[제341호 7/25] 건축용 접합유리 시장 확대! 이유 있는 성장 배경?

건축용 접합유리는 최근 안전을 중시하는 흐름 및 다양한 공간에 법제화 움직임에 따른 제도적 뒷받침과 더불어 수요가 크게 늘어날 것으로 기대된다.
국내 건축용 접합유리는 2020년 7만6천톤 규모(자동차용 제외)로 복층유리 93만톤, 강화유리 25만5천톤, 기타유리 11만6천톤에 비해 미비한 수준이었다. 국내 전체 가공유리 시장에서 건축용 접합유리는 2010년 2%에서 현재 5%대로 늘어났다. 향후 5년 내에는 10%를 돌파할 것으로 전망된다. 이는 지진과 태풍 및 방음터널 화재 등 대형 피해사례가 나오면서 안전을 강조한 접합유리의 장점이 부각되면서 설계단계부터 안전기준이 강화되고 적용 범위도 계속 확대되는 추세다. 또 최근 신축 고급 아파트는 물론 아파트 리모델링 시장과 전원주택 및 타운하우스를 비롯해 상업용 시설에도 유리난간 적용이 확대되고 있다. 더불어 지난해 10월 국토교통부는 새로운 ‘유리구조설계기준’을 제정해 유리난간 안전에 대한 기준도 강화시켰다.
건축용 난간은 2층 이상의 건축물에서의 추락을 방지하기 위한 구조물로 안전을 위해 설치해야한다. 설치목적이 안전이기 때문에 과거에는 철제나 스테인리스 등이 많이 적용됐다. 하지만 안전을 위해 설치한 난간이 조망을 방해하고 건축물의 디자인을 저해하는 요소로 인식됨과 함께, 접합유리를 통해 안전에 대한 품질을 높여 최근에는 주거공간에서도 조망성을 높이기 위해 고급주택, 아파트 난간, 빌라 및 정원의 칸막이 등 건물 외부에 유리난간 적용이 높아지는 추세다. 과거 주로 계단에 적용됐다면 발코니, 테라스, 옥상정원, 안전펜스 등으로 다양한 곳으로 적용이 확대되고 있는 것이다.
주거 공간뿐만 아니라 상업용 시설에도 유리난간 적용은 지속적으로 높아지고 있다. 최근 대형쇼핑몰과 상업공간은 개방감과 편의성 증대를 위해 건물 가운데 공간을 비워두는 형태가 많아 층별로 유리난간이 설치되는 구역은 더욱 많아지고 있다.
유리난간 높이는 바닥의 마감면으로부터 1.2m이상을 기준으로 하고 있으며, 실내 일부 위험요소가 적은 장소에서는 0.9m이상 설치가 가능하다. 대부분의 건물에서 의무사항으로 적용되고 있으며, 단독주택과 공동주택, 1, 2종 근린생활시설 등 일부 권고사항이지만 필수적으로 인식되어 적용되고 있다.

신축 프리미엄 아파트 및 조망 좋은 구축 리모델링 시장도 인기
유리난간의 아파트 적용 확대와 관련해서는 국내 창호시장에 2000년대 후반부터 건물의 조망성이 강조되면서 외부 난간대를 없앤 분할창호가 새로운 창호 트렌드로 자리 잡았다.
분할창호는 하부의 접합유리가 철제 난간을 없애고 하부의 난간대 역할을 대체하여 보다 넓은 조망을 확보할 수 있고, 커튼월타입으로 자유로운 입면분할이 가능해 국내 창호시장에 적용이 확대되고 있다. 적용초기에는 기존 창호와 외관 차별화를 꾀하면서 단창 및 이중창 등 분할창호 제품 라인업을 갖추고 다양한 소비자의 요구와 현장별 상황에 맞춘 분할창호를 공급했다. 하지만 입면분할창의 가운데 적용되는 입면분할 수평 보강 프레임이 두꺼워지면 조망을 저해해 선호하지 않는 소비자도 있다. 최근에는 입면분할 수평 보강 프레임을 제거하고 유리난간을 설계에 반영한 건설사도 있다. 지난 몇 년간 송파 시그니처 롯데캐슬, 반포 르엘 등 서울 강남권 지역의 고급 아파트 위주로 적용되던 유리난간이 최근에는 수도권 지역을 비롯해 지방의 프리미엄 아파트 단지로 확대되는 추세를 보이고 있다. 신축뿐만 아니라 서울 한강 조망권에 위치한 노후 아파트와 판교, 분당, 일산, 송도 등 수도권 지역에 주로 트인 조망을 갖춘 노후 아파트 단지를 중심으로 유리난간으로 교체하는 사례도 증가하고 있는 것으로 알려졌다.

