소화수조 내진설계 사례 — 건물 일체형 RC 소방수조의 비구조 내진설계와 별표 2 작성
소화수조 내진설계 사례 — 건물 일체형 RC 소방수조의 비구조 내진설계와 별표 2 작성
안내 — 이 글에 소개된 프로그램은 (주)도화기술이 사내 구조설계 업무에 한정하여 사용하기 위해 자체 제작한 비상용 프로그램입니다.
소화수조 내진설계는 건축물의 비구조 내진설계 가운데 가장 무거운 항목입니다. 물이 수십 톤 담겨 있고, 지진 뒤에도 소화용수를 공급해야 하기 때문입니다. 2026년 3월 개정된 「소방시설의 내진설계 기준」은 수조의 구조안전성을 [별표 2] 검토(확인) 항목으로 제출하도록 정했습니다.
이 글은 (주)도화기술이 2026년 10월 수행한 건물 일체형 철근콘크리트 소화수조의 실제 계산 흐름을 정리한 사례입니다.
1. 대상 수조
| 항목 | 내용 |
|---|---|
| 대상 건물 | 수도권 공장 증축, 지하 1층 · 지상 10층 |
| 수조 위치 | 지하 1층, 건물 기초판 위 |
| 형식 | 철근콘크리트 — 기초 · 상부 슬래브와 일체 타설 |
| 안쪽 치수 | 4.9 × 2.35 m, 높이 7.7 m, 설계 수위 5.5 m |
| 담수량 | 63.3 톤 |
| 벽체 · 기초 | 벽 두께 400 mm (4면), 기초 두께 2,000 mm |
| 설계 계수 | 지진구역 Ⅰ, 지반 S5, SDS 0.46 · SD1 0.36, Ip = 1.5 |
2. 동수압 — 충격 질량과 슬로싱 질량
수조 안의 물은 지진 때 두 가지로 움직입니다. 벽과 함께 움직이는 충격(Impulsive) 질량과 수면이 출렁이는 슬로싱(Convective) 질량입니다. KDS 41 17 00 (§19.6.6) 과 IITK-GSDMA 지침으로 두 질량을 나눴습니다.
| 구분 | 질량 | 주기 | 수평 지진계수 | 밑면 전단력 (X) |
|---|---|---|---|---|
| 충격 | 53.2 t | 0.23 s | 0.21 | 110.3 kN |
| 슬로싱 | 14.9 t | 2.5 s | 0.21 | 31.3 kN |
여기에 수직 지진계수 Cv = 0.12 를 정수압과 자중에 곱해 더했습니다. 별표 2 서식의 설계 지진하중은 정수압 상단 0 · 하단 53.96 kN/m², 지진파면 최대압력 66.95 kN/m² 로 정리됩니다.
3. 3D 쉘 해석
벽 · 바닥 · 지붕을 3D 쉘 2,382 요소로 모델링하고, 단위 하중 여덟 경우를 조합했습니다. 지진은 주방향 100 % + 직교방향 30 % 와 연직 지진을 함께 넣었습니다.
장변 벽의 가운데가 가장 크게 움직이고, 벽 밑동에 휨이 모입니다. 최대 면외 변위는 0.37 mm 입니다.
벽을 펼쳐 수직 휨 · 수평 휨 · 면외 전단 · 변위를 한눈에 확인하고, 벽마다 지배 단면을 골라 배근을 정했습니다.
4. 검토 결과
| 검토 항목 | 작용 / 소요 | 제공 / 한계 | 비 |
|---|---|---|---|
| 벽 수직 휨 (장변) | 77.0 kN·m/m | 280.8 kN·m/m | 0.27 |
| 벽 면외 전단 (장변) | 111.1 kN/m | 244.6 kN/m | 0.45 |
| 벽 균열폭 (수평근) | 0.201 mm | 0.25 mm | 0.80 |
| 벽–기초 다우얼 전단마찰 | 134.2 kN/m | 1,489.5 kN/m | 0.09 |
| 기초 접지압 | 248 kPa | 300 kPa | 0.83 |
| 슬로싱 여유고 | 0.44 m | 2.2 m | 0.20 |
벽 배근은 수직 D16@100 · 수평 D13@200 (양면) 이고, 수밀 구조라 균열폭이 벽 설계를 지배했습니다. 건물 구조설계에는 수조의 연직 하중과 수평 지진력(물 기준 114.7 / 127.6 kN)을 넘겨 함께 반영합니다.
