지진에 강한 집을 짓자! 설계 방식별 특징 [인포그래픽]

[시선뉴스 박진아] 지진에 대한 불안으로 지내고 있는 대한민국. 더 이상 지진 안전지대가 아니라는 말이 실감되는 요즘, 지진에 강한 집을 짓기 위해 설계 방식에 대한 관심이 높습니다. 설계 방식별 특징을 알아보겠습니다.

우선 흔히 말하는 ‘내진설계’는 세부적으로는 내진(耐震)·면진(免震)·제진(制震) 세 가지로 구분됩니다. 각각 건물의 환경·층수·용도·구조·비용 등에 맞춰 적용되며 특정 방식을 적용해야 한다는 강제 사항은 없습니다.

1) 내진(耐震) 설계방식
: 벽과 기둥 등 구조물 자체를 튼튼하게 지어 충격에 견딜 수 있도록 시공하는 것.
- 미디어를 통해 가장 많이 들을 수 있는 설계 방식인 ‘내진’은 지진이 발생해서 흔들리더라도 금이 가거나 쉽게 무너지지 않도록 건물을 튼튼하게 짓는 방법입니다. 기존에 비해 더 굵은 철근을 이용하고 벽과 바닥을 두껍게 만들어서 어느 정도의 진동 이상은 버틸 수 있게 하는 겁니다.

특히 우리나라의 대부분의 구조물인 아파트의 경우는 하중을 견뎌야 하는 내력벽에 주로 내진과 관련한 보강이 들어갑니다. 한편 기둥 구조의 오피스 빌딩 등에서는 중앙에 위치한 엘리베이터나 비상계단실 등을 둘러싼 벽을 특별히 두껍고 단단하게 만들어 심(코어) 역할을 하도록 설계합니다.

내진설계는 장점은 강진이 발생했을 때 건축물의 완전 붕괴를 방지할 수는 있다는 점입니다. 하지만 단점으로는 건물에 금이 가거나 일정 수준 이상 파손되면 철거가 불가피하며, 건물 내부의 설비들까지 보호하기는 어렵다는 점이 있습니다. 따라서 지진에 건물이 붕괴되지 않더라도 이들 설비 파손으로 인한 손실이 크고, 2차 피해가 발생할 가능성도 있습니다.

2) 면진(免震) 설계방식
: 건물과 지방 사이에 고무 같은 유연한 장치를 삽입해 건물에 전달되는 진동을 완화 시키는 것.
- 내진의 단점을 보완할 수 있는 방식이 바로 면진 설계방식입니다. 쉽게 말 해 내진이 충격을 견디는 구조로 만드는 것이라면 면진은 진동을 흘려버리는 구조입니다. 땅과 건물을 분리시키고 건축물과 땅 사이에 고무 패드 같은 진동 충격 완충장치를 설치해서 진동을 줄이는 겁니다. 즉 땅이 흔들리더라도 건물이 받는 진동은 적기 때문에 손상을 비교적 줄일 수 있는 겁니다.

우리나라의 경우 국내 아파트에서는 면진 설계가 많이 사용되지는 않습니다. 완충장치를 기둥과 땅 사이에 설치해야 하는데 국내 아파트의 대부분은 벽식 구조라 시공이 어렵기 때문입니다.

그러나 우리나라에도 면진 설계가 이루어진 곳이 있는데요. 매립지를 개발한 곳이나 송도나 세종 같이 무른 지반 위에 들어서는 아파트 단지에서 내진 규정을 충족시키기 위해 건물을 기둥식으로 짓고 면진 장치를 설치하곤 합니다. 그러나 면진은 시공이 까다로운 편이라는 단점이 있습니다.

3) 제진(制震) 설계방식
: 건물 안에 진동을 제어하거나 줄이는 장치를 설치하고 때에 따라 반대 방향의 힘을 가해 진동을 상쇄 시키는 것.
- 제진 설계는 건물로 들어오는 진동의 반대 방향으로 힘을 줘 진동 자체를 상쇄시키는 방법입니다. 예컨대 옥상에 건물과 고유 진동 주기가 같은 추를 매달아 놓는 것인데, 지진이 발생하고 건물이 흔들리면 추는 건물과 반대 방향으로 흔들리기 시작하면서 건물이 무너지는 것을 최대한 막는 겁니다.

가장 유명한 제진 설계 사례는 대만의 타이베이101 빌딩으로, 508m 높이의 이 빌딩에는 88층과 92층 사이에 지름 6m, 무게 660t의 강철공이 4개의 줄에 매달려 있습니다. 동조질량감쇄기(TMD)라 불리는 이 장치는 건물이 흔들릴 때 반대 방향으로 이동해 건물이 덜 흔들리도록 합니다. 최근에는 기술이 발전하면서 지진이 났을 때, 주변 계측기를 통해 들어온 지진 데이터가 컴퓨터에 전달되고, 컴퓨터는 진동 주기와 건물의 흔들림을 계산해 건물의 흔들림을 억제시킨다고 합니다.

그러나 제진 설계는 언제 발생할지 모르는 지진에 대비해 대형 컴퓨터와 계측기 같은 설비를 갖추고 지속적으로 유지·보수해야 한다는 단점이 있습니다. 또한 건물에 따라 다르지만 약 10억 원 정도의 고가의 설치비용이 든다는 것도 단점으로 꼽히고 있습니다.