‘KDS 41 80 20 : 2022 유리구조 설계기준’ 신규 제정
유리난간을 적용 할 때 우선 고려해야 할 사항은 안전이다. 유리난간은 조망뿐만 아니라 전체 난간으로 적용됐을 때 외부의 물리적인 힘에 의해 하중을 견뎌내는지가 중요하다. 이를 위해 접합유리의 적용이 필수적이다. 이와 관련한 건축법과 주택법에도 반드시 안전유리를 적용해야 함을 규정하고 있다. 안전유리는 45kg의 추가 75cm 높이에서 낙하하는 충격량에 관통되지 아니하는 유리를 말하며 유리의 비산이 방지되어야 한다. 이 규정은 통상적으로 접합유리성능에 관련되나, 용어가 안전유리로 명시돼 있어 애매모호하고, 유리구조와 관련해 명확한 기준이 없어 시장에 혼란을 준다는 의견도 꾸준히 제기됐다.
국토교통부는 지난해 10월 유리난간 시장 확대에 맞춰 건축구조기준 및 건축공사 표준시방서를 개정하면서 유리난간을 포함한 ‘유리구조 설계기준’을 새롭게 제정했다.
유리난간 설계기준을 제정한 배경으로 “국내에서 건축물의 외벽을 구성하는 커튼월, 유리난간 외에도 유리지붕, 전망 및 유희시설의 유리바닥을 비롯해 다양한 형태의 구조용 유리 시스템을 이용한 건축물의 설계 시공이 늘어나고 있다”고 전제하고 “그동안 유리구조에 대한 설계기준이 부재하여 유리자재 업체를 중심으로 경험 및 실험에 기반한 설계 또는 해외기준 차용 등의 방법으로 대부분의 설계가 이루어지고 있어 최소기준에 대한 관리가 필요하고 건축물에 사용되는 다양한 유리구조의 안전 확보를 위해 KDS 41 80 20 : 2022 유리구조 설계기준을 신규 제정했다”고 밝혔다.
새로 마련된 유리구조 설계기준에는 기존 건축법 등에 부재했던 요구사항과 기술적 내용 등이 구체적으로 명시되어있다. 유리구조물 설계 시 검토해야 할 항목은 구조안정성과 사용성, 내구성, 유지관리 등으로 세분화했다. 또 하중 실험 시 반영해야 할 하중조합과 계산식 등도 명시하고, -20℃∼50℃의 온도범위 내에서 열팽창효과로 발생하는 변형 점검도 의무화했다. 외부 충격에 따른 과도한 떨림을 방지하기 위한 진동 저감조치 및 하중 지속시간에 따른 성능기준도 마련하고 접합유리와 강화유리의 사용처를 명확히 구분했다.

‘KDS 41 80 20 : 2022 유리구조 설계기준’ 주요내용
*목적
KDS 41 80 20은 유리구조 설계의 일반적인 요구사항과 설계방법에 따른 기술적 사항들을 규정함으로써 건축구조물에 적용되는 유리구조의 안전성과 사용성, 내구성을 확보하는 것을 그 목적으로 한다.

*적용범위
이 기준은 건축구조물 내부와 외부에 설치되어 지속적인 하중을 받는 2.5㎡ 이상 75㎡ 이하 면적을 갖는 유리구조의 안전성 확보를 위하여 재료, 설계기준, 시공품질 및 시험방법을 규정한다.

