사업을효과적으로추진할수있는환경을조성하기위해서는지자체의권한및자율성보장과함께사업과정의지속적인모니터링및평가체계가필요하다. 이에본연구에서는선도지역도시재생사업의모니터링및평가방안을제시하고자하였으며, 이러한연구결과를정리하면다음과같다. 첫째, 도시재생사업의원활한추진을위한전략계획및활성화계획의수립을지원하고, 나아가이에의한사업을시행하기위해서이를체계적으로관리할수있는종합정보체계가필요하다. 기존도시재생종합정보시스템은도시쇠퇴를규명 진단하기위한지표개발및이를활용한국가도시재생정책업무지원시스템으로개발되어지역단위개별사업추진과정에서의실태조사, 사업모니터링및평가등에대한체계적이고표준적인지원체계및정보기반이미흡하다는문제점을가지고있다. 따라서기존도시재생정보시스템의기능확장 을통해시스템고도화및중복적인예산집행을방지하기위하여표준시스템개발 구축이선행되어야한다. 둘째, 도시재생사업진행에대한모니터링을보다강화할필요가있다. 기존개별사업 ( 주택재개발, 주거환경개선사업, 주택재건축사업, 도시환경정비사업등 ) 의경우기초조사및사업완료에따른성과평가만을수행하는경우가대다수로사업수행과정에대한모니터링기능은미흡하다는문제점이있다. 선도지역도시재생사업은기존개별사업과는다르게부처별협업을통한패키지사업을추진하고있어개별사업별특성, 기간, 투입자금규모등이상이하여사업추진의복잡성이증가할것으로예상된다. 따라서모니터링체계의활성화를통한환경변화에유연하게대처할필요가있다. 셋째, 전략 활성화계획의수립과정에서도시또는군기본계획 관리계획과연계성확보가필요하다. 선도지역사업시행가이드라인에서는 선도지역사업을추진하는지방자치단체의장은도시전체의도시재생전략을구상하는도시재생전략계획도수립할필요가있다 라고명시되어있으나 13개선도지역의경우, 활성화계획은수립하고있으나도시재생전략계획을수립한지자체는전무한실정이다. 일부선도지역의경우는하위계획인활성화계획을수립한이후, 상위계획인전략계획을수립하고있어도시재생사업의당위성과맥락성이미흡하고재생사업과연관성이없는지자체장의선거공약사업또는타당성이검증되지않는지역숙원사업들을재생사업으로포장하고있는문제점이발생할수있다. 마지막으로상향식 (Bottom-up) 도시재생사업에적합한모듈화계획의도입과평가가필요하다. 모듈이란여러개의부품을부위별로정리해조립한집합체를의미하는것으로도시재생에서모듈화가필요한이유는선도지역별로사업방향, 지역여건, 추진사업의종류및범위가다양하므로기존모니터링및평가체계로추진할경우도시재생사업의종류가획일화될수있기때문이다. 또한사업추진여건 ( 참여도, 호응도 ) 과집행력 ( 기관 ) 의상대적격차로인하여도시재생사업의파급효과가반감될수있다. 따라서사업주체인지자체에일정부분자율권및책임의무를부과하는모니터링및평가체계를통해계획수립과정에서지역에특화된사업의결합을유도하여지역별로차별화된성과를도출할수있다. 감사의글본논문은국토교통과학기술진흥원의도시건축연구사업인 도시거주성및기능성향상을위한실증연구 의지원으로수행되었습니다 ( 과제번호 : 14AUDP-B ). 7

12 김륜희 이종근 이삼수 참고문헌 1. 국토교통부 (2014), 2014 년도시재생선도지역사업모니터링 평가계획. 2. 국토교통부 (2014), 2014 년도시재생선도지역사업시행가이드라인 ( 안 ). 3. 나기산 (1998), 기관평가와평가지표, 한국정책학회. 4. 노화준 (2007), 정책학원론, 박영사. 5. 도시재생지원기구 (2014), 도시재생관련가이드라인. 6. 박대근, 정다운, 김흥순 (2009), 계획요소의분석을통한도심재생사업의평가, 도시행정학보, 22(3): 95~ 윤수재 (2013), ODA 사업평가및모니터링시스템개선에관한연구, 한국지방행정연구원. 8. 이양재, 김선웅 (1997), 서울시성장관리모니터링체계구축, 서울시정개발연구원. 9. 이주일 (2006), 서울도시모니터링리포트작성을위한기초연구, 서울연구원. 10. 이춘군 (2012), 대구지역주력산업의지역간산업연관구조분석, 대구경북개발연구원. 11. 최민아, 최지인, 양동석 (2013), 도시재생사업모니터링지표구축및적용방안연구, 한국생태환경건축학회논문집, 13(3): 51~ 최정민, 최찬환 (2011), 도시재생평가지표와재생모델설정에관한연구, 한국농촌건축학회논문집, 13(3): 53~ 형시형, 민현정 (2005), 민관중심주체들의시각에서바라본지방대도시도심재생사업평가, 도시행정학보, 18(2). 14. 도시재생종합정보체계 ( Vol.6 No.1 / January

13 도시재생사업의모니터링및평가방안연구 : 선도지역을사례로 부록 부록표 1. 선도지역의기초 DB 및모니터링 평가지표활용현황 ( 공모제안서 ) 인구사회 경제산업 인프라 서울종로 대구남구 충남천안 전남순천 광주동구 전북군산 전남목포 강원태백 충남공주 경남창원 경북영주 부산동구 충북청주 인구감소 순이동률 X X X X X X X X X 연령별인구 X X X X X X X 거주민만족도 X X X X X X X X X X X X 지역자산 X X X X X X X X X X X X 저소득층비율 X X X X X X X X X X X X 초등학생비율 X X X X X X X X X X X X 산업이탈률 X 상권침체 X X X X X X X X X 가구소득 X X X X X X X X X X X 토지이용현황 X X X X X X X 노후도 X 건축물용도 X X X X X X X X 층수 X X X X X X X X X X X 공폐가수 X X X X X X X X X X X X 지형단차 X X X X X X X X X X X X 고도보존지구 X X X X X X X X X X X X 국공유지현황 X X X X X X X X X X X X 기반시설 X X X X X X X X X X X X 총계 부록표 2. 선도지역의기초 DB 및모니터링 평가지표활용현황 ( 공모제안서 vs 활성화계획 ) 구분 구축 항목 서울종로 경남창원 경북영주 부산동구 공모 활성화 가감 공모 활성화 가감 공모 활성화 가감 공모 활성화 가감 국가인구감소 국가순이동률 X 삭제 X 삭제 X X - X X - 국가연령별인구구조 X 삭제 X 추가 X 삭제 X X - 국가거주민만족도 X 추가 X X - X 추가 X X - 국가지역자산 X 추가 X 추가 X 추가 - 인구사회 국가저소득층비율 X X 업음 X 추가 X 추가 X X - 국가초등학생비율 X X - X X - X X - X X - 국가노령화지수 X 추가 X 추가 X 추가 X X - 국가세대별인구비율 X X - X 추가 X X - X X - 국가독거노인비율 X X - X X - X 추가 X X - 국가거주인원 X X - X X - X 추가 X X - 국가거주형태 X X - X X - X 추가 X X - 국가산업이탈률 추가 X 삭제 - - 국가상권침체 X X - X X - X 삭제 X X - 지역가구소득 X 삭제 X X - X X - X X - 지역월소득총규모 X X - X X - X 추가 X X - 경제산업지역고용인수 X X - X X - X 추가 X X - 지역방문객수 X X - X X - X 추가 X X - 지역연간매출액 X X - X X - X 추가 X X - 지역상인회만족도 X X - X X - X 추가 X X - 지역주민조직및상인회현황 X X - X 추가 X X - X X - 국가토지이용현황 X 추가 X 삭제 X X - X 삭제 노후도 국가건축물용도 X 삭제 - X X - X X - 층수 X 삭제 X X - X X - X X - 국가공폐가수 X X - X X - X X - X 추가 인프라 국가대상지내지형단차 - X 추가 X 추가 X X - 국가고도보존지구현황 X X - X X - X X - X X - 국가국공유지분포현황 X 추가 X X - X X - X X - 국가기반시설 X X - X 추가 X X - X 삭제 지역지역축제및명소 X X - X 추가 X X - X X - 지역사업현황 X X - X 추가 X X - X X - 지역집수리희망비율 X X - X X - X 추가 X X - 총계 증감 증가 12 증가 -1 감소 9

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15 LHI Journal (2015) 6(1): 경계요소횡보강근의상세와배근간격에따른특수전단벽의내진성능 Seismic Performance of Special Shear Wall with the Different Hoop Reinforcement Detail and Spacing in the Boundary Element 천영수 1 Young-Soo Chun 1 (Received November 13, 2014 / Revised January 26, 2015 / Accepted January 29, 2015) 요 약 이논문에서는최근강화된내진규정에의하여현장에서시공에어려움을겪고있는특수전단벽의배근상세를완화할목적으로제안된경계요소횡보강상세에대하여횡보강근의형태와배근간격에따른실험결과를제시하고있다. 실험결과, 제안된횡보강상세를채용한실험체의균열및파괴양상은폐쇄형후프를사용한실험체와유사한경향을나타내었으며, 최대강도도예상값을모두상회하는것으로나타났다. 또한, 에너지소산능력을비교한결과, 완화된배근상세를따르는실험체 (SSWR2) 의경우기존설계기준의특수전단벽실험체 (SSW2) 와유사한내진성능을가지고있는것으로나타났으며, 설계기준에서제시하고있는 1.5% 수준의변형각조건을충분히만족하고있어구조물의주요횡력저항요소로서사용될수있을것으로판단된다. 주제어 : 특수전단벽, 경계요소횡보강근의배근상세, 횡보강근의배근간격, 내진성능 ABSTRACT This paper presents experimental results on detailing of boundary element transverse reinforcement, proposed to alleviate placement detailing of special shear wall experiencing difficulty in construction at the sites due to recently reinforced seismic regulations, according to the type and placement interval of transverse reinforcement. As a result of experiment, crack and destruction aspects of SSWR series specimen that employed the proposed detailing of transverse reinforcement showed similar trend as SSW series specimen that used closed hoop. Predicted maximum strength values were exceeded. Also as a result of comparing energy dissipation ability, SSWR2 specimen that follows alleviated placement detailing was found to have similar seismic performance as special shear wall SSW2 specimen based on the existing design standard. As it satisfies the deformation angle condition of 1.5% provided in the design standard, SSWR2 can be used as the main lateral force resistance element in structures. Key words : Special Shear Wall, Hoop Reinforcement Detail in the Boundary Element, Hoop Reinforcement Spacing in the Boundary Element, Seismic Performance 1. 서론현행국내건축구조기준 (KBC 2009) 에서는내진설계범주 D에해당하는 60m이상의고층건물건설시벽체는특수전단벽의횡보강상세를적용하도록하고있다. 특수전단벽은지진발생시벽체가큰하중을받거나변형요구량이큰경우압축단부를엄격하게횡보강한전단벽을의미한다. 최근국내공동주택은 25층이상의고층아파트에대한수요 가증가하는추세이며, 대부분의고층철근콘크리트 (Reinforced Concrete, 이하 RC라함 ) 건물에서와같이고층아파트의경우에도 RC 전단벽을주요횡력저항부재로사용하고있다. 이는아파트의계획시특수전단벽을채용해야하는경우가빈번하게발생하여시공성및경제성에영향을미치게되는문제점의발생빈도가높음을의미한다. KBC2009의모체가되고있는 ACI318-08(2008) 에서는부재최소단면치수의 1/4보다더넓은간격을사용하는경우 1) 한국토지주택공사토지주택연구원연구위원 ( 교신저자 : cysoo@lh.or.kr) 11

