유리 강도 공부하시는 분 보시면 좋을 듯...조선에서 펏습니다.
- 글쓴이
- 익명좋아
- 등록일
- 2004-07-29 16:24
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3년새 200여장 파손…교체비만 4억
정확안 원인 몰라 자칫 큰 사고 우려
[조선일보 이위재 기자]
인천국제공항은 여객터미널 외벽을 모두 유리로 장식, ‘유리의 성(城)’으로 불린다. 두께 3㎝ 안팎 유리 2만9000여장이 촘촘히 짜여져 있으며, 구조물 자체는 건축미학을 구현한 걸작으로 평가받고 있다.
하지만 이러한 평가에도 불구하고 속내는 편치 않다. 매년 외벽을 장식한 유리 60~80여장이 깨져 나가고 있는데도 정확한 원인조차 알 수 없는 상황이기 때문이다. 2001년 72장, 2002년 81장, 2003년 64장 등 개항 후 3년간 200여장이 넘게 깨졌고, 올해도 상반기에만 27장이 파손된 상태다.
깨진 유리를 가는 데 드는 비용도 만만찮다. 이 유리는 보통 유리가 아니라 낱개 3장을 합하고 사이에 보온 효과를 위해 진공 틈을 넣은 일종의 ‘합판’ 유리이며, 장당 100만원이 넘는 ‘초고가’다. 더구나 33m 높이 천장에 붙은 유리를 갈려면 크레인을 동원해야 하는 등 교체작업 또한 쉽지 않다.
인건비 등을 합하면 장당 교체비용은 80만원 정도에 달한다. 유리 1장이 깨지면 180만원이 고스란히 날아가는 셈이다. 인천공항공사가 지금까지 유리 교체비로 쓴 돈만 4억원이 넘는다.
공사측은 다행히 시공사에서 이 비용을 사후 관리 책임이란 명목으로 보전해주고 있어 실제 공사가 부담하는 비용은 없다고 설명했다.
더욱 다행스러운 것은 지금까지 깨진 유리가 아래로 추락하면서 이용객들을 덮친 사례가 없었다는 것. 인천국제공항공사 건축처 관계자는 “외벽 유리는 자동차 유리와 같은 강화유리여서 금이 가더라도 와르르 쏟아지지 않아 안전하다”고 말했다.
하지만 정확한 원인 규명이나 근절책이 마련되지 않아 불안은 가시질 않는다. 일부 관계자들은 지난 5월 드골공항 붕괴사고를 연상하며 대책마련을 촉구하고 있다.
공사측이 추정하고 있는 유리 균열 이유는 유리의 피로현상. 초속 10m가 넘는 강력한 바닷바람은 유리를 항상 꽝꽝 때리고 있으며, 방향을 잃은 철새들이 가끔 들이받는 것도 충격을 가중시킨다. 공항 내부는 항상 22~24도를 유지하고 있어, 바깥이 지나치게 춥거나 더우면 온도차가 20도 이상씩 벌어지기 때문에 앞뒷면이 온탕·냉탕을 반반씩 담그고 있는 것도 유리의 수명을 줄인다는 분석이다.
건축처 관계자는 “제조 당시 생긴 작은 균열이 점차 압력을 받아 커지거나, 일교차가 심한 5~6월 급격한 온도 변화로 인해 파손되는 경우가 많은 것 같다”고 말했다.
인하대 재료공학과 이억섭 교수는 “유리도 피로가 쌓이면 무너지기도 한다”며 “큰 문제는 없을 것으로 보지만 사고란 언제 어디서 터질지 모르기 때문에 철저하게 점검하는 게 좋다”고 권했다.
(이위재기자 wjlee@chosun.com )
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조선일보에 보시면 깨진 사진이 나오는데 특이하게 가운데가 네모나게 깨졌네요. 파괴역학하시는 분들은 좋은 연구 제목이 되지 않을까 생각합니다. 뭐 제목을 대강 붙이면
'풍량 및 온도 피로에 따른 유리 균열에 관한 연구' 이정도 되지 않을까요? :-)
이상입니다.
다른 사람들 의견
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로켓연구가
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흥미있는 기사입니다.
공항 내부는 항상 22~24도를 유지하고 있어, 바깥이 지나치게 춥거나 더우면 온도차가 20도 이상씩 벌어지기 때문에 앞뒷면이 온탕·냉탕을 반반씩 담그고 있는 것도 유리의 수명을 줄인다는 분석이다.
열응력(서멀 스트레스?)에 의한 피로 문제 인 것 같은데, 반도체 팩키징에도 이 열응력이 문제가 되지요. 예를 들어서 Flip-Chip 본딩 부분의 크랙의 발생이라든지, 등등인데 혹시 열응력 피로에 자세히 아시는 분, 좋은 아이디어있으면 가르쳐주시기 바랍니다. -
배성원
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안과 밖 온도차에 의한 유리자체의 열응력이 주요 원인일 수 있고요. 사진을 봤더니 지지 구조물이 금속이더군요. 유리보다는 금속의 열팽창이 더 크니까 금속이 늘어나면서 유리를 압박할 수도 있겠습니다.
