터지고, 부서지고, 물이 새는 물탱크들. 도대체 무슨 일이 있었던 걸까?
▲동일본 대지진(2011) 당시 파손된 물탱크 (※출처: 부산대학교 지진방재연구센터)
위 사진은 2011년 동일본 대지진으로 인한 피해 모습이다. 물탱크 파손 원인은 다름 아닌 탱크 속 물 때문! 물과 지진파의 진동이 일치하게 되면 수면이 요동쳐 물탱크의 천장이나 벽면을 파손시키고, 물과 물탱크 구조물의 진동이 일치하게 되면 아랫부분 벽면이나 코너를 파손시키게 된다.
지진 발생 시 물탱크 파손을 막는 일은 경제적 손실 방지뿐만 아니라, 인명 안전을 위해서도 매우 중요한 문제다. 실제 2016년 구마모토 지진 당시 병원의 물탱크가 파손돼 환자 치료가 중단되고 인명피해가 발생한 사례가 있었다. 우리나라는 2018년부터 건축법 시행규칙상 소화용 저수조 및 물탱크에 내진설계를 의무화하고 있으며, 2019년 국토교통부는 ‘건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)을 제정, 최근에는 건물외구조물인 물탱크에도 내진설계를 수행해야 한다는 해석을 내놓은 바 있어, 앞으로는 일반 저수조에도 내진설계가 일반화될 것으로 예상되고 있다.
l 안전과 위생! 두 마리 토끼를 잡는 ‘포스코 스테인리스 웨이브형 물탱크’ 탄생
산업시설뿐만 아니라 건물 지하, 아파트 옥상 등 우리 주변 어디에나 있고, 우리가 매일 사용하고 있는 물탱크. 물탱크를 제작하는 소재는 콘크리트부터 플라스틱, 스테인리스 등 다양한 종류가 있는데, 이중 콘크리트가 우리나라 상수도 시스템 건설 초기에 제작 기술과 비용적인 면에서 가장 경제적으로 판단되어 널리 이용되었다. 그런데 콘크리트 물탱크는 내부에 코팅된 에폭시가 떨어져 나가면 수질 악화, 위생, 누수 등 문제를 일으킬 수 있어, 최근에는 스테인리스 물탱크가 각광받고 있다. 더욱이 제작 기술의 발달로, 같은 면적을 기준으로 비교했을 때 스테인리스 물탱크 시공비가 콘크리트 물탱크의 86%로 저렴하고 제작 기간도 더 짧다니, 이제는 물탱크도 스테인리스가 찐(眞)인 셈!
하지만 포스코는 여기서 한발 더 나아갔다. 그냥 스테인리스가 아니라, ‘내진 성능을 탑재’한 스테인리스 물탱크를 개발한 것.
포스코 철강솔루션연구소는 지난 2일 한국철강협회와 함께 기술 워크숍을 개최하고, 오랫동안 개발해 온 ‘스테인리스 웨이브형 물탱크’의 우수한 내진 성능과 편리한 시공 방법을 대외에 공개했다.
무엇이 더 좋은 걸까? 스테인리스 웨이브형 물탱크가 기존 패널형 물탱크와 다른 구조적 특징은 두 가지이다.
첫째, 벽체가 사각 형태의 패널이 아닌, 물결 모양의 스테인리스강(PossHN1, STS316HN3, STS329LD) 패널로 구성되어 있다는 점인데, 이들 패널은 모두 우수한 내식성과 항복강도를 가진 고강도강이다. 웨이브 패널은 1장의 높이가 최대 2.5m이기 때문에 1m 높이의 패널형 물탱크보다 용접을 최소화하여 제작할 수 있다.
두 번째 특징은 물결 모양의 웨이브 패널 사이사이에 외부 보강재를 적용하고 내부는 무보강 된 점이다. 이 말은 물탱크를 보강하는 구조재가 내부에는 없다는 것을 의미하는데, 내부가 비어 있으면 청소하기 용이하고 유지관리가 쉬우며, 보강재 용접 부위가 부식될 우려가 적어 물탱크를 더욱 위생적으로 관리할 수 있다.
l 그런데, 스테인리스 웨이브형 물탱크. 정말 지진에 강할까?
한국강구조학회는 지난해 11월 국내 지진 하중에 대한 웨이브형 물탱크의 내진 성능을 검증하기 위해 부산대 지진방재연구센터에서 지진모의 실험을 진행했다.
PossHN1 강종 패널로 제작한 가로, 세로, 높이 약 3미터 정육면체 모양의 실물 웨이브형 물탱크에 2미터 수위의 물을 채워 넣고, 국내 건축물 내진설계 기준(KDS 41 17 00)에 따라 지진하중 크기를 고려한 인공지진파를 생성했는데, 실험 결과 웨이브형 물탱크는 설계 지진력(진도 약 6.5 수준) 보다 2.5배 큰 지진에서도 주요한 구조적 손상 없이 충분한 내진 성능을 확보하는 것으로 나타났다. 실험에 사용된 PossHN1는 STS304 수준의 내식성을 가지면서도 항복강도는 STS304 보다 1.7배 높은 고강도 스테인리스강이다.
l 웨이브형 물탱크 제작 기술! 찐(眞)하게 나눔 할 거야~
포스코가 개발한 스테인리스 웨이브형 물탱크는 이미 국제적으로도 그 기술력을 인정받은 바 있다. 지난 5월 국제스테인리스스틸포럼(ISSF) 주최 우수제품 시상식에 수상작으로 선정된 것이다. 그런데 수상 사실보다 더욱 놀라운 것은 포스코가 오랫동안 연구 개발한 이 웨이브형 물탱크 제작 관련 자료를 중소기업에 오픈하고, 기술 지원하기로 했다는 사실!
현재 웨이브형 물탱크는 여의도 파크원 건물 옥상, 중앙부, 지하에 약 20여 개가 설치되어 있으며, 서울대학교에도 1만 톤 규모의 설치가 확정된 상태다. 한국철강협회 손정근 상무는 “국내 건축물에 본 제품의 보급을 확대하여, 국민 안전과 건강증진에 기여하고자 하는 물탱크 시공업체에게 협회 차원에서도 지원하겠다”고 말했다.
최근 수돗물 유충 사태로 깨끗한 물의 소중함을 피부로 느끼는 요즘. 안전하고 위생적인 포스코의 스테인리스 물탱크가 하나의 확실한 대안이 될 수 있을 터. 여기에 내진 성능까지 갖추고 있으니 말 그대로 ‘금상첨화’다.
* 도움말 주신 분: 포스코 철강솔루션연구소 구조연구그룹 여경윤 수석연구원
※ 스테인리스 웨이브형 물탱크 제작 문의 : 한국철강협회 스테인리스스틸클럽 (02-559-3586)