16 천영수 에도적절한거동을보이는것으로보고되고있는특수전단벽의실험결과를바탕으로동규정을최소단면치수의 1/4이아닌 1/3로규정하고있다. 특히 ACI318-08은강진으로인해지진위험도가높은지역을대상으로규정된배근상세로서상대적으로높지않은지진위험도를갖는우리나라의경우이러한상세를그대로적용하는것이적합한것인가에대한의문을갖게된다. 이러한문제점을인지하고천영수등 (2011; 2013) 은횡방향철근간격을최소단면치수의 1/3을적용하여현재의배근상세보다완화된배근상세를지닌새로운특수전단벽상세를제시하여, 축소실험을수행함으로서그성능을검증하였다. 또한실험결과를반영한구조시스템의비선형해석모델을설계하고내진성능을평가하여만족할만한결과를도출하였고, 상기문제를해결할수있는대안으로서의가능성을제시하였다. 이러한실험결과와 ACI 규정을토대로 2012년콘크리트구조기준에서는최소단면치수규정이 1/3로수정되었다. 유사한연구로서 Su and Wong (2007) 은고강도콘크리트벽체의축력과횡보강근량에따른내진성능을확인하기위해서반복횡하중실험을수행하였다. 실험결과, 축력비가파괴모드와연성도에큰영향을미치는것으로나타났으며, 단순한횡보강근량의증가는콘크리트의구속에거의영향을끼치지않고횡보강근의간격이중요한역할을하는것으로보고하였다. 또한한상환등 (1999) 은벽식구조아파트건물의벽체를대상으로압축부콘크리트의강도와연성을유지하기위한배근상세로서 U형철근과연결철근을채택하고, 배근된단부횡보강근의유효성과변형능력을조사하였다. 실험결과, 실험체들은모두벽체단부의압축부콘크리트의압괴에의해서최종파괴되었으며, 횡보강근이없는실험체를제외하고는모두설계규준의요구변형능력 1.5% 를충족하는것으로나타났다. 벽체의최대내력은단부의횡보강근량에따라서민감한변화를보이지는않는것으로보고하였다. Thomsen and Wallace (2004) 는세장한구조벽체에대한변위기반설계법상의몇가지가정 ( 변위, 변형률, 중립축등 ) 을확인하기위해 1/4 축소실험을수행하였다. 실험결과, 횡보강근간격이넓은실험체에서휨철근의좌굴이더빠르게발생하여횡변위비가작게나타났으나실험체는모두 1.5% 의설계요구변위비를만족하는것으로나타났다. 이상의연구결과를종합해볼때, 기존연구에서벽체의파괴시점은단부횡보강근의구속방법이아니라횡보강근의간격과밀접한관련이있는것을알수있으며, 또한최대휨강도에도달한이후벽체의거동은휨철근의휨에대한저항능력이아니라압축측콘크리트의압괴지연에의해좌우되고, 실험체의양단부는경계요소횡보강근과주근에의해강 하게구속되어콘크리트본래강도이상의성능을발휘하게될것으로기대된다. 따라서본연구에서는횡보강근의간격을주요변수로설정하고실제거동과성능에근접한결과를얻기위하여실물크기의벽체모델을대상으로실험을수행함으로써천영수와김상연 (2011) 에의해새롭게제안된특수철근콘크리트배근상세를갖는구조시스템의횡보강설계방법의합리적인근거를마련하고향후국내기준인 KBC에반영될수있도록그신뢰성을확보하고자한다. 2. 실험계획 2.1 연구대상건물및실험체모델링연구대상건물은층고 2.8m인 22층의벽식구조아파트이다. 건물의높이는 61.6m, 지반조건이 인경우로서내진설계범주 D에해당하며, 현행구조기준을적용하면특수전단벽을채용해야하는경우이다. 실험을위한프로토타입 (prototype) 벽체는길이 1.6m, 두께 20cm, 높이 61.6m인전단벽으로서대상아파트평면과벽체는그림 1과같다. 전단벽의소성힌지는벽체하부에집중되므로벽체하부의성능에의해전체시스템의성능이결정된다. 이에본실험에서는그림 2와같이최하층벽체를대상으로높이 2.8m 벽체에대하여실험을수행하였다. 그림 1. 연구대상아파트평면그림 2. 연구대상벽체의하중조건 Vol.6 No.1 / January

17 경계요소횡보강근의상세와배근간격에따른특수전단벽의내진성능 실험벽체는최하층벽체로국한되므로실제벽체하부에서의하중조건과일치하도록가력방법을계획하였다. 지진하중의역삼각형하중은실험체의횡하중과모멘트로서구현하여휨파괴되도록설계하였다. 2.2 실험변수및실험체 본연구에서는횡보강근의상세와배근간격을주요변수로하여보통전단벽 (Normal Wall, NW), 특수전단벽 (Special Shear Wall, SSW), 그리고새롭게제안된완화된배근상세를갖는특수전단벽 (Special Shear Wall with effectively Reduced reinforcement detail, SSWR) 의벽체강도, 변형능력, 등가점성감쇠비, 철근의변형률등을상호비교함으로서 SSWR의유효성을검증하고자한다. SSWR은주철근을구속하는횡방향구속철근의형태가내진갈고리를갖는폐쇄형후프형태가아니라벽체단부의 U형스터럽과연결철근 (crosstie) 의조합으로된부분폐쇄형형태로서시공성을향상시킨형태이다. 그림 3에 SSW와 SSWR의단부배근상세를비교하여도시하였다. (a) 실험체의형상및크기 (b) 보통전단벽 (NW1) 단면상세 (a) 특수전단벽 (c) 특수전단벽 (SSW1) 단면상세 (d) 특수전단벽 (SSW2) 단면상세 (b) 완화된특수전단벽 표 1. 실험체일람표 그림 3. 경계요소구간의횡보강상세 (e) 완화된특수전단벽 (SSWR1) 단면상세 실험체타입실험체명횡보강상세 경계요소내횡보강근간격 중력하중 / 내력비 보통전단벽 NW (f) 완화된특수전단벽 (SSWR2) 단면상세 특수전단벽 SSW1 단일폐쇄형후프 D * /4 0.1 SSW2 단일폐쇄형후프 D/3 0.1 완화된배근상세를갖는특수전단벽 SSWR1 SSWR2 SSWR3 U 형스터럽 + 연결철근 (crosstie) U 형스터럽 + 연결철근 (crosstie) U 형스터럽 + 연결철근 (crosstie) D/4 0.1 D/3 0.1 D/ (g) 완화된특수전단벽 (SSWR3) 단면상세그림 4. 실험체의형상및치수 KBC2009 에서특수전단벽경계요소구간의횡보강은기둥의 *D: 벽체두께 횡보강상세를따르도록하고있다. 그러나기둥에서사용하는 13

18 천영수 횡보강상세를벽체에동일하게적용할경우횡구속콘크리트의강도증가로인한압축대의감소효과로인하여거의압축대전체를횡보강하는것과동일한결과를가져오는지나치게안전측의설계라는연구결과가보고되었다 ( 강수민과박홍근, 2002). 기존실험연구 ( 천영수등, 2013) 에서도횡보강근간격을기준보다완화된 D/3(D: 최소단면치수 ) 로선정하여실험한결과, 연성과에너지소산능력에서약간의차이는있었으나건축구조기준에서제시하는 1.5% 수준의층간변위비조건을만족하였다. 따라서본실험에서는특수경계요소설치구간의횡보강근간격을기준에서제시하는 D/4보다조금완화된 D/3와이보다더완화된 D/2.5를선정하여성능을비교, 검토하였다. 이상의실험변수를토대로한실험체일람표를표 1에나타내었으며, 그림 4에실험체의형상및치수를도시하였다. 수평하중은역삼각형형태의횡하중을가정하였으며, 이하중분포에의해발생하는휨모멘트와전단력의관계가유지되도록가력장치를계획하였다. 실험체에작용하는반복하중은 LVDT-1의변위량에따른변위제어방식으로가력하였다. 하중이력은 ACI T1.1R-01(2001) 에따라다음단계가이전단계의 125%~150% 의범위에들도록그림 6과같이계획하였다. 각변위마다강도와강성의저하에대한자료를얻기위하여 3회씩가력하였으며, 실험은내력이최대내력의 80% 이하로저하되는구간까지수행하였다. 실험체의균열은가력이끝나는단계별로구분하여정 (+) 방향과부 (-) 방향모두표시하였다. 2.3 실험체설치및하중가력방법 실험체의설치상황을그림 5에나타내었다. 중력하중은실험체설치가완료된후, 표 1에서계획된중력하중비가유지되도록유압기를통해벽체상부의철골가력보에수직방향으로재하하였다. 유압잭과철골보사이에는로드셀을두어하중값을실시간으로확인할수있도록하였다. 의도한중력하중은벽체상부콘크리트보의무게, 철골가력보, 상부철물등의무게를제외하고재하하여실험체모두로드셀에서측정되는하중이계획한축력이되도록조절하였다. 횡하중은그림 2와같이실제벽체하부에서의하중조건과일치하도록가력방법을계획하였다. 지진하중의역삼각형하중은실험체의횡하중과모멘트로서구현하여휨파괴되도록하였다. 또한횡하중가력시전단벽의면외좌굴현상을방지하기위하여가력보에가이드프레임과볼지그를설치하였다. 횡하중은가력기A에의해전달되며, 모멘트는가력기B와가력기C에의해가해진다. 실제하중조건과동일한하중조건을재현하기위하여각가력기에가해지는하중의비는가력기A: 가력기B: 가력기C = 1:10.6:-10.6으로유지하였다. 그림 6. 횡방향가력하중이력 2.4 계측방법가력시철근의항복여부와변형률을측정하기위해각실험체는동일한위치의휨철근과횡보강철근에스트레인게이지를부착하였으며, 실험체의수평변위와소성힌지영역의곡률측정을목적으로 7개의 LVDT를설치하였다. 그림 7에연구목적에따른게이지의부착현황을도시하였다. 가력기 A 축력적용오일잭 (a) 스트레인게이지부착도 (b) 변위계부착도 구분 설치목적 가력기 B 가력기 C L1 L2 실험체수평변위측정실험체수평변위측정 L3 실험체기초의수평변위측정 L4~L7 소성힌지영역의곡률측정 그림 5. 실험체설치상황 그림 7. 계측장치설치위치도 Vol.6 No.1 / January

