소방설비 내진설계 기준 마련에 관한 연구 소 방 방 재 청

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1 National Emergency Management Agency 최 종 보 고 서 정책연구사업 소방시설 내진설계 기준 마련 에 관한 연구 주관연구기관 / 호 서 대 학 교 R&D Report 소 방 방 재 청

2 소방설비 내진설계 기준 마련에 관한 연구 소 방 방 재 청

3 제 출 문 소방방재청장 귀하 본 보고서를 소방설비 내진설계 기준 마련에 관한 연구 의 최종보고서로 제출합니다 주관 연구 기관 : 호서대학교 산 학 협 력 단 강 일 구 총괄연구책임자 / 권영진, 호서대학교 소방방재학과 교수 참여연구원 / 한병찬 에이엠에스엔지니어링 기술이사, 공박 / 김재환 에이엠에스엔지니어링 기술이사, 공박 / 여용주 유탑엔지니어링 기술연구소장, 소방기술사 / 김학중 대경기술단 이사, 소방기술사 연구보조원 / 이재영 호서대학교 소방방재학과 대학원 석사과정 / 신이철 호서대학교 소방방재학과 / 서동구 호서대학교 소방방재학과 / 신현승 호서대학교 소방방재학과 / 정수철 호서대학교 소방방재학과 / 이우윤 호서대학교 소방방재학과

4 요 약 문 I. 제 목 소방설비 내진설계 기준 마련에 관한 연구 II. 연구의 목적 및 필요성 최근 수년간 세계적으로 대형지진이 빈번히 발생하여 큰 인명 및 재산피해가 발생하 고 있어 국내에서도 지진의 위험성에 관한 관심이 증대하고 있다. 한국을 포함한 한반 도는 주변 국가에 비하여 비교적 지진에 안전한 것이라고 볼 수 있으나, 한국의 지진기 록을 살펴보면 현재는 지진학적으로 발생빈도가 낮은 휴지기에 속하며, 한반도 내에 다 수 분포하고 있는 활성단층에서의 지진 발생 가능성이 상존한다는 것을 알 수 있다. 특히 적은 규모의 지진이 발생하여 구조물이 붕괴되지는 않더라도 소방시설이 지진 에 의해 선 파손되어 기능을 상실한다면, 건물내의 전기 및 가스시설의 파손 또는 기타 여러 요인으로 인하여 화재가 발생하는 경우에 화재의 진압이 원활치 못해 많은 인적 물적 피해를 더할 수 있음은 자명하다. 실제 지진피해의 분석으로부터, 지진 시 누전이 나 가스 누출로 인한 화재 때문에 그 피해의 정도가 상당히 심각했던 사례가 매우 많 다. 그 예로써 1906년 미국 샌프란시스코 지진(약 700명 사망)의 경우를 보면, 지진피 해 중에서 약 90% 정도가 화재로 인한 것이었으며, 1995년의 일본 고베지진에서도 시 의 중심지역 곳곳에 대규모 화재로 인한 인명 및 재산 피해가 적지 않았다. 대형 건물 에 화재가 발생하는 경우 그 인명피해가 특히 심각하다는 사실은 국내에서도 과거 대 연각 호텔 화재사고 등 다수의 건물화재를 겪는 동안 이미 경험한 사실이다. 그러므로 이와 같은 지진 시 화재에 의한 2차 피해를 줄이려면 화재발생시 소화능력을 보유 유 지시키는 것이 중요하다고 할 수 있다. 국내에서도 1995년 일본 효고현 남부지진(고베 지진) 발생 이후 지진에 대한 국민적 관심의 증가와 함께 정부 및 학계 주도의 관련연구를 강화하고 내진 대책을 수립하여 왔으며, 1998년부터 5개년 계획으로 시설물에 대한 내진 실태조사 를 착수하여 전 국 단위의 지진 대책 방안을 마련하고 있다. 이러한 추세로 볼 때, 종합적인 방재대책 의 차원에서 지진 시 피해를 최소화하기 위하여, 발생 가능성이 있는 화재를 조기 진압 하기 위한 소방관련 시설물의 내진설계 및 기준안 정립을 추진해야 할 상황에 있다고 할 수 있다. - i -