*용어의 정의
유리 : 규사, 소다회, 탄산석회 등의 혼합물을 고온에서 녹인 후 냉각화 과정에서 결정화가 이루어지지 않은 투명도가 높은 고체
비강화유리 : 열처리나 추가 보강하지 않은 유리
반강화유리 또는 배강도유리 : 성형유리를 연화점 이하 온도로 가열한 후 찬공기를 약하게 불어 냉각한 유리로 표면응력이 24-70 MPa을 유지함
강화유리 : 일반성형유리를 연화점 이상으로 가열한 상태에서 원하는 형상으로 변형한 후 압축공기로 급냉 처리하여 유리표면에 70-200 MPa의 압축응력을 유발한 유리
접합유리 : 비강화유리, 반강화유리, 강화유리를 이용하여 2장 이상의 유리사이에 PVB 필름, 레진 등을 삽입하여 유리에 부착한 유리
복층유리 : 단열 및 차음성능 향상을 위해 2개 이상 유리판을 판사이 간격을 두어 지지프레임으로 제작한 단위 유리구조
망입유리 : 규산염유리 내부에 철망을 삽입하여 화재시 유리가 파손되어도 유리파편의 비산을 최소화한 유리
내열유리 : 일반유리에 비해 구조적으로 단단한 경질유리로 내열강화유리, 저팽창방화유리, 내열결정화 유리가 있다.
저방사유리(로이유리) : 시설물 에너지 누출을 저감하기 위하여 태양의 적외선의 반사 및 실내 온도 방출을 저감시킨 유리
서랭점 : 유리의 점도가 1012.4 Pa‧s에 해당되는 온도로서, 제품의 변형이 생기지 않으면서 내부 열응력을 해소시키는 최고온도
연화점 : 유리가 연화하기 시작하는 온도로서, 이 온도에서 유리의 점도는 106.6 Pa‧s
테두리 구조 : 유리판을 지지하는 강재 및 알루미늄 테두리 프레임 구조

재료
∙ 유리의 설계 강도
품질 및 규격
유리구조의 품질은 산업규격에 정하는 기준을 만족하여야 한다. 유리구조의 설계에 사용되는 유리는 비강화유리, 반강화유리, 강화유리 등을 포함한다. 비강화유리의 재료 물성 값은 표 3.1-1을 따른다.

>설계강도
(1)유리종류에 따라 표 3.1-2의 설계기준강도를 확보하여야 하며 하중지속시간과 유리표면상태를 고려한 2개 강도저감계수를 적요하여 설계 강도를 산정하여야 한다.
(2)하중지속 종류를 고려한 저감계수는 표 3.1-3에 따른다.
(3)유리표면 처리를 고려한 저감계수는 표 3.1-4에 따른다.

>복합유리구조
접합유리 : 2개 이상의 판유리 사이를 합성수지 등을 이용하여 접합시킨 유리로서, 실험을 통해 합성작용을 확인하지 않는 경우 응력전달은 무시한다.
단열복층유리 : 2개 이상의 판유리와 중간공기층으로 이루어진 복층유리로서, 단열 및 소음저감을 목적으로 제작 단위부재로 열반사 등 추가적인 기능이 가능하다.
에너지단열유리 : 유리 표면의 도포로 열적성능을 향상시킨 유리로서 구조적인 성능의 변화는 고려하지 않는다.
내화등급유리 : 유리구조의 기본성능 만족여부의 검토를 위하여 재료성능시험을 수행하여야 유리구조설계에 적용 한다.

>설계
∙ 유리구조해석
일반사항
(1) 유리구조의 안전성과 안정성 확보를 위하여 6mm이상의 두께 유리를 사용하여야 한다. 설계에 사용하는 유리두께는 제품에서 제시한 공칭두께 대신 최소두께를 사용하여야 한다.
(2) 장기하중에 저항하는 유리구조부재의 경우 접합유리를 사용하여야 하며, 외기와 접하는 유리구조에는 강화유리를 사용하여야 한다.
(3) 유리판의 면적이 2.5 ㎡ 이상이거나 바닥에서 5m 이상 높이 설치되는 유리구조는 강화유리를 사용한 접합유리를 반드시 사용하여야 한다.
(4) 지붕유리구조와 출입이 가능한 캐노피형식의 유리구조, 바닥유리구조 등 중장기하중을 받는 경우 복합접합유리구조를 사용하여 안전성을 증대시켜야 한다. 또한 이러한 구조요소에서는 부분적으로 1개의 유리판 파괴가 후속적으로 나머지 유리판 파괴로 발전하지 않도록 부정정구조로 우발적인 하중에 저항할 수 있는 여유 강도를 확보해야 한다.
(5) 유리구조의 강도검토와 처짐산정을 위한 유리판의 최소두께는 공칭두께보다 다음과 같이 작은 값을 사용하여야 한다.  표4.1-1