19 경계요소횡보강근의상세와배근간격에따른특수전단벽의내진성능 3. 재료실험 실험체의콘크리트압축강도를파악하기위하여 KS F 2403의규정에따라 Ø 의공시체를제작하였으며, 압축강도실험은 KS F 2405에따라실시하였다. 공시체는동일한기간타설과동일조건에서양생한 3개의공시체를사용하였으며, 실험당일강도를시험하여 25.8MPa(NW1, SSW1, SSW2) 과 28.8MPa(SSWR1, SSWR2, SSWR3) 를얻었다. 콘크리트강도는실험체에작용하는축력비와밀접한연관이있는값이므로실험결과분석시이를고려하여성능을검토하였다. 실험에사용된 D10 이형철근의인장강도시험결과는표 2와같다. 이형철근 (HD10) 표 2. 철근의재료시험결과 항복강도 (MPa) 인장강도 (MPa) 연신율 (%) 시편 시편 시편 실험결과및분석 4.1 균열및파괴상황실험을진행하는동안각실험체별파괴상황을조사하였다. 균열은중력하중가력직후, 각횡변위비의 3번째싸이클종료직후, 그리고최종파괴시조사하였다. 실험종료후파괴균열모양을그림 8에나타내었다. NW1( 보통전단벽 ) 실험체는횡변위비 0.2% 구간부터벽체단부에서균열이형성되기시작하였으며, 변위가증가함에따라발생한휨균열이서로교차하면서초기휨균열이휨-전단균열로진행되었다. 이후벽체하부에균열이집중되었고, 변위비 2.0% 변형상태에서압축측단부의세로균열이발생하기시작하였으며, 2.5% 변위비구간에서콘크리트의압괴로최종파괴되었다. 이때휨철근은파단되지않았으며, 다른실험체의경우기초와접하는벽체저면에서주로균열이발생한것과달리 NW1 실험체는벽체저면에서약 40cm 상부구간에서균열이집중되어나타났다. SSW계열 ( 특수전단벽 ) 실험체의경우변위비 0.25% 구간에서초기균열이발생하였고, 보통전단벽과비교하여균열이다소느리게진전되었으며, 2.5% 구간에서수직균열이발생하였다. 2.0% 횡변위비이후에는추가적인균열은발생하지않았고, 콘크리트탈락현상도발생하지않았으나횡변위비 3.0% 에서철근의파단과동시에벽체하부에서콘크리트가탈락되기시작하며균열이급속하게확대되었다. 최종파괴 는압축측콘크리트의압괴와철근의파단으로양상은보통전단벽과비슷하였다. 이때발생한휨균열은주로경계요소횡보강근의간격을따라서형성되었으며, 균열이소성힌지이외의영역으로넓게분포하여발생하였다. 압축력을받게되는벽체의단부는삼축압에의한팽창압이발생하게되는데이팽창압이단부의코어콘크리트를구속하고있는횡보강근에그대로전달되어횡보강근간격의휨균열을형성하는것으로보이며, 이러한균열양상을통해횡보강근이삼축압에의한팽창압을구속하는데있어중요한역할을하고있다는것을알수있었다. SSWR계열 ( 완화된배근상세를갖는특수전단벽 ) 실험체는 SSW계열실험체와거의유사한균열양상을나타내었다. 단부코어콘크리트의팽창압을구속하는역할을담당하는횡보강근은최종파괴시점까지결속이풀리거나철근의파단이발생하지않았다. U형스터럽과연결철근 (crosstie) 에의한결속이내진갈고리를갖는후프에의한결속과유사한성능을발휘하였으며, 현행설계규준의폐쇄형후프의대안이될수있는것으로판단된다. 그리고현행설계기준에서는특수경계요소보강구간은위험단면으로부터적어도 또는 보다큰거리까지도달하여야한다고규정하고있으나벽체의파괴양상으로미루어볼때균열이주로위험단면에집중되므로구간별로횡보강근의간격을다르게배근하는것도하나의대안이될수있을것으로사료된다. (a) NW1 (b) SSW1 (c) SSW2 (d) SSWR1 (e) SSWR2 (f) SSWR3 그림 8. 실험체최종균열및파괴상황 4.2 모멘트-횡변위비관계표 3은각실험체의실험결과를비교한것이다. 공칭강도 값은실제재료시험을통해얻은재료강도값으로부터구한실제강도이며, 횡변위비 max 는최대모멘트가발생한구간 15

20 천영수 표 3. 실험결과 실험체명 횡보강근간격 축하중 (kn) 축력비 (%) (MPa) (MPa) (kn.m) max (kn.m) max max (%) NW SSW1 D/ SSW2 D/ SSWR1 D/ SSWR2 D/ SSWR3 D/ , , , , , , , , , , , , 의변위비를나타낸것이다. 모든실험체는공칭강도와거의유사한값을나타내어횡보강근의유무는실험체의강도와는크게연관이없음을알수있었다. 예상했던바와같이동일한횡보강근배근간격을갖는 SSW계열실험체와 SSWR계열실 Moment (kn.m) Mmax = kn.m DRmax = % Mmax = 1135 kn.m DRmax = 1.43 % Mmax = kn.m DRmax = -1.93% Lateral Drift (%) (a) NW1 Moment (kn.m) Mmax = kn.m DRmax = -2.48% Mmax = 1169 kn.m DRmax = 2.58 % Mmax = kn.m DRmax = -2.08% Lateral Drift (%) (b) SSW1 험체는콘크리트강도에약간의차이는있으나거의유사한최대모멘트강도를나타내었다. 그림 9는각실험체의모멘트-횡변위비이력곡선을나타낸것이다. 횡하중은동일한횡변위비에서강성및강도저하를파악하기위하여 3회씩반복가력하였다. NW1실험체는하중을반복함에따라강도감소현상이나타났으나 SSW계열실험체와 SSWR계열실험체에서는강도저하가크게발생하지않았다. 또한 NW1실험체는서서히하중이증가하다가 1.5% 변위비에서최대강도에도달한이후 2% 변위비에서하중이눈에띄게감소하는경향을보인반면, SSW계열실험체와 SSWR계열실험체는하중이서서히증가하다가일정변위비에이르러하중의증가없이일정한하중상태에서변위만계속증가하는양상을나타내었으며, 벽체하부에서소성변형이지속적으로발생하면서변위비 3% 에서철근의파단이후급격히강도가감소하는양상을나타내었다. Moment (kn.m) Moment (kn.m) Mmax = 1135 kn.m DRmax = 2.0 % Mmax = kn.m DRmax = -2.02% Lateral Drift (%) (c) SSW2 Mmax = 1148 kn.m DRmax = 2.07 % Lateral Drift (%) (e) SSWR2 Moment (kn.m) Moment (kn.m) Mmax = 1125 kn.m DRmax = 2.47 % Mmax = kn.m DRmax = % 그림 9. 모멘트 - 횡변위비관계 Lateral Drift (%) (d) SSWR1 Mmax = 1132 kn.m DRmax = 1.89 % Lateral Drift (%) (f) SSWR3 (1) 배근상세에따른비교전단벽의경계요소에사용하는횡보강철근은피복콘크리트의박리로인한강도감소를코어콘크리트의강도증가로만회하기위한것으로피복의탈락이후에도강도감소없이연성도를유지하는역할을한다. 현행설계기준에서규정한전단벽경계요소구간의횡보강근상세인폐쇄형후프를사용한 SSW 계열실험체와 U형스터럽과연결철근을사용한 SSWR 계열실험체의이력거동을비교한결과 ( 그림 10 참조 ), 새로제안한횡보강상세도는기존설계기준에서제시한상세와거의유사한값을나타내었다. 최종파괴가일어나기까지 U형스터럽의이탈은일어나지않았으며, 폐쇄형스터럽과같이압축측코어콘크리트를구속하는효과를발휘하였다. 그러나 U형스터럽 + 연결철근 (crosstie) 을갖는실험체 (SSWR) 와단일폐쇄형후프 (SSW) 로보강된실험체는단면적에대한축력비가다르게작용하였기때문에두실험체를 Vol.6 No.1 / January

21 경계요소횡보강근의상세와배근간격에따른특수전단벽의내진성능 직접비교하는것에는한계가있었다. 하지만축력비차이가크지않고, 그차이를감안하더라도두실험체는유사한강도및변형능력을보유하고있다고판단할수있으며기준에서제시하는횡변위 1.5% 를충분히만족시킴을알수있었다. (a) SSW 계열 (a) s = D/4 (b) SSWR 계열 그림 11. 배근간격에따른모멘트 - 횡변위비비교 4.3 에너지소산능력비교 (b) s = D/3 그림 10. 배근상세에따른모멘트- 횡변위비비교 (2) 배근간격에따른비교그림 11은배근간격에따른각실험체의모멘트-횡변위비의관계를비교하여나타낸것이다. SSW1 실험체는변위비 3% 까지강성을유지하다변위비 3.5% 에서파괴된반면횡보강근체적비가작은 SSW2 실험체의경우에는 2.5% 까지강성을유지하다변위비 3.0% 에서첫번째싸이클진행도중파괴되었다. U형스터럽과연결철근 (crosstie) 을사용한 SSWR계열실험체의경우에도체적비와변형성능은반비례하는결과를보여주었다. 특히배근간격이 D/2.5인 SSWR3 실험체의경우다른실험체와비교하여비슷한성능을보여주어변형능력은배근간격뿐만아니라콘크리트강도, 축력비등기타다른변수들에의해서도영향을받을수있으며이러한인자들을함께고려한변형성능검토가필요할것으로사료된다. 정리하면, 전체적으로횡보강철근의간격이조밀할수록강도와연성도면에서우수한것으로나타났다. 특히변형성능은 Thomsen and Wallace(2004) 의실험결과와일치하는것으로서횡보강철근량이증가할수록벽체의변형성능을향상시키는데유효한것으로사료된다. 이절에서는전단벽의내진성능을비교하기위하여에너지소산능력 (energy dissipation capacity) 을비교하여나타내었다. 에너지소산능력은구조물의내진성능을평가하는지표중의하나로서부재가파괴될때까지에너지를흡수또는소산할수있는능력을나타낸것이며, 모멘트-횡변위비곡선에의해둘러싸인면적으로평가된다. 그림 12는각변위비단계에서두번째싸이클의이력곡선을사용하여누적에너지를산정한것이다. 그림에서알수있는바와같이전체적으로보강근의상세와상관없이배근간격이좁아질수록에너지소산능력을향상시키는데효과적인것으로나타났다. 완화된그림 12. 누적에너지소산곡선 17