5 III. 연구의 내용 및 범위 소방설비의 내진개념이란 내진성능이 향상된 소방설비는 지진재해 시 피해가 발생 하지 않거나, 피해가 일부 발생하더라도 기능을 수행할 수 있다 는 것이다. 이러한 기 능수행 능력은 지진에 의해 수반되는 화재로부터 건물과 인명을 보호하고, 이를 통하여 대응 및 회복 시간을 단축시키며 종국적으로 도시 전체의 복구 기간을 단축할 수 있게 된다. 미국, 일본 등 선진외국의 경우 오래전부터 건물의 내진설계는 물론, 소방시설이 나 설비에 대하여 내진조치를 의무화하여 지진 발생 시 화재 피해에 대비하도록 대응 하고 있다. 이들 선진외국은 지진 시 소방설비 및 배관의 건전성을 유지하기 위한 방법 들을 제시함으로써 건물의 과도한 변형을 흡수할 수 있도록 유도하고 있으며, 특히 미 국의 경우에는 해당지역의 지진발생 규모나 빈도에 따라 의무 이행의 정도를 달리하고 있다. 국내에서도 몇 년 전부터 주요 산업시설물들의 내진설계 필요성에 대한 의식과 함께 기준 마련 및 법제화 등의 제도화가 진행되고 있다. 그러나 아직까지 소방관련 시 설 및 설비에 관한 내진설계 규정이나 기준이 마련되어 있지 않은 실정이다. 따라서 소 방설비의 내진설계기준을 도출하고 이를 의무화하기 위한 적절한 방안의 마련이 시급 한 상황이며, 소방시설을 포함한 설비에 대한 지진대책 및 내진설계지침 가이드라인(매 뉴얼) 정립을 통하여 실질적인 설계가 반영되어야 할 것으로 판단된다. 그러므로 본 연 구는 국외의 소방시설에 대한 지진대책을 검토하고 국내실정에 맞는 적정한 소방시설 의 내진설계 방안을 제시하는 것으로 목적으로 한다. 연구의 범위는 다음과 같다. 국내 외지진 발생현황과 발생추이 및 국내 지진발생 전망에 관한 분석 국외 지진 시 소방시설의 피해 현황 및 시사점 도출 국내외 주요 산업시설의 내진설계 분석과 현황(미국 및 일본을 중심으로) 선지외국의 소방시설 내진설계 사례분석(적용범위, 제도분석) 소방시설의 내진설계 기준(안) 작성 소방시설의 내진해석(시뮬레이션) 및 내진설계 가이드라인 제시 IV. 연구 결과 지진 시 동반 발생 가능성이 많은 화재를 조기 진압하기 위한 소방관련 시설물의 내 진설계 및 기준안 정립을 추진해야 할 시급한 사항에서, 국외의 소방시설에 대한 지진 - ii -

