단위이야기

구조이야기 스물하나,  단위 이야기

구조 설계를 해 오면서 번거로운 것이 있다. 어떻게 보면 번거롭다 하기 보다는 구조 설계자로써는 중요한 경험적 요소를 혼돈 시키는 것이 되겠다. 정부가 2001년 7월무터 국내에서 쓰이는 단위를 SI Unit를 사용하도록 강력하게 추진할 예정이다. 그러나 현실에 바로 적용하여 사용하기에는 많은 문제점이 있다. 건축에 몸 담고 구조물을 설계하는 구조설계자로써는 대단히 심각한 일이 아닐 수 없다. 예를 들어 1 ton이라고 하면 대략 어느정도의 무게를 가진 물체인지를 예상 할 수 있지만 1kip라든가 1KN이라고 하면 이러한 단위를 사용하지 않았던 사람들은 혼돈이 있게 될 수밖에 없다. 거기에 덧붙여서 구조계에서도 당분간 커다란 혼란이 예상 된다. 1999년에 건축과 토목에서 사용 해 왔던 콘크리트 설계기준이 통합 되었으며, 지금은 콘크리트 학회에서 개정 작업 중에 있다. 이 콘크리트 설계기준도 개정작업을 완료 하기 위한 예정 했던 기간보다 연장 되었다. 커다란 이유 중에 하나가 SI UNIT(The International System of Units)로  모든 단위를 고쳐야 하기 때문이다.  따라서 앞으로는 모든 구조 설계 기준이 SI 단위로 바뀌어 져야 하고 거기에 따라서 구조 설계도 SI 단위로 설계 되어 져야 한다.

그럼 SI UNIT에 대해 정리 해 보기로 하자. 1) SI는 원래 프랑스의 Systéme International de Unités의 앞자를 따서 SI units로 사용 되어 왔으며 세계적으로 통용 되고 있다. 2) SI 단위는 길이의 양(quantities of length), 시간(time),질량(mass)에 의존하므로 구조 설계자들은 당연히 길이와 시간 ,질량,그리도 중력 가속도 등을 고려 해야 한다. 3) 질량(mass)은 물질의 양으로써 kg으로 표시한다. 4) 질량(mass)은 어디에서나 같으나,중량(weight)은 해발에 따라 다르다.(gravitational acceleration 때문에) 5) 구조에서의 중량(weight)은, 즉 힘 또는 하중(force) 이며 ,이것은 질량(mass)과 gravity의 곱으로 생각 할 수 있다. 6) weight 단위 = mass density = mass * g (9.8m/s2) 7) 따라서 구조 설계에서는 force 단위를 사용해야 한다.  force 단위 = Newton (N) , 1N = one kilogram mass * meter/second2 ,즉 F=ma 이다. 8) 구조에서 많이 쓰이는 단위 - 하중 집중 하중 = loads = force = Newton(N) = KN = MN 등분포 하중 = loads = KN/M2 또는 KN/M - strength , stress 는 pascal 로 표시  P =KPa =MPa 1 pascal = Newton/mm2 = N/mm2 - concrete strength와 reinforcement strength는 MPa 로 표시한다. - 길이는 mm 또는 M 로 표시한다. 구조 설계에서의 길이는 경간이나 층고등은 M를 많이 사용하며 단면성능, 도면 치수, 단면적등은 mm를 많이 사용한다. - moment는 KN*M를 사용한다.

기존 UNIT SI UNIT 비고 하중 집중하중 1 kg 9.807 N   1 ton 9.807 KN 등분포하중 1 kg/m 9.807 N/m   1 ton/m 9.807 KN/m 면적당하중 1 kg/m2 9.807 N/m2   1 ton/m2 9.807 KN/m2 모멘트 1 kg·m 9.807 N/m2   1 ton·m 9.807 KN/m2 응력강도 등 1 kg/cm2 98070 Pa = 98 Kpa 1 Pa=1N/mm2 1 ton/ccm2 98070 Pa = 98 MPa

이제 학교에서도 사회에서도 SI 단위로 써야 하는 것은 피할 수 없게 되었다. 그렇다면 능숙하도록 자꾸 써 볼 수 밖에 다른 방도는 없는 것 같다.