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[11월호 특집] 02.우리집, 지진에 정말 안전할까?
2016년 11월 1일 (화) 00:00:00 |   지면 발행 ( 2016년 11월호 - 전체 보기 )

THEME 02
우리 집,
지진에 정말 안전할까?


울산시 울주군 한 전원주택 단지에 사는 강 모 씨의 요즘 최대 관심사는 바로 지진이다. 수십번의 여진을 체험하고 있기 때문이다. 과연 집은 괜찮을지 불안하다. 인터넷 등을 찾아봐도 불확실한 정보만 눈에 들어온다. 여기에 얼마 전 태풍 ‘차바’까지 울산지역을 휩쓸며 강풍과 집중호우를 발생시키자 주택 안전에 대한 불안은 더욱 커진 상태. 강 씨는 “정부가 2층 이상 주택에 내진설계 강화하는 쪽으로 법을 강화했지만, 1~2층 주택 거주자는 어쩌란 건지 모르겠다”며 ”저층 건축물의 내진설계에 대한 정보와 관련 보강 방법을 정부가 빨리 알려줬으면 좋겠다”고 불만을 토로했다. 
지진 이후 인터넷에서의 인기 급상승 검색어는 아마도 ‘지진’과 ‘내진’일 것이다. 그만큼 우리 사회에서 내진은 그동안 관심 없었던 분야 중 하나였다. 고층빌딩이나 아파트에서는 내진설계를 한다고 막연히 알고만 있었지, 내진설계에 대한 개념조차 불확실했던 게 사실. 
하지만 경주지진 이후 내진설계에 대한 관심은 가히 폭주 수준이다. 전국 시·군·구청에 ‘우리 집이 내진설계가 돼 있는지 확인해달라’는 문의 전화가 수차례 걸려오는 판국이다. 특히 법령상 내진설계 의무화에서 비껴갔던 1~2층 주택 거주자의 경우, 내진설계와 내진보완에 대한 관심이 뜨겁다. 이에 본지에서는 1~2층 주택의 내진설계와 보완방법 등에 대해 알아봤다.
정부 관계자들이 지난 9월 발생한 지진 피해 지역 현장을 둘러보고 있다.(사진제공: 경상북도청)

01 부산, 진도 6.5 지진 나면 건물 절반 피해

내진설계 관련 법안은 1988년 6층 이상 연면적 10만㎡ 이상 건물에 내진설계 의무화를 한 것이 처음이다. 이후 1995년 5층 이상 1만㎡ 이상으로 강화됐고 2005년 3층 이상 1천㎡ 이상(단, 3~5층 제외)으로, 2009년 3~5층까지 포함하는 것으로 법을 강화했다. 그러다 지난 경주지진 이후 2층 이상 500㎡ 이상의 건축물에는 내진설계를 의무화하도록 법령을 긴급하게 강화하기도 했다.
학계에 따르면, 지진 발생 유형에는 해구海丘형 지진과 직하直下형 지진으로 나눌 수 있다. 해구형 지진은 육지에서 멀리 떨어진 바닷속에 일어나는 지진이며, 직하형 지진은 육지에서 가까운 위치에서 발생해 많은 피해를 입힌다. 대표적인 예로 1995년 1월 일본에서 발생한 고베지진을 들 수 있다.
고베지진 당시 일본의 피해는 엄청났다. 지하 20km 이하에서 발생했다. 지진파 중 속도가 가장 빠른 P파(수직파)가 6km/s 속도로 지표에 도달해 지반이 순간 위로 솟구쳐 바로 낙하했다. 진도 7.2를 기록했다. 지반균열과 함께 고가도로가 붕괴했으며 건물피해만 3천700여 동, 주택피해는 39만 여 동이었으며 사망자 6,432명, 부상자 4만1,531명, 이재민 29만 명이 발생했다. 특히 1~2층 단층 주택의 피해가 커 내진설계 의무화의 불씨를 댕겼다.
전문가들은 이러한 수직형 지진이 우리나라에서 발생할 경우 엄청난 피해를 가져올 것으로 예측한다. 2011년 당시 소방방재청(현 국민안전처)에서 발표한 지진 시나리오에 따르면, 부산 동래구 온천2동 남동쪽 0.59km에 진도 6.5 수직형 지진이 발생할 경우 그 결과는 끔찍하다. 사망만 2,673명, 부상자 3만4,321명에 달할 것이며 건물 붕괴 4,332동, 완파 1만3,374동 등 부산지역 전체 건물의 54%가 피해를 입을 것으로 예상한 것이다.
실제로 경주지진의 피해사례만 봐도 만만치 않다. 알려진 바에 따르면 조적식 구조 건축물의 경우, 수직·경사 균열이 발생했으며 벽체가 탈락하기도 했다. 철근콘크리트 구조 건축물은 구조 형식에 따라 피해는 각각 달랐지만, 주로 벽체와 보, 기둥 균열 등이 파괴됐다. 한옥 등 목구조 건축물은 기와지붕 및 벽체, 마감이 손상됐다. 일각에서는 지난번 경주지진이 조금만 규모가 컸었다면 그 피해는 지금과 비교할 수 없을 만큼 커졌을 것이라는 예측도 조심스레 나오기도 했다.
전문가들은 우리나라도 철저한 내진 설계와 보강, 제도 강화가 필요하다고 입을 모았다.