6 대책을 검토하고 국내실정에 맞는 적정한 소방시설의 내진설계 방안을 제시하는 것으 로 목적으로 한 본 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1) 한반도의 지진발생 추이에 대하여 한반도 주변의 지각운동에 대한 분석결과, 한반도는 지진에너지의 발생에 관련된 지 각운동이 균형을 이루고 있어, 대규모의 지진 발생 가능성은 낮은 것으로 판단되었으 나, 한반도 내에 다수 분포하는 활성단층대에 의한 지진의 가능성은 항상 상존하고 있 기 때문에 지진에 관하여 안전한 지역이라고 할 수 없으며, 과거의 역사적 문헌사례 및 최근의 발생빈도 분석결과로부터 지진에 대한 종합적인 대책이 시급하다고 할 수 있다. 2) 한반도내 지진발생 가능성이 높은 지역의 분석 한반도에 있어 지진이 발생한다면 내륙형 지진으로 단층의 존재와 관련성이 많은 것 으로 파악되며 가능성이 큰 지역은 다음과 같다. 평안남도 남부와 황해도 북부일대 경기도 서부의 경기만 해상일대 충청 서해안에서 울산을 잇는 중남부 내륙지역일대 동해안 지역일대 특히 경기도 서부의 경기만 해상일대에서 지진이 발생하는 경우에는 대부분의 대도시 에 심각한 피해를 일으킬 것으로 판단되어 이에 대한 다양한 형태의 대응이 필요하다. 3) 지진 시 발생하는 화재의 원인 및 내진대책의 방향에 대하여 과거 도시지역에의 대규모 화재에서는 목조밀집지역의 시가지 화재가 큰 문제가 되 었다고 할 수 있으나, 최근에는 지진에 있어서 중고층 이상 건물의 발화, 상층에의 연 소화재가 새로운 위험요인이 되고 있다. 또한 미국 및 일본에서는 이러한 상황을 인식 하여 관련 관청을 중심으로 지진이 예상되는 해당지역에 있어 소방설비의 내진피해조 사를 관계소방기관에 의뢰하여 이에 대한 조치를 수립하고 있는 있어 이에 대한 시사 점이 크다고 할 수 있다. 4) 지진피해 사례를 통해 본 소방시설의 피해에 대하여 지진피해에 대한 각국의 소방시설 피해분석결과는 다음과 같다. 소화기(소화기에 대한 현저한 피해사례는 없음) - iii -

7 실내 소화전 설비(소화전 계통, 배관계통, 가압송수장치, 수원, 제어반 등의 피해) - 소화전 계통(소화전 박스의 변형이나, 진동에 의한 호스 산란, 밸브 개폐 불량) - 배관계통(파손, 변형 손상, 상이한 흔들림에 의한 차이, 플랜지 이음 파손 등) - 가압송수장치(자동급수장치의 손상이나 설치대의 이동) - 수원(수조의 균열이나 후드의 손상) - 제어반 등(기동회로 및 표시회로의 단선, 표시등의 파손 등) 스프링클러 설비(헤드, 배관계통, 가압송수장치, 수원 등) - 헤드(파손 손상(가장 많음), 천정재나, 기기, 방화벽과의 충돌로 인한 피해) - 배관(배관파손, 배관의 변형 손상, 배관 하부 지지부의 손상 등) - 가압송수장치(실내소화전 설비와 동일) - 수원(수조의 균열) 물분무, 포소화설비 등(헤드와 배관계통의 피해가 많음) - 헤드(감지배관의 파손) - 배관(배관의 파손, 배관의 변형 손상, 플랜지부에서의 균열) 이산화탄소, 파론, 분말 등(방출구, 배관계통, 실린더, 제어반의 피해) - 방출구(감지 헤드의 파손) - 배관계통(벽, 천정의 피해가 배관계통에 피해를 입힘. 배관의 균열 손상) - 실린더(실린더의 전도, 밸브의 손상) - 제어반(손상) 자동화재경보(감지기, 배선관계, 수신기관 등의 피해) - 감시기(파수에 의한 발보, 천정낙하에 동반한 낙하, 취수구 부분의 파손 등) - 배선관계(천정 등의 손상에 의해 배선이 단선이나 절연 불량) - 수신기관(벽, 천정의 손상에 의해 낙하 기능불량 전도 등) 5) 지진피해 사례를 통해 본 소방설비 관련 내진조치 방향에 대하여 배관 덕트의 접속에 있어서는 기기의 이동 진동을 가능한 방지한다. - iv -