22 천영수 배근상세를갖는 SSWR 계열실험체의경우폐쇄형후프실험체와비교하여동등한성능을나타내고있음으로특수전단벽의횡보강상세로서사용이가능할것으로사료된다. 4.4 철근의변형률분포 (1) 수직철근의변형률분포본연구에서는수직철근의변형률분포를살펴보기위하여벽체의수직철근하부에스트레인게이지를부착하였으며, 경계요소구간의수직철근은항복이후의변형률도살펴보기위하여소성게이지를부착하였다. 그림 13은각횡변위비단계별로수직철근의변형률분포를나타낸것으로실험결과, 경계요소구간 (0~300mm) 에서변형률이집중되어변형률분포가비선형임을알수있었으며, 변위비 1.0% 이후에는단부에서의변형률이집중적으로증가하는양상을보이며소성변형이지속적으로발생함을알수있었다. 이는벽체단부의변형률분포를선형이라고가정하는변위기반설계법의가정 과는부합하지않는다는사실을말해준다. 또한횡보강근의배근간격이좁을수록변형률은단부에집중되었으며, 벽체의단부경계요소설치구간에설치되는횡보강근은단부의코어콘크리트를구속하여압축강도를증진시키는역할을하는것으로사료된다. 또한벽체가최대휨모멘트강도에도달한이후에도횡보강근에의해구속된압축단부가벽체에가해지는모멘트로인한압축력에대하여계속하여저항함에따라압축측콘크리트의압괴가지연되고그동안인장측휨철근의소성이력이충분히발휘된다는기존연구와일치함을알수있었다. (2) 횡보강근의변형률분포횡보강근의콘크리트구속여부를살펴보기위하여소성힌지구간안에일정간격 (200mm) 으로폐쇄형스터럽및 U형스터럽에스트레인게이지를부착하였다. 그림 14에도시된변형률분포를살펴보면벽체저면부터약 600mm 구간에서 Strain (x10-6 ) % 0.75% % 1.0% 0.25% 1.5% % 2.0% 0.5% Location (mm) Strain (x10-6 ) % 1.0% 0.2% 1.5% % 2.0% 0.35% 2.5% % 3.0% 0.75% Location (mm) Strain (x10-6 ) % 0.2% 0.25% 0.35% % 0.75% 1.0% 1.5% % 2.5% 3.0% Height (mm) Strain (x10-6 ) % 0.2% 0.25% % 0.5% 0.75% 1.0% 1.5% % 2.5% Height (mm) Strain (x10-6 ) (a) NW % 0.75% % 1.0% 0.25% 1.5% % 2.0% 0.5% 2.5% Location (mm) Strain (x10-6 ) (b) SSW % 1.0% 0.2% 1.5% % 2.0% 0.35% 2.5% % 3.0% 0.75% Location (mm) Strain (x10-6 ) (a) SSW % 0.2% 0.25% 0.35% % 0.75% 1.0% 1.5% % 2.5% Height (mm) Strain (x10-6 ) (b) SSW % 0.2% 0.25% 0.35% % 0.75% 1.0% 1.5% % 2.5% Height (mm) Strain (x10-6 ) (c) SSW2 Strain (x10-6 ) (d) SSWR1 Strain (x10-6 ) (c) SSWR1 0.15% 0.2% 0.25% 0.35% 0.5% 0.75% 1.0% 1.5% 2.0% (d) SSWR2 0.15% 0.75% 0.15% 0.75% % 1.0% 0.2% 1.0% 0.25% 1.5% 0.25% 1.5% % 2.0% 0.35% 2.0% 0.5% 2.5% 0.5% Location (mm) Location (mm) (e) SSWR2 (f) SSWR3 그림 13. 수직철근의변형률분포 Height (mm) (e) SSWR3 그림 14. 횡보강근의변형률분포 Vol.6 No.1 / January

23 경계요소횡보강근의상세와배근간격에따른특수전단벽의내진성능 변형률이집중되어실험체의균열상황과비교해보았을때거의일치함을알수있었다. SSW1 실험체의경우벽체하부에설치된게이지가부착문제로인하여제대로작동하지않아결과를보여주지못하였으나횡보강근의배근간격이조밀할수록변형률은벽체높이전체에걸쳐분포되었으며, 이는압축측콘크리트의구속효과를증진시켜인장균열이벽체상부로고르게분포하는역할을하는것으로판단된다. 4.5 결론현행설계기준에서규정하는특수전단벽경계요소의구속용횡방향철근은특수모멘트골조의기둥에적용하는횡방향철근에대한설계규정을동일하게적용하도록하고있다. 그러나이러한설계규정에대하여기존연구에서분석한결과를종합해보면과대평가되어필요이상의횡보강설계를요구하고있음을알수있다. 이에본연구에서는설계기준에서제시한상세보다완화된횡보강상세를개발하고이를사용한전단벽의실물크기실험을통해시스템의구조성능을평가하였으며, 그결과를요약하면다음과같다. 1. 제안된횡보강상세를채용한 SSWR계열실험체의균열및파괴양상은폐쇄형후프를사용한 SSW계열실험체와유사한경향을나타냈다. 모든실험체는벽체하부의소성힌지영역에서경계요소구간의콘크리트압괴및주철근의파단으로최종파괴되었다. 횡보강된실험체들은횡변위비가증가할수록다른실험체에비하여단부균열이소성힌지이외의영역으로넓게분포된반면, 횡보강철근이없는보통전단벽실험체는동일한횡변위비구간에서벽체하부의소성힌지구간에균열이주로집중되는양상을나타내었다. 2. 현행설계기준에서는특수경계요소보강구간은위험단면으로부터적어도 또는 보다큰거리까지도달하여야한다고규정하고있으나벽체의파괴양상및변형률을평가한결과균열이주로위험단면에집중되는경향을나타내었다. 3. 최대강도는예상값을모두상회하는것으로나타났으며, 에너지소산능력을비교한결과완화된배근상세를따르는 SSWR2 실험체의경우기존설계기준의특수전단벽 SSW2 실험체와유사한내진성능을가지고있는것으로나타났다. 또한설계기준에서제시하고있는 1.5% 수준의변형각조건을충분히만족하고있어구조물의주요횡력저항요소로서사용될수있을것으로판단된다. 그리고횡보강철 근량이증가할수록내진성능에효과적인것으로나타났다. 4. 변형능력과에너지소산능력등실험결과를종합해볼때, 본연구를통해제시된완화된전단벽배근상세 (U형스터럽 + 연결철근 ) 는기존의특수전단벽횡보강상세 ( 폐쇄형후프 ) 와 5% 이내의차이로유사한성능을발휘하고있으며, 이러한차이는설계나시공시오차를감안하면무시할수있는수준인것으로사료됨으로대안상세로서사용이가능한것으로판단된다. 감사의글 이논문은 특수철근콘크리트구조벽체의배근상세규정개정을위한실험용역 과제의연구결과일부이며, 한국토지주택공사 (LH) 의연구비지원에의해수행되었습니다. 참고문헌 1. 강수민, 박홍근 (2003), 구조벽의단부횡보강설계, 한국콘크리트학회논문집, 15(6): 877~ 강수민, 박홍근 (2002), 장방형철근콘크리트전단벽의연성보강, 한국콘크리트학회논문집, 14(4): 530~ 대한건축학회 (2009), 건축구조기준및해설. 4. 천영수, 이기학, 이효원, 박영은, 송진규 (2013), 완화된단부배근상세를갖는특수전단벽구조시스템의내진성능평가, 한국콘크리트학회논문집, 25(3): 271~ 천영수, 김상연 (2011), 구조시스템높이제한규정완화를위한준특수전단벽상세개발, 토지주택연구원. 6. 한상환, 오영훈, 이리형 (1999), 벽체단부의횡보강근양에따른변형능력의평가, 한국콘크리트학회논문집, 11(6): 101~ American Concrete Institute (2008), Building Code Requirements for Structural Concrete, ACI American Concrete Institute (2001), Commentary on Acceptance Criteria for Moment Frames Based on Structural Testing, ACI T1. 1R Su, R. K. L. and S. M. Wong (2007), Seismic behavior of slend er reinforced concrete shear walls under high axial ratio, Engine -ering Structures, 1(29): 1957~ Thomsen Ⅳ, J. H. and J. W. Wallace (2004), Displacement-Base d Design of Slender Reinforced Concrete Structural Walls-Experim ental Verification, Journal of Structural Engineering, 130(4): 61 8~