파단 형태를 보니 내부 크랙의 피로현상이라고 보기에는 좀 그렇더군요. 크랙의 프로퍼게이션이면 길게 주욱 깨지는 것이 일반적인데요. 그건 산산히 깨져 있어서...뭔가 상당한 bearing force를 받은것이 아닐까 싶습니다.
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진
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반도체 패키지 등에 열피로 등이 문제가 되는것 맞고 유리자체의 열응력도 어느정도 이유가 될 수는 있겠지만, 지금 이 유리가 깨지는 것이 글쎄요 열피로? 제생각에는 열피로라..글쎄요...그 비싼 강화복합유리가? 일단 피로는 아니라고 보입니다. 유리가 원래는 완전한 brittle재료로 연성 0를 가정하고 있는 물질입니다. 열충격이라면 모르겠지만, 물론 세라믹재로도 피로파괴가 없다는 것은 아니지만, 지금같은 상황으로 봐서는 내부의 미세균열에 의한 파괴쪽이 좀더 타당해 보입니다. 저런 비싼 유리의 경우 크랙이 퍼지지 않도록 여러 처리를 하기 때문에 crack propagation profile 을 보고 파단 원인을 분석한다는 것은 약간의 무리가 있습니다. 미세 균열에 의한 피로 파단도 아닌 그냥 일반적인 파괴역학적인 brittle fracture일것 같습니다. 왜냐 하면 피로파단이라고 하면 암만 brittle material이 연성이 별로 없다고는 하지만, HCF 조건도 아니고 LCF 조건인데 게다가 그냥 LCF도 아니고 HCF에서도 거의 초 장주기에 해당하는데 피로는 아닐겁니다. 건축처에서 예측한 대로 온도 차에 의한 열팽창 불균일에 의한 파단이 더 타당한 추측인것 같습니다. 금속재료 입장에서 봤을 때 세라믹 재료의 피로는 피로라고 정의 내리기도 희한한 겁니다. 세라믹재료는 피로현상이 없다고 해도 그렇게 큰 무리는 없지요. 뭐 연성0인 brittle 재료의 파괴현상에 관한것은 상당히 많이 연구가 되어있고 이번과 같은 강화유리에 관한것도 자동차회사중심으로 simulation이 많이 되어 있습니다. (근데 인하대 재료과에 이억섭 교수라고 계셨었나요?)
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진
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아 중간에 말이 다른곳으로 샜군요..저게 정말로 극히 드문 경우의 세라믹재료의 피로라면 저거 몽땅 불량품입니다. --;;;..유리 같은 경우 열처리 과정을 통하여 표면에 잔류압축응력을 가질수 있더록 하여 강화시키는 방법도 있고 그런데 (왜나면 일단 균열 생기면 바로 퍼져버리니까요) 대충 (절대 LCF 조건일리는 없으니까 HCF조건으로 해도 주기가 장난아니게 긴건데...3년만에 피로로 맛이 갔다는것은) 피로조건을 봤을때 불량품이라 깨진건것 같습니다. 불량품이 순간돌풍이나 온도차에 의한 열팰창등으로 랜덤하게 순간적으로 한계응력을 넘어설 수 있고 그 순간 깨진거죠..뭐 자세히 깨진 유리를 조사하지 못했으니 확정할 수는 없지만..제 생각은 그렇습니다.
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진
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신문기사를 찾아봤습니다. 이억섭 교수님은 기계과 교수님이시군요 ^^..신문사에서 오타를 수정했나 봅니다.
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배성원
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그렇군요. 여러장을 겹친 복합유리라는 점에서도 좀 의구심이 듭니다. 단일재료의 두꺼운 유리를 tempering해서 쓰는거라면 몰라도 브리틀한 여러 유리를 겹치면서 각각의 유리판의 특성이 다르다면... 유리 층간의 열팽창 불균일이 문제될 수도 있겠군요.
어느 경우든 제품이 불량이라는데는 의심의 여지가 없지요. 근데 저런곳에 쓰는 유리는 어느정도 그 강도나 내구성이 시험을 다 거쳐서 제조공정이 안정된 제품일텐데.... 유리로 덮어 씌우는 건축물 구조가 인천공항에만 있는것도 아니고.... -
김덕양
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불량률이라는 것은 bathtub curve를 그리는 경우가 종종 있기 때문에 초반 몇년동안에는 높을 수 있지만, 그 이후에는 상당히 줄어들었다가 종반에 한꺼번에 치솟게 될 수도 있겠네요. 뭐니뭐니해도 long-term reliability 를 고려해보지 않고 시공을 한 게 아닐른지...