5. 별표 2 수조의 구조안전성 검토(확인) 항목
별표 2는 패널 조립식 수조를 기준으로 짜여 있습니다. 일체형 RC 수조는 항목을 다음과 같이 채웠습니다.
| 별표 2 항목 | 이 사례의 기재 |
|---|---|
| 수조 개요 | 철근콘크리트 · 건물 일체형, 4.9 × 2.35 × 7.7 m, 63.3 톤, 지하 1층 |
| 설계 계수 | 지진구역 Ⅰ, S5, SDS 0.46, Ip 1.5, 수평 0.21, 수직 0.12 |
| 설계 지진하중 | 정수압 상단 0 · 하단 53.96, 지진파면 최대압력 66.95 kN/m² |
| 전체 응력 · 변위 | 응력비 최대 0.83, 변위 0.37 mm |
| 벽체 · 프레임 응력 | 벽마다 지배 비 최대 0.80 |
| 패드 응력 | 벽–기초 접합부와 기초 최소 철근으로 확인, 0.40 |
| 패널 · 연결부 · 앵커 | 일체 타설로 해당 부재 없음 — 사유 기재 |
| 플랜지 변위 | 층간 상대변위로 가요성이음장치 선정 확인 |
자주 묻는 질문
Q. 소화수조도 비구조 내진설계 대상인가요? 네. KDS 41 17 00 은 소화설비처럼 지진 후에도 기능해야 하는 비구조요소에 중요도계수 Ip = 1.5 를 적용하고, 「소방시설의 내진설계 기준」 제3조의2와 제4조가 수조의 기초 · 본체 · 연결부분 확인을 요구합니다.
Q. 건물과 일체로 타설한 RC 수조도 별표 2를 작성하나요? 네. 별표 2의 수조 개요 · 설계 계수 · 설계 지진하중 · 주요 결과를 모두 기재하고, 패널 · 커넥터 · 앵커처럼 부재가 없는 항목은 사유를 적습니다.
Q. 소화수조 내진설계에서 가장 중요한 하중은 무엇인가요? 물의 동수압입니다. 충격 질량과 슬로싱 질량으로 나눠 산정하고, 정수압 · 연직 지진과 함께 벽체에 적용합니다. 슬로싱 높이로 지붕까지의 여유고도 확인합니다.
Q. 배관은 어떻게 검토하나요? 수조와 건물 사이의 층간 상대변위로 가요성이음장치의 변위 용량을 확인합니다 (제4조 제3호).
수조 내진설계의 기본 개념은 소화수조 내진설계: 7가지 핵심 요소, 개정 기준 해설은 일체형 철근콘크리트 소방수조의 내진설계 — 2026년 3월 개정 기준 대응 에서 볼 수 있습니다.
참고 근거
- 소방시설의 내진설계 기준 — 소방청고시 제2026-1호 (2026. 3. 1. 시행), 제3조의2 · 제4조 · [별표 2]. 국가법령정보센터
- KDS 41 17 00 : 2022 건축물 내진설계기준 — 비구조요소 중요도계수, 수조 동수압 (§19.6.6), 층간변위 (§18.2.3).
- 소방시설의 내진설계기준 해설서 (2021. 12.) — 수조의 가동중량 · 동수압 · 슬로싱 · 가요성이음장치 검토 항목.
- (사)한국소방기술사회 내진기술검증위원회, 「수조의 구조안전성 검토(확인) 항목 개정 기준 가이드 자료」 (2026. 2.) — 별표 2 체크리스트 서식과 작성 방법.
- IITK-GSDMA Guidelines for Seismic Design of Liquid Storage Tanks — 충격 · 슬로싱 질량과 동수압 산정.
- KDS 14 20 콘크리트구조 설계기준 — 강도설계, 균열폭, 전단마찰.
그림은 (주)도화기술이 작성한 해당 현장 계산서에서 발췌했습니다.