건축구조기준과 상용 컴퓨터프로그램

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현행 건축구조기준

현행 건축구조기준(KBC2016, 이하 ‘기준’)은 “건축물 및 공작물의 안전성, 사용성, 내구성 및 친환경성을 확보하는 것을 목적(기준 0101.1 목적)으로 하며 이를 기본원칙(기준 0104.1 구조설계의 원칙)으로 하여 건축물 및 공작물을 경제적으로 건설하기 위한 것이다.”로 함축할 수 있습니다.

미국 AISC Specification Committee의 Mission Statement이나 유럽 Eurocode의 Basic Requirements 등에서도 제시하고 있듯이 각 국가의 구조기준들은 실무중심의 신뢰성 기반(한계상태설계법, 강도설계법 등)으로 한 안전성과 합리성을 갖춘 구조설계를 지향하고 있습니다.

각 국가의 구조기준들은 그 나라의 공학과 철학을 바탕으로 하여 합리적 수준의 안전성, 사용성, 내구성 및 친환경성을 확보하기 위한 최소한의 규정으로서 기준의 준수를 의무화하고 있습니다. 합리적 수준은 ‘Eurocode 1990 – Basis of Structural Design’ 처럼 통계분석자료와 신뢰성 공학을 바탕으로 하여 결정하고 있습니다.

구조설계도서

‘기준 0106 구조안전의 확인’에서 “건축구조물의 구조체에 대한 구조설계도서는 책임구조기술자가 이 기준에 따라 작성하여 구조적합성과 구조안전이 확보되도록 설계하였음을 확인하여야 한다.”라고 요구하고 있습니다.

상용 컴퓨터프로그램

현업에서의 구조설계는 기준의 정확한 적용과 생산성 향상을 위해 상용 컴퓨터프로그램에 의존하는 것이 일반적입니다. 사용자가 상용 컴퓨터프로그램을 사용하려면 “프로그램 공급자의 Disclaimer에 동의” 해야 합니다. 그 동의의 이면에는 상용 컴퓨터프로그램에 어떠한 문제가 있더라도 사용자는 상용 컴퓨터프로그램을 사용한 결과에 대해 사용자 자신의 전적인 책임을 전제로 하여 프로그램을 사용하겠다는 일방적인 강요에 동의하는 것과 다름이 없습니다.

현재 실무에서 사용하고 있는 상용 컴퓨터프로그램에는 구조공학원리는 물론 기준에 맞지 않는 치명적인 오류가 발견되기도 합니다. 이러한 오류는 주로 프로그램의 개발에 참여한 엔지니어의 기준에 대한 이해 부족, 실무경험 부족, 프로그램 검증 부족이나 프로그래밍 실수 등에서 기인합니다.

구조기준에 적합하지 않은 상용 컴퓨터프로그램에 의존한 구조설계는 투자자나 건축주, 건축설계자, 사용자 및 불특정 다수의 사람들에게 설계자가 의도하지 않은 피해와 손실을 줄 가능성도 있습니다. 이를 방지하기 위해 사용자는 반드시 프로그램의 실행결과들을 스스로 검증한 후에 구조설계실무에 반영하여야 합니다.

상용 컴퓨터프로그램에 의존하여 작성된 구조설계도서가 기준에 적합하지 않아서 피해나 손실이 발생하면 1차적인 책임은 책임구조기술자에 있다고 보는 것이 통념입니다. 기준 0106의 “건축구조물의 구조체에 대한 구조설계도서는 책임구조기술자가 이 기준에 따라 작성하여 구조적합성과 구조안전이 확보되도록 설계하였음을 확인하여야 한다.”라는 규정이 이를 뒷받침합니다.

따라서 사용하고 있는 상용 프로그램이 (1) 기준(안전성, 사용성, 내구성)에 따른 정확한 실행결과를 제공하는가? (2) 기준에 적합한 합리적인 설계 결과를 제공하는가? 를 필수적으로 검증할 필요가 있습니다.

신뢰성 있는 상용컴퓨터프로그램

국내에서 사용하고 있는 몇 종류의 상용프로그램들을 검증한 결과, 이 프로그램들이 기준이 요구하는 안전성, 사용성, 경제성 등에 있어서 많은 문제점을 갖고 있음을 발견하고 큰 충격을 받았습니다.

이러한 문제점들은 예를 들어, 콘크리트부재 설계프로그램에 비해 유독 강재부재와 합성부재의 설계프로그램에서 더 많이 발견되었고 더욱이 안전에 심각한 문제가 발생할 정도의 오류와 매우 비경제적으로 설계되는 결과도 발견되고 있습니다.

이에 대한 대책으로 뉴테크구조기술사사무소는 오랜 기간 동안 다양한 경험을 한 여러 구조설계 실무자들과 협의하면서 직접 개발하고 검증한 StructuralExpert Family 프로그램을 다음과 같이 소개하고자 합니다.