잠깐!
면진, 제진은 뭔 뜻?
지진을 견디는 방법으로 크게 내진과 면진, 제진이 있다. 내진은 한마디로 지진력을 구조물의 내력으로 버티는 개념이다. 면진은 지진력의 전달을 줄이고 제진은 지진력에 맞대응하는 개념으로 이해하면 쉽다.

● 내진_ 지진에 저항할 수 있도록 건물을 설계해 건물의 붕괴를 막아 인명을 보호하는 것을 의미한다. 보통 면진과 제진을 모두 포함한 용어로 활용한다.
● 면진_ 지진을 면한다는 뜻. 예를 들어 흔들리는 땅이나 건물을 분리해 흔들림의 양을 건물에 덜 전달하는 방법이다. 건물의 바닥에 적층고무나 마찰판 같은 장치를 설치해 구조물의 고유주기를 늘려주는 방법을 취한다. 일반적으로 규모 6 이상의 강진이 많이 발생하는 지역에 적합하다. 우리나라에서는 국가적으로 중요한 시설이나 대형 건물에 적용하고 있는 기술.
● 제진_ 지진 발생 시 그 진동에 맞춰 건물을 적당히 흔들리게 해 에너지를 분산·흡수하는 방법. 지진 강도가 클 경우 건물도 크게 흔들려 또다른 피해가 발생할 수 있다.

In Short

지진, 건물에 어떤 피해 줄까
좌우 상하로 흔들릴 수 있는 지진이 건축물에 주는 피해는 엄청나다. 그렇다면 과연 어떠한 피해가 발생할 수 있을까. 1995년 고베지진을 통해 건축 구조별 피해 상황을 구체적으로 확인해봤다.

콘크리트 구조_전문가들에 따르면 고베지진 당시 콘크리트 건물의 경우 필로티 형식 건물 1층 부분의 피해가 컸던 것으로 확인됐다. 기둥의 주근과 콘크리트 구속용 띠철근이 기준보다 가늘고 간격도 넓어 이러한 피해가 있었던 것으로 보인다. 또한, 중간층 붕괴도 있었다. 적지 않은 수가 시공불량이 원인이었다.
목구조_당시 낡은 기와지붕의 피해와 화재로 인한 파손이 많았다. 하지만 프리패브(공업화 주택)한 주택의 경우 내진설계 기준에 맞춰 도면대로 지어진 경우가 많아 그 피해가 월등히 적었다.
스틸하우스 구조_외장재 등 비구조재의 탈락으로 인한 각종 인명 및 재산상의 피해가 있었다.

02 지진에 강한 건물?!
그렇다면 지진에 강한 건물에는 어떤 것이 있을까? 전문가들은 워낙 건축물은 복잡다단한 과정을 통해 만들어지기 때문에 딱 잘라서 어떠한 형태가 지진에 강하다고 단정할 순 없지만, 간략하게 분류할 수 있다고 봤다. 
일단, 건물의 평면형이 단순할 것. 내진과 내풍, 내구성 측면에서 바람직한 형태다. 특히 장방형은 정방형보다 내진성이 더 좋다. 지진력이 어느 방향으로 가해져도 균등한 힘을 받기 때문이다. 또한, 건물의 네 코너 부분을 기둥과 벽으로 고정해야 하고, 건물 중량을 가볍게 하는 것도 내진상 유리하다. 하지만 전문가들은 아무리 단순한 형태로 집을 만든다고 해도 제대로 된 설계나 시공을 하지 않는다면 지진에 취약할 수밖에 없다고 지적한다. 반대로 내진에 맞게 설계하고 시공한다면 독특한 디자인 형태의 집이라도 지진에 강할 수 있다는 점을 잊지 말자.