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25 LHI Journal (2015) 6(1): 보강상세에따른특수전단벽연결보의내진성능 Seismic Performance of Special Reinforced Concrete Coupling Beams with Different Reinforcement Details 천영수 1 박지영 2 Young-Soo Chun 1 and Ji-Young Park 2 (Received November 28, 2014 / Revised January 28, 2015 / Accepted January 29, 2015) 요 약 연결보는지진하중에효과적으로저항하기위하여적절한강도, 강성, 변형능력을지녀야한다. 특히스팬- 춤비가 2.0 이하인대각선다발철근을갖는특수전단벽연결보는일반연결보보다더높은강도, 강성, 연성능력을갖게되나대각선다발철근상세는시공에큰어려움이발생한다. 본연구에서는이러한문제에대한해결방안의하나로서대각선다발철근상세를대체하기위한대안상세들이실험적으로연구되었다. 실험결과, 앵글형태로보강된 SA실험체가대각방향보강근을완전히제거한 SB시리즈의실험체와비교하여더안정된거동을보였으며, 기존의대각선다발철근상세를갖는 CA실험체와비교하여유사한강도, 강성, 에너지소산능력과변형능력 (drift) 을나타내었다. 주제어 : 특수전단벽연결보, 보강상세, 내진성능 ABSTRACT Coupling beams posses proper strength, stiffness and ductility capacities to resist efficiently under seismic loads. The strength, stiffness and ductility capacities for special diagonally reinforced concrete coupling beam with a span-to-depth ratio 2.0 or less is higher than those of coupling beam with conventionally reinforced concrete coupling beam. However, diagonally reinforced detailing creates major construction problem. In this study, design alternatives for diagonally reinforced concrete coupling beams were experimentally investigated. The results show that angle reinforced coupling beam(specimen SA) exhibited a better stable behavior in comparison with non-diagonally coupling beams(specimens SB-series) and sustained corresponding drift ratio, peak-to-peak stiffness and cumulative dissipated energy in comparison to diagonally coupling beam(specimen CA). Key words: Special Diagonally Reinforced Concrete Coupling Beam, Reinforcement Detail, Seismic Performance 1. 서론현행건축구조기준 (KBC2009) 에서는내진설계범주 D에해당하는고층건물 ( 높이 60m 이상 ) 의건설에특수전단벽과연결보를반드시사용하도록하고있는데, 이중연결보의대각배근상세는시공이거의불가능할정도로복잡한배근을요구하고있어현장에서큰어려움을겪고있는실정이다. 실무적인관점에서보면설계기준에따라복잡한배근상세로시공할경우시공상의어려움으로인해시공품질의저하또는부실시공의가능성이높다. 공장작업의공정이추가되더 라도가능한한현장에서작업이용이한배근상세의개발을필요로하고있는상황이지만현재까지이를충분히만족시킬수있는상세가완성되어있지못한실정이다. 연결보에의해연결된병렬전단벽에서는연결보가소성화되기쉽고, 연결보의상세에따라벽체의내진성능이달라질수있기때문에주로연결보의상세에대한연구가실험적으로진행되어왔다. 특수전단벽연결보에대해서는대각선다발철근보강과같은방법이설계기준에반영되어적용되고있다. 복합병렬전단벽에대한본격적인연구는미-일공동연구에서부터시작되었으며보통강도콘크리트를사용한복합 1) 한국토지주택공사토지주택연구원연구위원 ( 주저자 : cysoo@lh.or.kr) 2) 한국토지주택공사토지주택연구원수석연구원 ( 교신저자 : parkjy@lh.or.kr) 21

26 천영수 박지영 병렬전단벽시스템의전반적거동, 접합부의성능평가에대한실험적연구와복합병렬전단벽접합부에대한미시적 (Micro) 유한요소해석, 접합부의거시 (Macro) 적인해석적연구가진행되었다. 해석적인연구와관련해서는 Harries et al. (2004) 이연결보의유효강성을고려하여병렬전단벽의설계및동적특성을규명하였다. 또한, 철근콘크리트, 철골및합성연결보에대한내진거동특성및내진성능규명에대한실험적연구는신시네티대학의 Shahrooz et al. (2004) 을중심으로활발하게진행되었고, 연결보및병렬전단벽의해석적연구는미국미시건대학의 El-Tawil and Kuenzli (2002) 에의해진행되고있다. 캐나다 McGill 대학에서는대각선다발철근의횡보강근을헤드철근으로대체한상세와대각선다발철근을 H형강으로대체한상세에대한실험연구를실시하여두상세가모두시공성을향상시키고공기단축과구조성능의측면에서효과적임을보고하였다. 국내의경우병렬전단벽과관련된주지할만한성과로서는박사학위논문으로발표된박완신 (2005), 송한범 (2006) 에의한연구가있다. 박완신 (2005) 은실험및해석적연구를수행하여철근콘크리트전단벽과철골연결보의내진성능을규명하기위한실험적연구를수행하였고연결보의접합방식에따른복합벽체시스템에대한연구에서접합방식에따른연결보의거동특성을분석하였다. 송한범 (2006) 역시철근콘크리트벽체와철골보로이루어진복합병렬전단벽의내진거동특성에대하여연구하였으며, 접합부의강도예측을위한수정식을제안하였다. 최근박완신과윤현도 (2009) 그리고강동훈등 (2013) 은고인성시멘트복합체를연결보에적용하여이에따른연결보의내진성능을규명한바있다. 또한천영수등 (2012) 은보전체를횡구속보강할경우연성능력이향상됨을확인하였고대각철근의일부를수평과수직근으로치환하고헤드철근으로보전체를횡구속한경우에도내력및연성이충분히유지됨을확인하였다. 선행연구결과들을종합해볼때, 연결보전체의횡구속성능개선과내부철근의대구경화그리고강재와의합성등을통하여시공성개선이가능할것으로기대된다. 따라서본연구에서는보전체를횡구속하고, 내부대각선다발철근의배근상세를단순화한실용적인상세를제시하고, 그내진성능을실험을통하여검증함으로서특수전단벽연결보의현장적용시어려움을해결할수있는대안마련을위한기초자료를제시하고자한다. 체를횡구속하는상세가강도와변형능력측면에서더우수한결과를제공할수있는것으로나타났으며, 이러한내용을반영하여미국의최근기준 (ACI318M-08, 2008, ACI318M-11, 2011) 에서는기존대각선다발철근상세와더불어보전체를횡구속하여사용할수있는방안을추가적으로제안하고있다. 또한토지주택연구원에서선행된연구 ( 천영수등, 2012) 에따르면보전체를횡구속하는방식에있어서갈고리가있는기존의연결철근을사용하는대신일정크기의헤드바를연결철근의양단부또는한쪽단부에사용하는것이콘크리트의구속효과를향상시키는데효과적으로기여할수있는것으로나타났다. 따라서본연구에서는이러한사실들에근거하여연결보의콘크리트구속방법을기존의대각선다발철근보강에서와같이대각방향의철근을기둥식으로보강하는대신연결보전체를횡구속하는방식을채용하는것으로하여그림 1과같이 4가지대체상세 ( 안 ) 을제안하고자한다. 이때횡구속을위한스터럽은기존상세와동일하게 135 갈고리를갖는폐쇄형스터럽으로하고, 연결철근 (tie) 은양단부에헤드바를채용하거나한쪽단부는헤드바를다른쪽단부는 135 갈고리를갖는형태로제안하고자한다. 또한천영수등 (2012) 에따르면현재의 KBC2009에서는대각선방향의다발철근이모든전단력과휨을부담하도록설계하고있으나실험결과벽체내로단부정착된휨보강근과연결보내에배근된스터럽이일부휨과전단에기여할수있는것으로나타났다. 따라서본연구에서는대각철근의상세를단순화하기위한방안으로휨보강근과연결보의스터럽 ( 전단보강근 ) 을최대한활용하여대각선방향의보강근자체를완전히제거하는방안을함께제안하였다. (a) 상세 1 (b) 상세 2 2. 특수전단벽연결보의대체상세 ( 안 ) 최근수행된 Naish et al.(2009) 의실험결과에의하면, 건축구조기준 (KBC2009) 에서제시된바와같이대각선방향의다발철근을기둥식으로보강하는기존상세와비교하여보전 (c) 상세 3 (d) 상세 4 그림 1. 특수철근콘크리트연결보의대체상세 ( 안 ) Vol.6 No.1 / January

27 보강상세에따른특수전단벽연결보의내진성능 3. 실험계획및실험체제작 3.1 실험체표 1과그림 4에실험체일람표및실험체의배근상세를나타내었다. 실험체는대각방향의보강방법, 횡구속방법, 그리고연결보와벽체접합부의배근방법을주변수로하여, 현행건축구조기준 (KBC2009) 에의한상세 (CA) 를지닌실험체를비교기준실험체로서계획하였으며, 기준실험체와유사한설계개념을갖고 CA상세의대각선다발철근을ㄱ자형앵글로대체한상세 (SA), 그리고휨보강근과스터럽의기여도를반영하여깊은보의설계개념을도입한상세 (SB1, SB2, SB3) 로구분하여총 5개의실험체를계획하였다. 실험체의형상은연결보와양단부벽체를함께모델링하였으며, 실험체의크기는현행기준에의한세장비구분규정과기시공된아파트의평면분석을토대로 =1.5를기준으로설정하고실물크기 (full scale) 로계획하였다. 실험체는실험실옆야적공간에서제작하였으며, 계획된배근도에따라철근을선조립하고, 플라스틱스페이서와몰탈스페이서를사용하여최소피복두께를확보할수있도록거푸집내에배치하였다. 콘크리트는레미콘을사용하였으며, 타설중바이브레이터를사용하여콘크리트가고르게충진되도록하였다. 타설후콘크리트의건조수축을방지하기위하여습윤포를덮어양생하였다. 상 하부에설치한변위계로측정된상대변위량에따라제어하였으며, 그림 3에적용된하중이력을나타내었다. 그림 2. 실험체설치상황 3.2 실험체설치및가력방법실험체설치상황을그림 2에나타내었다. 실험체는그림 2 에나타낸바와같이가력이용이하도록수평상태의실험체를 90 회전시켜설치하였으며, 먼저실험체하부벽체를고정하기위하여하부벽체양옆에고정프레임을설치하고볼트를이용하여하부벽체가움직이지않도록고정하였으며, 연결보의면외좌굴현상을방지하기위하여상부벽체의중심에볼지그를설치하였다. 또한상부벽체에가력프레임을설치하고 1,000kN 용량의엑츄에이터 (actuator) 를연결보중심축위치에설치하여연결보에복곡률이도입되면서점증가력이가능하도록하였다. 실험체의가력은 ( : 예상항복하중 ) 까지는 1 사이클씩하중제어방식으로가력하였으며, 이후에는변위제어에의하여 2 사이클씩점증가력하였다. 변위제어는실험체 그림 3. 하중이력 3.3 계측방법그림 5와그림 6에스트레인게이지와 LVDT의설치상황을각각도시하였다. 스트레인게이지는실험체내부철근의변형률과실험체의항복상태를파악하기위한것이며, LVDT 는실험체의회전각, 전단변위, 슬립, 상부벽체의회전등을측정하기위한것이다. 표 1. 실험체일람표 실험체명 실험변수휨강도전단강도설계개념횡구속방법전단보강방법주근정착유무 Mn (kn m) Vn (kn) 비고 CA KBC2009 상세 대각선다발철근 + 스터럽 + 수평철근 대각선다발철근 비정착 기준실험체 SB1 깊은보설계 스터럽 + 수평철근 + 연결철근 ( 헤드바 ) 스터럽 + 수평철근 + 연결철근 ( 헤드바 ) 정착 그림1(a) 상세 1 SB2 깊은보설계스터럽 + 수평철근 + 연결철근스터럽 + 수평철근 + 연결철근 ( 헤드바 ) (U형중간철근) ( 헤드바 )+U형중간철근 정착 그림1(a) 상세 2 SB3 깊은보설계 스터럽 + 수평철근 + 연결철근 ( 헤드바 ) 스터럽 + 수평철근 + 연결철근 ( 헤드바 ) 일부비정착 그림1(a) 상세 3 SA ㄱ 자형강보강 스터럽 + 수평철근 + ㄱ자형강 ㄱ자형강 비정착 그림1(a) 상세 4 23

