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기타공학/다른 공학들

우리집은 지진에 얼마나 견딜 수 있을까?


지진 위험도와 내진설계의 이모저모



경주에 리히터 규모 5.8의 지진이 일어나면서, 한반도가 지진의 안전지대가 아니라는 사실은 명확해 졌습니다. 



문제는 규모인데, 이번 지진이 역대 최고라고 하지만 6.0 이상의 지진이 일어나지 않는다는 보장도 없습니다. 언젠가는 더 큰 지진이 덮칠 수 있다는 불안감이 엄습해 옵니다. -_-;;



motioncars.inquirer.net




일단 2013년 소방 방재청이 공개한 한반도 지진 위험도를 보면, 경주 인근의 지진 위험도가 높음을 알 수 있습니다. 경주에서 멀어질수록 위험도 수치가 낮아지는 걸 볼 수 있지요. 제주도는 9까지 떨어져 있음을 확인할 수 있습니다. 



https://www.kistec.or.kr



북한은 평양 근처가 가장 위험하고, 역시 가장 거리가 먼 평안북도 인근의 위험이 낮다고 나와 있습니다. 중간에 낀 경기도는 위험도도 딱 중간 수준이로군요. ㅡ,.ㅡ



자료만 보면 지금 이상의 지진이 일어나긴 어려워 보입니다. 하지만 자료는 자료일 뿐. 지진 연구가 활발한 일본조차 예측이 어려운게 지진인데, 자료를 맹신해서는 안되겠지요.



그렇다면 지진이 일어나면 우리집은 과연 안전 할까요? 안전하다면 과연 어느 정도의 규모까지 지진을 견디어 낼 수 있을까요?



www.thenational.ae




국내 내진설계는 1988년 건축법 시행령에 최초로 도입되었습니다. 따라서 1988년 이전에 지어진 건물들은 지진에 견딜 수 없게 되어 있습니다. 



당시 기준은 6층이상 혹은 연면적 100,000m2 이상 으로, 당시에 지어졌던 건물이라도 6층 이하일 경우 내진설계가 되어있지 않을 확률이 높습니다. 2005년 개정되면서 비로소 기준이 강화되어 3층이상 건축물 연면적 1,000 m2 이상으로 확대되었지요. 



정리해 보면 아래와 같습니다.



1988년 이전 준공 건물들은 무조건 위험.


1988년 이후 준공 6층 이상 건물은 안전, 6층 미만은 위험


2005년 이후 준공 3층 이상 건물은 안전, 3층 미만은 위험



다음으로 견딜 수 있는 지진의 규모입니다. 내진설계의 목적은 



‘지진구역 I, II로 구분하여 재현주기 2,400년 지진(진도 VII)에 견딜 수 있게 내진설계기준을 시행하고 있다.’ 



로 명시되어 있는데요. 여기서의 진도는 리히터 규모가 아닌 메르칼리 진도 입니다. 수정 메르칼리 진도 VII는 우리가 아는 리히터 6 정도의 규모이지요. 




wikifoundry.com



조금 더 구체적으로는



작은규모 지진 : 구조부재 및 비구조부재는 손상 받지 않아야 한다.


중간규모 지진 : 비구조부재의 손상 허용, 구조부재는 손상 받지 않아야 한다.


대규모 지진 : 구조부재와 비구조부재의 손상 허용, 구조물 붕괴로 인한 인명손상은 발생하지 않아야 한다.



따라서 내진설계 기준을 따른다면, 진도 6의 지진에 (규모6이 아닙니다.) 장식재의 파손 정도는 있을지언정 기초가 되는 구조물이 안전해야 한다는 이야기입니다. 



조금 덧붙이자면....내진설계에는 크게 강도증진, 연성증진, 면진, 제진의 방법이 있습니다.



강도증진, 연성증진은 기둥에 보조기둥을 덧댄다고 보면 되고, 면진은 빌딩 내에 스프링을 달아 흔들림을 억제 방법 (Mass damper). 제진은 빌딩을 미끌미끌한 판에 올려 진동을 감소하는 방법입니다. 



huckberry.com


huckberry.com




https://www.youtube.com/watch?v=HjKb3x2YApo




* 공모양의 댐퍼로 유명한 타이페이 101 빌딩의 제진 설계입니다.



일반적으로는 강도/연성 증진 < 면진 < 제진 의 순으로 내진 등급이 높아집니다. 비례해서 전설비용도 증가하고요. 우리나라의 내진 설계는 진도 6 기준이므로 대부분 강도와 연성을 증진하는 쪽으로 되어있을 가능성이 높습니다. (별도 고층빌딩 제외)



https://www.youtube.com/watch?v=WIEjojoSs2I



지진이라는게 다소 복잡한 양상을 보여서 같은 규모의 지진이라도 직하형 지진의 경우 일반 지진보다 더 큰 피해를 준다고 알려져 있습니다. 



일반적으로 지진은 좌우로 흔들리는 걸로 알려져 있지요. 하지만 지진의 진앙이 도심 바로 아래인 경우 건물이 좌우가 아닌 위아래로 흔들리는 일이 발생합니다. 



내진 설계가 좌우 흔들림 기준으로 되어 있다는 이야기가 있습니다만, 찾아본 봐로는 다행히도 지반 조건등 각종 조건에 따라 다른 내진 설계계수를 사용하는 걸로 되어 있습니다. 지반의 액상화에 대비한 설계 기준이 있다고 봐도 되겠지요.



www.ibtimes.co.uk




물론, 대표적인 직하형 지진인 1996년에 있었던 고베 대지진만 봐도 불과 크지않은 7.2의 규모에 6천3백명의 사상자, 피해액이 150조원에 가까운 피해가 있었는데요. 현재의 내진 설계 기준이 이번 5.8 지진 기준으로 문제가 있진 않은지, 세밀히 재검토 할 필요가 있다고는 생각 됩니다.


(최대 6에 가까웠으니 안전율을 높이는 방향도 고려되야 할 겁니다...)




덧글1.


간혹 내진/면진/제진으로 설계 등급을 가르는 내용이 찾아지는데, 건축법 시행령내에는 설계등급이 나누어지지 않은 걸로 확인하였습니다. (내진설계 내에 면진장치, 감쇄장치에 대한 정의가 포함되어 규정되어 있습니다.)



덧글2. 


내진설계 기준을 깊게 파고들어가니 건축물 별로 내진등급을 A-E로 세분화 하여 적용되어 있습니다. 지반 조건, 골조 방식에 따라 설계계수가 다 다르게 나와 있어, 제가 건축법을 통째로 뜯어서 공부하지 않는 이상은 정확하게 정리하기가 어려워 보입니다.



https://www.kistec.or.kr