파라펫 비구조내진설계 — 지붕 위 벽체의 안전을 확보하는 방법

1. 개요

파라펫(Parapet)은 건축물의 지붕이나 옥상 슬래브 상단 끝부분에서 위로 솟아오른 낮은 벽체를 말합니다. 방수턱 보호, 추락 방지, 외관 마감 등의 역할을 하지만, 지진 발생 시에는 건물 최상부에 위치하여 지진력이 증폭되므로 전도(Overturning)나 탈락(Falling) 위험이 매우 큰 비구조요소(Nonstructural Component)입니다.

실제로 과거 지진 피해 사례를 보면, 파라펫이 외부로 쓰러지면서 보행자나 차량에 피해를 주거나, 내부로 붕괴되어 옥상 방수층을 파손시키는 경우가 빈번했습니다. 이 때문에 「건축물 비구조요소의 내진설계」 기준인 KDS 41 17 00에서는 파라펫을 건축 비구조요소 중 외부 비구조벽체로 분류하고, 반드시 내진설계를 수행하도록 규정하고 있습니다.

2. 파라펫의 비구조요소 분류

KDS 41 17 00에 따르면 파라펫은 건축 비구조요소 중 "외벽과 외벽 패널의 부착물(Appendages and Ornamentations)"에 해당하며, 지붕 위 돌출 벽체로서 **캔틸레버 요소(Cantilevered Element)**에 해당합니다. 「시공자 및 감리자를 위한 비구조요소 내진설계 안내서(2024년판)」에서도 파라펫을 주요 비구조요소로 다루고 있습니다.

비구조요소의 내진설계 적용 여부는 건축물의 내진등급과 비구조요소의 내진 중요도에 의해 결정됩니다. 파라펫은 외부로 탈락 시 인명 피해를 유발할 수 있으므로, 일반적으로 내진설계가 면제되지 않는 요소에 해당합니다.

3. 설계 지진력 산정

비구조요소에 작용하는 수평 지진력(Fp)은 KDS 41 17 00의 등가정적 해석법으로 산정합니다. 핵심 산정 공식은 다음과 같습니다.

Fp = (0.4 × ap × SDS × Wp / Rp) × (1 + 2 × z/h)

여기서 각 변수의 의미는 다음과 같습니다.

• ap (증폭계수, Component Amplification Factor): 비구조요소의 동적 증폭 특성을 반영합니다. 파라펫과 같은 캔틸레버 벽체는 강체(Rigid)에 해당하여 ap = 1.0을 적용합니다.
• SDS (단주기 설계스펙트럼 가속도): 건축물이 위치한 부지의 지반조건에 따라 결정됩니다.
• Wp (비구조요소의 중량): 파라펫 벽체의 자중입니다.
• Rp (반응수정계수, Component Response Modification Factor): 파라펫(외부 비구조벽체)의 경우 Rp = 2.5를 적용합니다.
• z (비구조요소 부착 높이): 파라펫은 건물 최상부에 위치하므로 일반적으로 z = h입니다.
• h (건축물 전체 높이)

파라펫이 건물 최상부(z = h)에 위치할 때, 높이 증폭 계수 (1 + 2z/h) = 3.0이 되어 지진력이 3배로 증폭된다는 점이 중요합니다. 이는 건물 상부로 갈수록 가속도가 커지는 지진 응답 특성을 반영한 것입니다.

또한 Fp에는 상한값과 하한값이 존재합니다.

• 상한값: Fp,max = 1.6 × SDS × Wp
• 하한값: Fp,min = 0.3 × SDS × Wp

4. 설계 시 주요 검토사항

4.1 전도 안정성 검토

파라펫은 기초(지붕 슬래브)에 고정된 캔틸레버 벽체이므로, 수평 지진력에 의한 **전도 모멘트(Overturning Moment)**가 자중에 의한 **안정 모멘트(Stabilizing Moment)**를 초과하지 않는지 확인해야 합니다. 특히 높이가 높고 두께가 얇은 파라펫일수록 전도에 취약합니다.

4.2 앵커 및 정착부 설계

파라펫을 지붕 슬래브 또는 보에 고정하는 앵커(Anchor) 부분은 지진력 전달 경로에서 가장 핵심적인 부위입니다. 앵커 설계 시 고려사항은 다음과 같습니다.

• 인장력(Tension)과 전단력(Shear)의 조합 하중 검토
• 콘크리트 브레이크아웃(Concrete Breakout) 파괴 모드 확인
• 최소 연단거리(Edge Distance) 확보
• 후시공 앵커(Post-installed Anchor) 사용 시 인증 제품 적용

4.3 면외 휨 검토

조적조 또는 콘크리트 블록으로 축조된 파라펫은 면외 방향(Out-of-plane) 수평력에 의한 휨 파괴 여부를 검토해야 합니다. 무근 콘크리트 블록 파라펫의 경우, 높이 제한을 두거나 보강근을 배치하여 휨 저항 성능을 확보해야 합니다.

4.4 시공 및 감리 유의사항

• 파라펫 벽체와 구조체 사이의 **연결 철물(Connector)**이 설계도서대로 시공되었는지 확인
• 조적 파라펫의 경우 충전 모르타르(Grout) 시공 상태 확인
• 앵커 볼트의 매입 깊이, 간격, 연단거리가 기준에 부합하는지 검사
• 방수층과의 간섭이 내진 성능에 영향을 주지 않도록 디테일 처리

5. 파라펫 유형별 내진설계 접근

파라펫은 재료와 구조 형식에 따라 내진설계 접근이 달라집니다.

콘크리트 블록 조적 파라펫은 가장 일반적인 형태입니다. 자중이 크고 취성 파괴 가능성이 있어, 세로 보강근과 가로 수평 보강근을 배치하고 블록 속을 모르타르로 충전하는 것이 필수적입니다. 높이가 과도한 경우에는 중간에 수평 테두리보(Bond Beam)를 설치하여 면외 안정성을 보강합니다.

철근콘크리트 파라펫은 구조체와 일체로 타설되는 경우가 많아 정착 성능이 우수합니다. 다만 시공 이음부(Construction Joint)의 전단 전달 능력을 확인해야 하며, 수축·건조에 의한 균열 제어도 고려해야 합니다.

금속 패널 파라펫은 경량이므로 지진력 자체는 작지만, 패널 고정용 클립(Clip)이나 브래킷(Bracket)의 내진 성능 확인이 필요합니다. 변위 추종 성능(Drift Accommodation)도 검토 대상입니다.

6. 결론

파라펫은 건물 최상부에 위치하여 지진 시 가속도가 크게 증폭되는 비구조요소입니다. 높이 증폭 계수가 최대 3.0에 달하므로, 적절한 내진설계 없이는 전도·탈락 사고로 이어질 수 있습니다. KDS 41 17 00에 따른 설계 지진력 산정, 전도 검토, 앵커 설계, 면외 휨 검토를 체계적으로 수행하는 것이 중요합니다.

도화기술(DOHWA Engineering)은 비구조요소 내진설계 전문 기업으로, 파라펫을 포함한 건축·기계·전기 비구조요소의 내진성능 평가 및 보강 설계를 수행하고 있습니다. 안내서 기반의 체계적인 설계 프로세스와 풍부한 프로젝트 경험으로 안전한 건축 환경을 만들어갑니다.