28 천영수 박지영 (a) CA (b) SB1 (c) SB2 (d) SB3 (e) SA 그림 4. 실험체배근상세 (a) CA (b) SB 1,2,3 그림 5. 철근의스트레인게이지설치상황 그림 6. 변위계 (LVDT) 설치상황 Vol.6 No.1 / January

29 보강상세에따른특수전단벽연결보의내진성능 3.4 재료실험콘크리트압축강도시험용공시체는 KS F 2403에따라실험체타설과동시제작하였으며, 실험체와동일한조건하에서현장양생하였다. 압축강도는재령 28일강도를 KS F 2408에준하여측정하였으며, 시험장비는 2000kN 만능재료시험기 (Universal Test Machine, UTM) 를사용하였다. 콘크리트압축강도는 3개공시체의시험으로부터얻은결과를평균값으로구하였다 ( 표 2 참조 ). 실험체제작에사용된철근의재료시험은 KS B 0801에따라시험편을제작하고 KS B 0802에따라시험을실시하였으며, 시험결과는표 3과같다. (a) CA (b) SB1 (c) SB2 표 2. 콘크리트재료시험결과 설계강도 (, MPa) 압축강도 (, MPa) 슬럼프 (mm) 탄성계수 (GPa) 표 3. 철근의기계적특성 (d) SB3 (e) SA 그림 7. 실험체별균열및최종파괴상황 철근종류 구분 철근위치 설계기준항복강도 (MPa) 항복강도 (MPa) 인장강도 (MPa) D10(SD400) 수평철근, 연결철근 D13(SD400) 스트럽, 벽체띠철근 D19(SD400) U 형중간철근 D22(SD400) 수평철근, 대각철근, 벽체주근 실험결과및분석 4.1 균열및파괴양상그림 7에각실험체의균열진전및최종파괴양상을나타내었다. CA실험체의경우, 2.82mm(0.2%) 변위제어이력단계의정 (+) 가력시연결보상하부모서리에초기수평균열이발생하였으며, 하중이증가됨에따라수평균열이단부에서중앙부로발전되면서사인장균열로진전되는양상이나타났다. 8.45mm(0.6%) 변위제어이력단계의 kN에서대각선철근이항복한후균열이전반에걸쳐분포하는양상을나타내었다 mm(1.4%) 변위제어이력단계의부 (-) 가력시균열이급격하게증가되었으며, 25.34mm(1.8%) 변위제어이력단계에서연결보우측상부에콘크리트박리가발생하였다. 최종적으로 30.98mm (2.2%) 변위제어이력단계에서연결보의수평균열폭의증가와콘크리트의피복이발생하였으며연성적인거동을보이는휨파괴양상을나타내었다. SB1실험체의경우, 2.82mm(0.2%) 변위제어이력단계의정 (+) 가력시연결보와상하부벽체모서리에초기수평균열이발생하였으며, 8.45mm(0.6%) 변위제어이력단계의 kN 에서수평헤드바의철근이항복한후, 14.08mm (1.0%) 변위제어이력단계에서연결보의우측상단부영역에서균열이증가되는양상을나타내었다 mm(1.4%) 변위제어이력단계에서다수의수평철근이항복하였고, 하중이증가됨에따라균열의폭이급속하게증가되었으며, 최종적으로 30.98mm(2.2%) 변위제어이력단계에서연결보의상단부콘크리트의피복이박리되면서취성적으로파괴되는양상을나타내었다. SB2실험체는 2.82mm(0.2%) 변위제어이력단계의정 (+) 가력첫번째사이클에서연결보와하부벽체의좌측경계면과상부벽체의우측경계면에초기균열이발생되었으며, 5.63mm (0.4%) 변위제어이력단계에서사인장균열이연결보중앙부부근에발생되었다. 하중이증가됨에따라철근이다수항복되면서균열의폭이증가되었다. 최종적으로는 30.98mm(2.2%) 변위제어이력단계에서는연결보의중앙부에서콘크리트의피복이일부박리되면서취성적으로최종파괴되는양상을나타내었다. SB3실험체의경우, 2.82mm(0.2%) 변위제어이력단계의정 (+) 가력시연결보의하부좌측과상부우측모서리및중앙부에서초기수평균열이발생하였다. 하중이증가됨에따라다수의철근이항복하였고, 14.08mm(1.0%) 변위제어이력단계에서정 (+) 가력및부 (-) 가력시경사균열의폭이증가되었으며, 연결보의상 하부부근에서콘크리트피복이박리되는양상을나타내었다. 최종적으로 42.24mm(3.0%) 변위제 25

30 천영수 박지영 어이력단계에서연결보의상 하부콘크리트가탈락되면서취성적인파괴양상을나타내었다. SA실험체는 2.82mm(0.2%) 변위제어이력단계정 (+) 가력시연결보의우측상부에서초기수평균열이발생하였다. 이후하중이증가함에따라상하부에수평균열이연결보의경계면에따라진전되었으며연결보 1중앙부에경사균열이발생하였다. 최종적으로 70.4mm(5%) 변위제어이력단계까지가력후실험이종료되었으며, 연결보상하부의경계면의수평균열의폭이더욱증가되고, 콘크리트가탈락되면서휨파괴양상을나타내었다. 4.2 하중-변위관계표 4에각실험체의초기균열이발생한사이클및항복강도, 최대강도, 파괴강도를나타내었으며, 그림 8에는각실험체의하중-변형관계곡선을나타내었다. CA실험체의경우, 최대하중은 30.98mm(2.2%) 변위이력정 (+) 가력시 kN, 19.71mm(1.4%) 변위이력부 (-) 가력시 kN으로나타났으며, 정 (+) 가력및부 (-) 가력의동일변위두번째사이클에서의최대하중은각각 kN 및 kN으로첫번째사이클의내력에비해각각 3.4%, 4.2% 강도저하가발생하였다. 최종가력시 30.97mm(2.2%) 변위이력에서정 (+) 가력및부 (-) 가력의최대하중은각각 kN 및 kN으로내력이감소하여나타났다. SB1실험체의최대하중은그림 8(b) 에서와같이 25.34mm(1.8%) 변위이력첫번째사이클에서정 (+) 가력시 kN, 부 (-) 가력시 kN으로나타났다. 또한, 같은변위이력두번째사이클에서정 (+) 가력및부 (-) 가력시최대하중은각각 kN 및 kN으로첫번째사이클에서의내력에비하여각각 17.3% 및 14.4% 강도저하가발생하였다. 최종파괴시 42.24mm(3.0%) 변위이력단계를정 (+) 가력진행중에 34.27mm 변위에서최대하중이 kN으로나타났으며, 30.98mm(2.2%) 변위이력단계에서부 (-) 가력시최대하중은 kN으로내력이감소하였다. 최대하중의약 0.5배와 0.7배의강도를나타내었다. SB2실험체의최대하중은 19.71mm(1.4%) 변위이력첫번째사이클에서정 (+) 가력과부 (-) 가력시각각 kn과 kN으로나타났으며, 동일변위두번째사이클에서정 (+) 가력및부 (-) 가력시각각의최대하중은 kN 및 kN으로첫번째사이클내력에비해각각 17.5%, 17.7% 강도저하가발생하였다. 최종파괴시 30.97mm(2.2%) 변위이력단계에서정 (+) 가력및부 (+) 가력의최대하중은각각 kN 및 kN으로내력이현저히감소하였으며, 최대하중의각각약 0.5배및 0.4배의강도를나타내었다. SB3실험체의경우는최대하중이 19.71mm(1.4%) 변위이력첫번째사이클에서정 (+) 가력시 kN과부 (-) 가력 시 kN으로나타났으며, 동일변위두번째사이클에서의정 (+) 가력및부 (-) 가력시최대하중은각각 kN 및 kN으로첫번째사이클의내력에비해 15.3% 와 13.7% 의강도저하가발생하였다. 또한, 최종파괴시 42.24mm(3.0%) 변위이력단계에서정 (+) 가력및부 (-) 가력시최대하중은각각 kN 및 kN으로내력이감소하여나타났으며, 최대하중의각각약 0.6배및 0.5배의강도를나타내었다. 반면, SA실험체의경우, 최대하중은 25.34mm(1.8%) 변위이력첫번째사이클의정 (+) 가력시 kN이며, 부 (-) 가력시 kN으로나타났으며, 동일변위두번째사이클의정 (+) 가력및부 (-) 가력시최대하중은각각 422.3kN 및 469.9kN으로첫번째사이클에비해각각 16%, 11% 강도저하가발생했다. 최종파괴시 56.32mm (4.0%) 변위이력최대하중은정 (+) 가력시 kN이며, 부 (-) 가력시 kN으로나타났으며, 최대하중의각각약 0.8배, 0.7배의강도를나타내었다. 표 4. 실험결과 실험체명 CA SB1 SB2 SB3 SA 초기균열 Cycle Load (kn) 항복최대파괴 Disp. (mm) Load (kn) Disp. (mm) Load (kn) Disp. (mm) 변형능력및에너지소산능력연결보의변형능력은연결보에서요구되는중요한성능중의하나이다. 그림 9는연결보에서요구되는벽체와연결보의변형능력을도시한것이며, FEMA 450-1(2003) 에서는설계변위에상응하는변형의 1.5배와 에의한값보다동등이상의변형능력을갖도록일체식철근콘크리트구조 (RC) 에준하는벽체의구조성능을요구하고있다. 그림 9와상기기준을토대로검토하여보면, 먼저설계변위의 1.5배조건은아파트의내진등급이중요도 I에속하므로최대허용변형 (drift) 은 2.25%(=1.5%*1.5) 로볼수있다. 또한기존 LH 울산 OO지구에시공된아파트를대상으로 의조건을검토한결과, 요구되는최대변형능력 (drift) 은약 2.5% 로나타났다. 따라서 Vol.6 No.1 / January