내진에 영향을 미치는 요소
● 연약층 건물의 어느 층이 바로 위층보다 더 약한 구조를 말한다. 이 경우 지진 시 지진에너지가 연약층에 집중돼 기둥에 손상을 입혀 구조물 전체에 심각한 악영향을 미친다. 얼핏 보기엔 연약층 위 구조물은 상대적으로 손상이 적지만 결국 무너지게 된다. 
연약층은 다층 구조물의 붕괴 원인 중 하나다. 연약층은 필로티 구조물의 경우 많이 발견된다. 가늘고 긴 기둥과 깊은 보 모듈에 의한 건물을 강조할 경우 위험하다.

● 단주 건물을 지탱하는 기둥의 길이가 짧아진 상태. 예를 들어 창문이 많은 경우 원 기둥의 길이 중 창문이 난 폭만큼만 실제 기둥으로서 기능을 하게 되는데 이를 떠올리면 이해가 쉽다.단주는 지진이 오면 작아진 기둥이 힘을 받기 때문에 X자 형태로 부서지는 현상이 발생한다. 단주가 많은 집이라면, 단주의 수를 늘리거나 전단벽·가새골조를 평면에 설치하는 등의 방법을 취하면 된다.

● 전단벽 지진 등의 진동이 발생할 때 붕괴하거나 붕괴를 예상하는 벽체를 의미한다. 하지만 요즘 지어진 건물의 목적이 파괴를 방지하는 것인만큼, 주로 횡방향 전단력에 저항하기 위해 설계한 것을 전단벽으로 본다.
전단벽은 건물 내 기둥이나 보처럼 다른 구조 요소가 손상을 입기 전에 먼저 저항해야 하기 때문에, 설계 시 평면 상 충분한 길이를 갖춰야 한다. 건물의 기초부터 지붕층 가장 높은 곳까지 연속적으로 연결돼 있어야 한다. 만약 층에 따라 불연속적으로 이어져 있거나 제외된 부분이 있다면 피해가 발생할 수 있다.
지진에 강한 건축물의 조건
● 단단한 지반 위에 건축물을 세워야 한다. 매립지나 성토의 약한 지반은 피하는 것이 좋다. 지반에는 적당한 지정地定 작업을 한다.
● 기초공사는 콘크리트조 줄기초로 시공하는 것이 좋다. 보통의 기초 폭보다 저면을 넓히고 내진성이 좋은 매트기초로 시공한다.
● 건물의 형태는 단순하게 한다. 방은 균등하게 공간을 나누며 벽은 밸런스 좋게 배치한다.
●  건물의 4코너 부분을 직각 벽으로 고정하고 큰 창이나 문, 큰 방도 적게 한다.
● 건물의 강도, 안전과 관련한 비용을 절약하지 않고, 시공 불량을 초래하는 일은 방지한다.
● 완공 후에도 정기적 구조진단과 보수유지관리를 최소 5년 간격으로 시행하도록 한다.

내진보강이란?
지진에 저항하기 위한 건축물의 내진성능이 부족하다고 판단되었을 경우 최소한의 비용으로 예상되는 피해를 최소화하기 위한 방법이다. 내진보강을 위해서는 붕괴 방지, 지진 후의 기능유지, 건축물의 자산가치 보전과 같은 조건을 만족하면서 지진 시에 건축물이 어떻게 움직일 것인가를 명확히 예상한 후 이에 따라 구체적인 보강작업이 이루어져야 한다.
내진보강 방법 먼저 건축물의 내진성능 평가를 통해 목표를 설정하고 목적에 맞는 내진보강 공법을 결정한다. 내진보강 기술은 크게 내력향상, 연성개선, 응답제어 및 입력저감 등 3종류로 구분할 수 있다. 이 외에도 제진보강과 면진보강 방법이 있다.

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태그 : 내진설계 내진 지진 구조설계 경주지진 단독주택 내진보강 면진 제진 목조주택 콘크리트 스틸하우스
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