풍하중과 옥외 구조Outdoor Wind Structure

화면 무게가 600kg 남짓인데 왜 기둥과 기초가 이렇게 커지느냐는 질문을 자주 받습니다. 답은 무게가 아니라 바람입니다. 옥외 전광판은 바람 앞에 세운 넓은 판이고, 판이 받는 힘은 아래가 아니라 옆으로 작용합니다.

바람이 미는 힘을 어림해 보면

주차장 입구에 지주형으로 4.8m × 2.88m 화면(960mm 캐비닛 5×3장, 약 13.8㎡)을 세우고, 화면 중심이 지면에서 7m 높이라고 하겠습니다.

1. 자중. 옥외 화면은 대략 ㎡당 4050kg이므로 550690kg입니다. 아래로 누르는 힘입니다.
2. 바람. 풍속 30m/s의 바람이 판에 정면으로 닿으면 물리적으로 ㎡당 55kgf 안팎의 압력이 생깁니다. 13.8㎡면 약 760kgf로 이미 자중보다 큽니다. 압력은 풍속의 제곱으로 늘어서 40m/s가 되면 약 1.8배입니다.
3. 넘어뜨리는 힘. 이 힘이 7m 높이에 걸리므로 기둥 밑동에는 760kgf × 7m ≈ 5,300kgf·m의 회전력이 생깁니다. 기초가 커지는 이유입니다.

이 계산은 감을 잡기 위한 어림입니다. 실제 설계 풍속과 계수는 지역, 높이, 주변 지형, 화면 형상에 따라 설계 기준에서 정해지며 구조 기술자가 산정합니다. 책임 구분은 구조 보강과 설계 책임에 적어 두었습니다.

같은 화면도 자리가 바뀌면 구조가 바뀝니다

• 높이. 바람은 높을수록 셉니다. 2층 외벽과 옥상 위는 같은 면적이라도 요구되는 구조가 다릅니다. 옥상 전광판에서 구조 비중이 큰 까닭입니다.
• 뒤가 열렸는가. 벽에 붙은 화면은 벽이 바람을 막아 주지만, 지주형과 옥상형은 앞뒤 양쪽에서 바람을 맞습니다.
• 모서리와 골바람. 건물 모서리나 건물 사이 통로는 바람이 빨라집니다.
• 구멍 뚫린 화면. 메시 LED는 바람이 일부 빠져나가 유리하지만, 열린 비율만큼 그대로 깎아 계산하지는 않습니다.

구조 기술자에게 넘길 자료

화면 가로·세로·두께, 캐비닛 한 장의 무게와 고정점 위치, 설치 높이, 붙일 곳의 재질(콘크리트·철골·벽돌)을 정리해 전달합니다. 무게 자료는 LED 무게, 벽에 붙이는 경우의 검토는 벽체 하중 검토, 화면을 받치는 틀의 구성은 프레임 구조물을 참고합니다.

벽돌벽이나 외단열 마감 위에는 앵커가 힘을 받지 못하므로 구조체까지 닿는 고정 방법을 따로 설계합니다. 구조물 비용이 화면 비용에 버금가는 현장도 있으니, 예산은 LED 가격 안내에서 구조 항목을 따로 놓고 봅니다.

자주 묻는 질문

옥외 전광판은 비·눈·강풍에 어떻게 대비하나요?

옥외용 제품은 방수·방진 등급을 갖춰 비와 눈을 견디고, 강풍은 화면이 아니라 구조물이 받도록 설계합니다. 화면 면적이 넓을수록 바람을 받는 힘이 커지므로 지역 풍속을 반영한 구조 계산이 필요하며, 이는 구조 기술자의 검토 사항입니다.