난간형 유리구조
(1) 난간 손잡이 구조는 유리판 상부 또는 바닥에 연속 부재를 통해 고정되어야 한다.
(2) 모서리에 위치한 난간 유리구조는 풍하중 압력변화를 고려하여 추가 모멘트 응력을 고려하여 안전성을 확보해야 한다.
(3) 상부 손잡이 레일은 중간 유리판의 파괴가 발생할 경우에도 나머지 유리판에 부착되어 사용자 안전을 확보하여야 한다.
(4) 유리판 하부에 클램프 형의 접합부 폭은 100mm 이상, 두께는 12mm 이상 확보하여야 한다. 볼트형 클램프의 최대간격은 500mm를 초과할 수 없다.
(5) 볼트를 사용하지 않는 클램프는 삽입깊이가 90mm 이상 확보해야 한다.

유리접합
유리재료가 맞대어 인접한 재료의 경도는 유리재료의 경도를 초과하지 않아야 한다.

유리 프레임 구조
(1) 프레임 지지구조는 강도 및 처짐제한을 만족하여야 한다.
(2) 유리판 단부는 최소 1 mm 이상의 깊이로 프레임 틀에 삽입되어 접합재료로 부착되어야 한다.
(3) 유리판은 프레임 접합면의 안쪽으로 6mm 이상 확보한다.
(4) 프레임과 유리판 사이 접합재료의 두께는 5mm 이상 확보한다.
(5) 프레임 틀과 프레임 접합부는 유리판을 통해 전달되는 설계하중에 견딜 수 있어야 한다.

접합재
실란트 재료강도 및 사용 중에 예상되는 하중과 변형에 대해 유리판이 손상을 일으키지 않는 범위의 변형 능력을 확보해야 한다.

볼트접합
(1) 볼트와 유리판 사이에는 직경 50mm 이상 조임판과 개스킷을 설치하여야 한다.
(2) 볼트 접합으로 이루어진 캔틸레버 길이는 볼트접합 사이 경간의 1/4를 초과할 수 없다.
(3) 열응력을 고려한 전형적인 유리판 볼트접합의 허용 면내변형방향은 [그림 4.4-1]과 같다.

물림형 유리지지
(1) 물림접합의 고정부는 유리판재 당 최소 4개 이상 설치하여야 한다.
(2) 물림접합의 고정부 사이 간격은 600mm를 초과할 수 없다.
(3) 각 고정부의 물림길이는 50mm 이상 그리고 물림깊이는 최소 25mm 이상 확보하여야 한다.
(4) 유리판 모서리부터 고정부 중심까지의 길이는 고정부간 길이의 1/4을 초과할 수 없다.

∙ 유리판 접합부 구멍
접합부 구멍 직경과 위치
(1) 유리판 접합부 구멍은 6.4mm 이상 또는 유리판 두께보다 커야 한다. 원형이 아닌 구멍의 모서리는 완곡하게 마감하여야 하며, 내부반경은 최소 유리두께 이상이어야 한다.
(2) 유리판 단부와 구멍의 최소 간격은 6mm 이상 또는 유리판 두께 2배 이상을 확보하여야 한다.
(3) 구멍의 순간격은 10mm 이상 또는 유리두께 2배 이상 유지하여야 한다.
(4) 유리판 구석에 위치한 접합부 구멍의 대각선 단부 간격은 유리두께의 6.5배 이상 확보하여야 한다.

중간막 재료
접합유리 및 복층유리에 사용되는 중간막 재료는 KDS 41 10 10에서 정하는 절차에 따라 설계에서 요구하는 인장강도와 탄성계수 그리고 변형 능력을 만족하여야 한다.