고정하중 (dead load)
쉽게 풀면
건물 자체의 무게처럼 시간이 지나도 변하지 않는 무게를 말해요. 사람이 짐을 들고 있는 무게(활하중)는 상황에 따라 달라지지만, 사람 자신의 몸무게(고정하중)는 크게 변하지 않는 것과 비슷하다. 콘크리트 슬래브, 벽체, 지붕 마감재처럼 한 번 지어지면 그대로 유지되는 무게가 여기에 해당한다. 건물을 지을 때 쓰인 콘크리트, 철근, 마감재처럼 시간이 지나도 변하지 않는 고정된 무게를 말한다.
왜 중요한가
구조체의 자중과 마감재 등 시간에 따라 변하지 않는 하중을 정확히 산정해야 활하중, 지진하중 등 다른 하중과 조합하여 안전한 구조설계가 가능하기 때문에 모든 구조계산의 기초 자료로 다뤄집니다. 다른 모든 하중 조합의 출발점이 되는 값이라, 초기 산정이 부정확하면 이후의 모든 구조 계산 결과가 함께 어긋난다는 점에서 실무와 연구 모두에서 신중히 다뤄집니다. 리모델링 과정에서 바닥 마감재를 두꺼운 석재로 교체하거나 옥상에 태양광 패널을 추가하는 것처럼 고정하중이 늘어나는 변경은, 기존 구조 설계 시 반영된 여유 하중 범위를 넘어서지 않는지 확인이 필요하다.
핵심 정리
- 고정하중은 구조 부재 자체와 건물에 붙어 있는 마감·설비의 무게에서 오는, 오랫동안 거의 일정한 정적인 하중입니다.
- 활하중은 건물의 사용·점유와 관련되어 크기가 덜 분명하고 변하는 하중으로, 실제 하중에서는 고정/활이 물리적으로 다르지 않고 안전 계산과 해석의 편의를 위해 나눈다고 설명됩니다.
- 건축 기준은 구조물이 사용 중 받을 모든 작용에 안전해야 한다고 요구하고, 하중종류별로 하중 계수를 곱해 설계 강도와 비교합니다. 고정하중은 다른 하중(풍하중, 지진하중)과 조합되는 기준값입니다.
예시로 보기
가상의 예입니다. 두께 0.2 m 철근콘크리트 슬래브의 단위중량을 24 kN/m³로 가정하면(실제 설계에서는 적용 기준의 표 값을 사용), 면적당 자중은 0.2 × 24 = 4.8 kN/m²입니다. 6 m × 5 m 칸이면 4.8 × 30 = 144 kN입니다. 여기에 마감재, 천장, 설비, 칸막이 하중을 면적당 값으로 더해 고정하중으로 삼습니다.
슬래브 두께를 0.25 m로 늘리면 자중은 6.0 kN/m²로 25% 늘고, 그만큼 아래 보·기둥·기초에 전달되는 하중도 커집니다.
자주 하는 오해
| 오해 | 바로잡기 |
|---|---|
| 고정하중은 설계 때 정하면 끝까지 같다. | 마감재 교체, 설비 추가, 칸막이 변경, 시공 중 두께 변경으로 실제 값이 설계값과 달라질 수 있습니다. 리모델링 때 다시 확인합니다. |
| 자중이 곧 고정하중 전부이다. | 구조체 자중에 마감, 설비 배관, 고정 칸막이 등이 더해집니다. |
| 고정하중은 활하중보다 항상 작다. | 건물 용도에 따라 다릅니다. 둘의 크기는 용도와 구조 형식에 따라 달라지므로 일반화할 수 없습니다. |
논문에서는 이렇게 쓰입니다
실제 논문에서
이 용어를 직접 쓴 국내 논문 문장을 아직 수집하지 못했습니다. 수집되는 대로 출처와 함께 싣겠습니다.
예시 문장
아래는 용어의 쓰임을 보여 주려고 만든 예시로, 실제 논문에서 가져온 문장이 아닙니다.
슬래브 두께 증가가 고정하중 증가로 이어지고 이것이 하부 기둥 설계에 영향을 미치는 연쇄 관계를 설명한다.
고정하중을 줄이는 설계 선택이 구조 보강 없이도 기존 건물의 활용도를 높이는 데 활용될 수 있음을 보여주는 사례이다.
조금 더 깊게 보면
고정하중은 활하중과 달리 변동성이 없다고 단정하기 쉬우나, 실제로는 설계 이후 마감재 변경이나 리모델링으로 자중이 증가할 수 있어 여유율을 두고 산정하는 것이 일반적입니다. 고정하중과 활하중을 더한 값에 지진하중이나 풍하중을 조합하는 하중조합 규정이 구조기준마다 마련되어 있어, 고정하중은 언제나 다른 하중과 함께 검토되는 기준값 역할을 합니다. 고정하중은 구조체 자중뿐 아니라 마감재, 설비 배관, 고정 칸막이벽의 무게까지 포함하며, 설계 초기 가정한 마감 두께나 재료가 시공 중 변경되면 실제 고정하중이 설계값과 달라질 수 있다.
주의할 점
고정하중은 구조체 자중뿐 아니라 마감재, 설비 배관, 고정 칸막이 등도 포함되므로 설계 초기 산정치와 실제 시공 결과가 달라지지 않도록 정확히 반영해야 한다.
헷갈리기 쉬운 용어
| 용어 | 한 줄 설명 | 시간에 따른 변화 |
|---|---|---|
| 고정하중 | 구조체, 마감, 고정 설비 등 건물 자체의 무게 | 거의 일정 |
| 활하중 | 사용·점유에 따른 하중(사람, 가구 등) | 변함 |
| 풍하중 | 바람이 구조물에 가하는 하중 | 변함(일시적) |
| 지진하중 | 지진 때 구조물에 생기는 관성력 등 하중 | 변함(일시적) |
참고 문헌
- Hibbeler, R. C. (2015). Structural Analysis. Pearson Education.
- American Society of Civil Engineers (2017). Dead and live loads. In Significant Changes to the Minimum Design Load Provisions of ASCE 7-16 (pp. 11–25). ASCE.
표의 기준값은 위 문헌에 근거한 관례이며, 분야·학술지마다 다른 기준을 쓸 수 있습니다.