31 보강상세에따른특수전단벽연결보의내진성능 (a) CA (b) SB1 (c) SB2 (d) SB3 (e) SA 그림 8. 하중 - 변형곡선 국내연결보에서요구되는변형능력은약 2.5% 정도의수준일것으로예상되며, 향후실험결과분석에서는이러한관점에서연결보의변형능력을검토해보고자한다. 그림 10은기준실험체인 CA와대체상세실험체들의변형능력, 강성저하, 그리고에너지소산능력을비교한것이다. CA실험체의경우연성적인거동을보이고있으며, 약 4% 의변형능력 (drift) 을보유하고있는것으로나타나국내요구수준의변형능력을충분히확보할수있는것으로판단된다. 반면, SB1, SB2, SB3실험체의경우에는 SB1와 SB3실험체가 SB2실험체보다다소연성적인거동을나타내고있기는하나기준실험체인 CA에비하여크게떨어지는변형능력과강도 를보유하고있는것으로나타났다. 이들실험체의변형능력 (drift) 은약 2% 수준으로기존대각선다발철근보강상세를지닌연결보의대체상세로서는적용이어려우나일정수준이상의변형능력은보유하고있는것으로나타나향후성능설계적용시에는활용이가능한것으로판단된다. SB1과 SB2 의누적에너지소산양은최종파괴시 74.7kN.m~ 9.9kN.m 의범위로거의유사한수치를나타내었다. 또한, SA는약 4% 정도의변형능력을보유하고있는것으로나타나기준실험체인 CA와비교하여변형능력이거의유사하며, 국내요구수준을충분히만족할수있을것으로기대된다. 하지만에너지소산능력은적게나타났는데이는 CA 실험체의다발철근 27

32 천영수 박지영 대각보강근과동일한단면적의강재를사용하였으나 SS400 강재를사용하여내력이낮게설계된점에기인한결과로서강도가무차원화된이력을토대로비교하여거의유사한에너지소산능력을보유하고있는것을알수있다, 따라서향후고강도강재를사용하여설계내력을동일하게가져간다면 CA 실험체와유사한연성능력과에너지소산능력을나타내게될것으로판단된다. 험체들의강도는연결보내에배근된휨보강근과스터럽이함께전단에기여하는것으로설계하여도충분히안전측의예측이가능한것으로판단된다. 그림 9. 벽체와연결보의요구변형능력 (drift demand) 표 5. 실험강도와계산된공칭강도비교 실험체명 1설계강도 (kn) 2 계산공칭강도 (kn) 3 실험강도 exp (kn) 3/2 exp CA SB SB SB SA 설계기준강도와의비교철근및콘크리트재료시험결과를적용하여산정한공칭강도 ( ) 와실험강도 ( exp ) 를비교한결과를그림 10과표 5에나타내었다. 그림 10과표 5로부터실험강도와계산된공칭강도의비는약 1.14~1.53으로나타났다. 특히 SB1, SB2, SB3 실험체의경우실험강도와계산된공칭강도의비는평균 1.19로유사하게나타났다. 따라서제안된상세를갖는실 그림 10. 변형능력, 강성변화, 에너지소산능력비교 5. 결론본연구에서는현행건축구조기준 (KBC2009) 에서정하고있는복잡한특수전단벽연결보의배근상세를대체할수있는상세를제안하고실물실험 (full scale) 을통하여내진성능 Vol.6 No.1 / January

33 보강상세에따른특수전단벽연결보의내진성능 을검토하였으며, 실험결과로부터얻은결론은다음과같다. 1. 깊은보와유사한설계개념에의해수평, 수직방향으로철근을보강한상세를갖는 SB1, SB2, SB3( 각각그림 1(a), (b), (c)) 실험체의경우, 대각선다발철근상세로보강된 CA실험체 ( 기준실험체 ) 와비교하여낮은에너지소산능력과변형능력을보이는것으로나타났다. 또한내력측면에서도비록설계강도를상회하고는있지만대각보강상세와비교하여낮은것으로나타났다. 따라서동상세들은현행건축구조기준 (KBC2009) 에서정하고있는대각선다발철근의특수전단벽연결보상세를직접적으로대체하기는어려운것으로판단된다. 단, 이들보는보와벽체의경계부에서소성힌지가형성되었고, 약 2% 의변형능력을보유하고있는것으로나타나향후성능설계등에적용이가능할것으로판단된다. 2. 연결보내부는대각방향으로그리고벽체내에는수평방향으로정착한앵글형대각보강상세를지닌 SA( 그림 1(d)) 실험체는현행건축구조기준의대각선다발철근상세로보강된 CA실험체와비교하여에너지소산성능은다소낮게측정되었으나약 4% 정도의변형능력을보유한것으로나타나변형능력은거의유사한것으로판단된다. 에너지소산능력이낮게측정된것은대각선방향의보강인앵글의설계강도가대각선다발철근의강도보다낮게설계된것에기인한것으로향후강도를높이고벽체와의경계인용접연결부에서취성파괴를방지하도록하는방안이강구된다면기준실험체와유사한변형능력과에너지소산능력을지닌상세로서사용가능한것으로사료된다. 감사의글이논문은 특수철근콘크리트구조벽체의배근상세규정개정을위한실험용역 과제의연구결과일부이며, 한국토지 주택공사 (LH) 의연구비지원에의해수행되었습니다. 참고문헌 1. 강동훈, 한상환, 권현욱 (2013), 묶음대각철근을갖는고성능섬유보강시멘트복합체 (HPFRCC) 연결보의내진성능평가, 대한건축학회학술발표논문집구조계, 33(2): 509~ 대한건축학회 (2009), 건축구조기준및해설 (KBC). 3. 박완신, 윤현도 (2009), HPFRCCs 커플링보의전단강도, 대한건축학회학술발표논문집구조계, 29(1): 263~ 박완신 (2005), Shear strength of steel coupling beam-wall conn ections in a hybrid couplied shear wall systems, 충남대학교박사학위논문. 5. 서수연등 (2003), 강도설계법으로설계된연결전단벽의변형성능평가, 대한건축학회논문집, 19(4): 11~ 송한범 (2006), 병렬전단벽시스템에서철골커플링보접합부의거동및설계에관한연구, 광운대학교박사학위논문. 7. 천영수등 (2012), 특수철근콘크리트연결보의내진성능평가, 토지주택연구원. 8. Building Seismic Safety Council (BSSC) (2003), NEHRP Recom mended Provisions for Seismic Regulation for New Buildings an d Other Structures (FEMA 450). 9. El-Tawil, S. and C. Kuenzli (2002), Pushover of Hybrid Couple d Walls. II: Analysis and Behavior, Journal of Structural Engin eering, 128(10): 1282~ Harries, K., J. Moulton and R. Clemson (2004), Parametric Stu dy of Coupled Wall Behavior Implications for the Design of C oupling Beams, Journal of Structural Engineering, 130(3): 48 0~ Shahrooz, B. M., J. T. Deason and G. Tunc (2004), Outrigger Beam-Wall Connections. I: Component Testing and Developmen t of Design Model, Journal of Structural Engineering, 130(2): 253~

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35 LHI Journal (2015) 6(1): 대규모지하통합주차장을갖는공동주택인공식재지반토양품질개선방안 Improvement of Soil Quality for Artificial Planting's Ground with Large Integrated Underground Parking Lot in Apartment Complex 강명수 1 이은엽 2 이정민 3 김미나 4 Myung-Soo Kang 1, Eun-Yeob Lee 2, Jung-Min Lee 3 and Mi-Na Kim 4 (Received November 13, 2014 / Revised January 29, 2015 / Accepted January 29, 2015) 요 약 공동주택아파트의조경공간이변화하고있다. 지하주차장조성면적이증가하면서자연지반면적이감소되었다. 그결과단지대부분의조경공간이인공지반으로전환되고있다. 이에본연구는공동주택식재공간의현재토양품질실태를분석하여단지내조경공간의토양품질관리를위한시사점제시를목적으로한다. 이를위해토양반입형태가상이한 3개사업지구대상으로총 17개의물리성및화학성항목을조사하여현토양품질수준을진단하였다. 그리고통계분석 (T-test 검증 ) 을수행하여지반특성별과공정주체별토양품질의유의성을검토하였다. 그결과, 대규모지하통합주차장을갖는공동주택단지의토양수준은인공토양식재기준과비교하여낮은것으로분석되었다. 특히, 가시적판단이용이한물리성은양호하나화학성품질개선이필요한것으로나타났다. 또한공동주택지반특성별토양품질과담당공종별토양품질의차이는없는것으로분석되었다 ( 유의수준 5%). 일반적으로인공지반보다자연지반의식재환경이양호하다는인식이지만실제분석결과토양품질에있어서는자연지반의토양이인공지반토양품질수준과동일한것으로나타나, 자연지반토양에대한관리기준도입의필요성을제시하였다. 그리고공종별담당부서가상이함에도불구하고동일한수준의토양이반입되고있는점은바람직하나그토양수준이상대적으로낮은것으로나타나품질제고를위한관리강화가필요한것으로나타났다. 주제어 : 공동주택, 식재지반, 토양, 자연지반, 인공지반, 토목, 조경 ABSTRACT Most landscape areas in apartment complex have been changing. Increasing the area of underground parking lots have an effect on apartment's circumstance. Natural ground was decreased so that the most space in apartment complex were converted into an artificial ground. To suggest the soil quality management, this study examined the actual situation about the soil quality of planting ground such as the quality standard as artificial soil, the difference of natural ground, and the difference of soil quality according to the work classification. As a result, the soil quality of the apartment complex with a large underground parking lot had low quality of soil. Soil physical properties were relatively fine but soil chemical properties needed the quality control. The soil quality of natural ground and artificial ground was not statistically significant and the soil quality by the work classification also had no statistical significance. Therefore, we established improvements about standards of the chemical properties for quality management, the soil quality in the natural ground and applying the equivalent standard according to the work classification. Key words: Apartment Complex, Planting Ground, Soil, Natural Ground, Artificial Ground, Civil Engineering, Landscape Architecture 1. 서론 1) 한국토지주택공사토지주택연구원수석연구원 ( 주저자 : mskang@lh.or.kr) 2) 한국토지주택공사토지주택연구원연구위원 ( 교신저자 : ecoyeob@lh.or.kr) 3) 한국토지주택공사토지주택연구원수석연구원 4) 한국토지주택공사토지주택연구원연구원 31

