[제309호 3/25] <기획 연재> ‘국내외 안전유리 법규현황 및 건축물 안전설계 방향’ ④

본지는 지난 호에 국내와 해외 안전유리 관련 법규 및 건축물의 유리 사고 사례를 살펴보았다. 이번 호는 건축물 안전설계를 위한 안전유리 활용방안으로 유리 파손의 이해와 원인을 알아본다. <자료. (사)한국판유리창호협회>

제3장 건축물 안전설계를 위한 안전유리 활용방안
제1절 유리의 파손에 대한 이해
1. 파손의 원인
❍ 유리 파손에 작용하는 힘은 여러 가지가 있는데, 압축응력(Tension Stress), 인장응력(Compression Stress), 밴딩력(Bending Force), 비틀림력(Torsional Stress), 전단력 (Shearing Force)이 이에 해당된다.
❍ 파손 시 발생한 균열의 진행방향은 인장응력 영역으로 향하는데 최대의 인장응력은 진행 방향의 수직 방향으로 존재하고, 균열의 형상은 일반적으로 하나의 균열로 시작되어 다수의 균열로 발달하며, 파손의 시작점은 최소의 균열가지가 존재하는 방향에 있다. 파손 시 균열 상태를 검토하면 균열의 가지(branch)가 모인 파손의 시작점을 알 수 있다. 파손된 단면의 형상은 작용한 힘의 유형과 파손의 진행방향을 보여주며 파손원인에 따라 다르게 나타난다.

2. 파손의 유형
❍ 유리 파손의 유형은 파손 원인에 따른 형태의 차이라고 볼 수 있다. 풍압과 하중에 의한 유리가 휘면서 가장 흔하게 나타나는 벤딩에 의한 파손과 특정 물체로 인한 충격이 발생해서 파손되는 충격파손, 그 외에도 열응력파손이나 황화니켈(NiS)에 의한 자연파손 등이 있다.
벤딩의 힘이 가해지는 경우, 정면에는 압축응력, 이면에는 인장응력이 형성되어 파손에 이르게 된다.

충격으로 인해 발생한 균열은 방사형 균열과 복원력으로 인한 동심원 형태의 균열을 만든다.
마찰에 의한 파손은 경도가 상대적으로 높고, 끝이 둔한 재질이 유리 표면에 마찰을 일으킬 때, 반복적인 포물선 형태의 샤터마크(Chatter Marks)를 발생시킨다.

열에 의한 파손은 유리 중앙 부위와 가장자리 부분의 온도 차이에 의해서 형성된 열응력에 의해 발생하는 것으로 유리 가장자리에 형성된 일시적 인장응력이 유리 가장자리의 압축응력을 초과할 때 발생한다.

이물에 의한 파손 중 대표적인 것은 황화니켈(NiS)에 의해 강화유리의 자파현상이다.

❍ 상기의 다양한 파손 유형을 요약하면 표 4-1과 같다. 파손의 원인에 따라 파손되는 원리와 형상도 다르지만 유리는 파손될 수 있는 재료임에 최대한 파손을 줄이는 방법으로 유리의 기계적 강도와 표면압축응력, 열응력 등을 감안하여 강화유리나 배강도유리를 사용하고 나아가 힛속 테스트를 거쳐 자파위험을 제거할 필요가 있다.


>>다음 호는 안전유리의 종류별 요구 성능 수준 활용 방안으로 강화유리의 요구 성능 및 특징을 알아본다.

▶‘국내외 안전유리 법규현황 및 건축물 안전설계 방향’ ① 기사 더보기 http://glassjournal.co.kr/03/9965/
▶‘국내외 안전유리 법규현황 및 건축물 안전설계 방향’ ② 기사 더보기 http://glassjournal.co.kr/03/10058/
▶‘국내외 안전유리 법규현황 및 건축물 안전설계 방향’ ③ 기사 더보기 http://glassjournal.co.kr/03/10139/