36 강명수 이은엽 이정민 김미나 1. 서론 1.1 연구배경우리나라공동주택에지하주차장이처음도입된것은 1980 년대이다. 그후지속적으로지하주차장면적이증가되었고, 2015년현재지상에주차장없는단지는일상이되었다. 이처럼주차장의지하공간활용은지상부조경녹지공간의확대로전환되면서자연지역개발에따른환경성복원을위한주요한공간으로인지되고있다. 그결과실제로그동안의공동주택조경공간은도심내생태공간으로서의비오톱, 숲의재현등식재밀도와수목규격확대등자연수준을실현하고있다. 그리고최근도시재생및압축적토지이용을추구하는도시개발패러다임의영향으로단지지하공간활용은점차확대되고있는추세이다. 앞으로는그간의주차장기능에서벗어나편의 복지시설등다양한기능이더해져단지내주요어메니티공간으로서의활용방안이확대되고있는실정이다. 특히, 아파트조경공간은토심을최소 90cm이상확보하고자연토로조성된식재지반에최고 R40~50 규격의수목이식재되기도한다. 때문에경량토를활용하는옥상등건축물옥상녹화기술과는상이한조성기술이요구된다. 자연지반과인공지반이연계된혼합지반을갖거나, 자연토와인공토가혼합된토양으로식재지반이조성되거나, 조성공종에따라식재지반을조성하는담당부서가다수로관리부서가다양하다. 또한공동주택상부는식재지반임과동시에공사기간중에는재료적치장, 장비작업공간으로서활용되고준공후에는이사차량및소방차이용등다양한용도에적응되어야하는점등이일반적인옥상녹화등과는다른접근이필요하다. 1.2 선행연구고찰인공지반녹화관련연구는대부분건축물의옥상과벽면, 지붕등인위적특수공간과절성토사면의자연적특수공간에집중되어수행되었다. 때문에특수공간의지반안정성과지반환경성을고려한인공토의개발과배합기준, 관리기술에대한연구성과가대부분이다. 구체적으로살펴보면, 김선혜 (2004) 는일반토양과인공토양에다년초식물성장률에따른분석을통하여인공토의경우토양개량제혼합이바람직하며저면관수방식의우수성을제시하였다. 그리고이은엽과문석기 (2000) 는인공지반의배수층구조별식물생육실험을통하여토양층내공극이뿌리발달에기여하는점과배수판의배수효과가우수함을입증하였다. 허근영과심경구 (2000) 는인공토양과자연토양의혼합에따른인공토양의특성을식물생육특성을조사하여펄라이트혼합토양에대한산성화문제를지적하였다. 또한박준석등 (2010) 는인공식재지반의토양수분에따른순비기나무생 육량을조사하여토양수분함량이점차감소하다강우후증가하지만낮은토양수분함량과유기물부족에의한저성장율을보였으며, 토심이깊을수록생육율이높은결과를제시하였다. 그러나공동주택의지하주차장이통합된단지의지상부조경공간을대상으로수행한선행연구는부재하다. 다만, 통합주차장에대한아파트상부토지이용변화에대한기존연구 ( 홍성래등, 2009) 가존재하고있는정도이며, 식재지반특성에대한착안연구는수행되지않고있다. 오래전지하주차장이도입되었지만건축물동주변으로한정된부지내일부면적을점하는형태이었으며, 주차장, 광장등포장공간으로서의상부계획으로인공지반상부식재지반조성면적은넓지않았기때문으로판단된다. 그러나최근지하주차장이단지전역에걸친통합된형태로하나의지하주차장상부구조물로조성되면서공동주택조경공간대부분이인공지반으로전환되어특수공간과는또다른환경의인공식재지반으로서의토양환경검토의필요성이대두되고있다. 1.3 공동주택인공식재지반토양구성특징공동주택단지는조성특성에따라다양한토양으로구성된다. 먼저기존정지작업을수행한토양, 자연지반에지하주차장조성범위만큼의토공작업을통한지하주차장구조물이지하에매설되고, 그상부의인공지반에토양을포설한다. 공동주택의경우, 옥상녹화등과는달리인공토양보다는자연토양을주로사용한다. 다만인공지반에포설되는토양이원지반의토양을그대로사용하는경우도있으나경우에따라서는단지내토양을반출한후인공지반상부에포설되는토양을반입하는경우도있다. 일반적으로인위적조작에의한토양층교란은토양물리성변화를유도하므로비교적안정화된자연지반은인공지반보다선호하게된다. 때문에인공지반의토양은교란뿐만이아니라, 토심한계, 생태적측면에서한계를갖는식재지반층으로품질관리가요구되는토양으로인지되고있다. 이에인공지반내토양반입시수목생육에적합한토양품질기준을조경설계기준 (2014) 및시방기준 (2014) 에명시하고있다. 또한공동주택아파트식재지반은다수공종에걸쳐단계적으로토양이반입된다. 대부분의경우, 공동주택인공식재지반은토목공종에서반입하는식재지반용토양 ( 이하, 토목분 ) 과조경공종에서반입하는부토및마운딩토 ( 이하, 조경분 ) 에의해조성된다. 이처럼하나의공동주택이지만물리적지반특성과절차적공종별특성이혼재된절차를가진다. 1.4 연구의목적본연구는대규모지하통합주차장을갖는공동주택의식 Vol.6 No.1 / January

37 대규모지하통합주차장을갖는공동주택인공식재지반토양품질개선방안 재지반의토양품질실태를진단하고, 지반특성별그리고담당공정별토양품질의특성을분석하여향후공동주택식재토양의계획기준및관리방안에대한시사점제시를목적으로한다. 특히, 지반특성별 ( 인공지반-자연지반 ) 토양특성과공종주체별토양특성에착안하여현재공동주택식재토양특성을명확히하고, 이에대한토양관리기준에대한시사점을제시하고자한다. 2. 연구방법 2.1 연구범위먼저, 토양품질수준을진단하기위하여 2014년현재한국토지주택공사에서적용하고있는조경설계기준및시방서에대한문헌조사를통해토양관련공종및설계기준, 현장시공기준을검토하였다. 다음으로대규모지하통합주차장을갖는공동주택단지 3 지구를대상으로실제조성된토양성분을분석하였다. 대상지토양채취는 2013년 10월, 12월 3차례시행하였으며, 물리성분석을위한코어채취와화학성분석을위한시료채취를병행하고실험실분석을하였다. 그리고토양결과의유의성을판단하기위하여통계분석 (SPSS 10.0, 분산분석 ) 을수행하였다. 표 1. 화학성항목별토양분석방법 분석항목 ph (a) 오거채취 분석방법 토양과증류수 (1:5) 로초자전극측정 EC 토양과증류수 (1:5) 로 1시간진탕하여 EC meter측정 유기물 Walkley-Black method(k₂cr₂o₇ H₂SO₄ 산화후 FeSO₄7H₂O로역적정 ) 유효인산 농촌진흥청 method(lancaster 침출액침출후 720nm 분광분석 양이온치환용량 Ammonium 포화법 양이온 1N Ammonium acetate 침출후 AAS 분석 (Varian SpectraA 220-FS) 유효규산, 황 1N sodium acetate 침출후분광분석 출처 : 농촌진흥청고시제 호 비료의품질검사방법및시료채취기준 (b) 토양입도및화학성시료채취현황 2.2 토양조사방법및분석항목공동주택단지의지반및조성특성에따른토양의물리적및화학적특성을알아보고자토양현황조사를실시하였다. 토양채취기오거와코어를이용하여 15cm와 45cm지점의토양층을채취하여총 36개의토양시료를분석하였다. 특히, 화학성분석시료는단일녹지패치에서 3지점이상의토양을각각 1kg씩채취하여혼합하여분석하였다. 분석항목은토양의물리성및화학성에관련된총 17개항목을분석하였다. 물리성조사항목은입도, 투수계수, 가비중, 입자밀도, 삼상분포, 공극률로모두 6개항목이다. 그리고화학성조사항목은토양산도 (ph), 전기전도도 (EC), T-N, 유기물, 유효인산, 염분농도, 이산화규소 (SiO₂), 황 (S), 치환성양이온 (K, Ca, Mg, Na), 미량원소 (Fe, Mn, Zn, Cu), 양이온치환용량, 총 11개화학적특성항목을대상으로분석하였다. 물리성토양분석은농촌진흥청연구조사분석기준 (2011) 을준수하고화학성토양분석은농촌진흥청고시제 호 (2011) 에준하여분석하였다 ( 표 1 참조 ). 2.3 분석대상지개요분석대상지는사업지구토양반입형태를고려하여, 사업지구토량재활용지구, 사업지구토량전량반출및전량반입 (c) 코어채취 (d) 물리성시료채취현황그림 1. 토양시료채취현황 지구, 사업지구토량일부반입 ( 조경분 ) 지구, 3개지구를선정하였다. 세부내용은표 2와같다. 모든대상지는통합형지하주차장으로조성된단지이며, 단지상부의평균 85% 가인공지반으로구성된다. 단지외곽부에는폭 1~2m의선형태로자연지반이존재한다. 대상지의조경율은대지면적의평균 44%, 최고 55.3% 에달한다. 이들대상지의식재지반토양반입유형은모두상이하다. A지구는토목분과조경분을모두단지내에활용하였고, B 지구는모두외부반입토를활용하였다. 그러나 C지구는토목분은단지내유용토를사용한반면조경분은외부반입토를활용하였다. 또한 3개지구모두원지반의표토활용실적은없다. 토양분석지점은그림 2와같이지반특성과담당공종특성을고려하여지반특성 ( 인공-자연지반 ) 3곳에공종특성 ( 토목분-조경분 ) 을구분하여각 12지점으로총36개지점을선정하였다. 33

38 강명수 이은엽 이정민 김미나 표 2. 분석대상지현황 개요 토양 식생 구분 A지구 B지구 C지구 대지면적 ( m2 ) 36, , ,832.0 지반율 ( 자연 : 인공 ) 15 : : : 84 조경면적 ( m2 ) 16,410,0(44.8%) 23,443.1(55.3%) 25,681.2(49.5%) 녹지면적 ( m2 ) 15,279.8(41.7%) 21,569.1(50.9%) 22,806.2(44.0%) 준공년월 지형현황 이단형 (FH ) 평지형 (FH ) 평지형 (FH ) 토심 ( mm ) 토목분 조경분 반입형태 토목분단지내유용토외부반입토단지내유용토조경분단지내유용토외부반입토외부반입토 원지반표토활용여부 X X X 녹지면적내지반비율 ( 자연 : 인공 ) 36 : : : 69 녹지면적내인공지반면적 ( m2 ) 9, , ,248.1 상 : (a) A 지구 / 하 : (b) B 지구 (c) C 지구 그림 5. 분석대상지지반특성및조사지점현황 Vol.6 No.1 / January