8 중요한 기기는 가능한 콘크리트 기초에 고정하는 것으로 한다. 또한 방진장치 부착 의 경우, 기초위의 기기 등에 대하여, 진동에 의한 변위를 예상할 수 있는 경우는 상정한 변위량에 대처할 수 있는 조치나 진동을 방지하는 방안을 강구한다. 주관에서 지관으로 분기하는 경우 분기부에서 고정개소까지의 지관, 건축물 신축이 음부를 관통하는 배관이나 덕트, 건축물 도입부 등의 배관에 있어서는 배관자체의 변위를 흡수할 수 있도록, 충분한 유연성을 갖는 변위흡수 관이음을 설치한다. 건축물 신축이음부를 배관이나 덕트가 횡단하는 경우에는 가능한 지반이나 건축물 의 낮은 위치에 설치하도록 한다. 매달린 배관 덕트는 가능한 상층슬래브에 근접한 위치에 설치한다. 즉, 배관 덕트의 매달린 아래 지지재의 길이가 가능한 짧도록 한다. 매달린 지지재의 길이가 긴 경우에는, 배관 덕트의 지지재의 과도한 진동을 방지하 도록 브레이스를 설치한다. 배관도상에 설치하는 변전설비 등의 중량이 큰 것은 단독으로 견고하게 지지한다. 덕트 자체는 강성이 작으므로, 지진시의 입력에 대응하여 발생하는 응력에 저항할 수 없으므로, 덕트의 지지철물이나 행거의 강도는 덕트 및 보온재의 자중을 충분 히 지지하도록 한다. 입상관은 배관자체에 있는 이음과의 조합에 의해 층간변형각에 대처할 수 있는 재 료로 이루어진 이음을 사용한다. 천정이 없는 주차장 등에 설치하는 스프링클러 헤드는 근처의 보 벽에 부딪혀 오작 동하지 않도록 배관 말단부를 고정한다. 스프링클러로 매달린 배관 등 건축 2차 부재와의 조합에 의해 이루어지는 배관은, 건축 2차 부재의 영향을 받지 않도록 변위흡수관 이음(플렉시블 관 등)을 사용한 다. 제연구는 천정에, 박스 및 덕트는 상층슬래브에 각각 고정하여, 박스와 제연구를 변위흡수가 가능하도록 접속한다. 또한 기기에 제연구 낙하방지용 기기를 부착한 다. 옥상 가로배관의 설치대의 기초는, 표준지지간격의 3배 이내에, 1개소는 구체 일체 - v -

9 형의 방수입상 기초로 하며, 콘크리트에 매입하여 철근과 견고히 정착한다. 경량인 경우에는 방수층의 손상을 고려하여 콘크리트에 매입 앵커로 기초한다. 취약지반에 배관하는 경우에는 지반의 부등침하가 예상되기 때문에 충분한 지반계 량을 행한다. 배관을 건물의 지하벽 혹은 지중에 지지하는 등의 고려를 확대한다. 6) 소방서실 내진설계 기준의 적용범위에 대하여 소방시설에 대한 내진설계를 적용해야 할 구조물은 기본적으로, 소방시설의 내진설계 가 필요하다고 판단되는 구조물을 대상으로 한다. 다만 다음과 같은 조건을 갖는 경우 에는 내진조치를 제외할 수 있다. 건축구조설계기준(KBC 2005)에서 규정하고 있는 내진설계 범주 A', 'B', 'C'의 구 조물에 설치되는 경우 건축구조설계기준(KBC 2005)에서 규정하고 있는 내진설계 범주 D'에 있어서 내 진등급이 'I' 및 'II' 범위의 구조물에 설치되는 경우 7) 소방시설 내진설계 기준에 대하여 제시된 소방시설 내진설계 기준(안)은 소방시설 중, 옥내외 소화전 설비, 스프링클러 설비, 방화수조, 가압송수장치, 자동경보기, 제연설비 등을 대상으로 하고 있으며, 특 히 소방설비 내에 설치되는 배관에 대한 내진기준을 중심으로 하였다. 또한 본 기준을 적용하는 경우의 내진해석 및 내진설계 예제를 기술하였다. V. 연구결과의 활용계획 본 연구결과는 국내 소방시설의 내진설계 필요성에 관한 분석 및 내진설계의 범위 결정, 그리고 대상 시설별 내진조치의 방향을 분석한 결과로써 연구결과는 다음과 같은 분야에 활용될 수 있다. 지진발생과 화재의 연관성 및 피해유형에 대한 분석 자료로 활용 지진발생 시 소방설비에 대한 기기별, 설비별 피해현황 분석에 대한 기초자료로 활용 소방설비별 내진설계 기준안 작성 시 기초자료로 활용 소방설비의 내진해석 및 설계에 대한 연구 분야 설정 자료로 활용 - vi -

10 목 차 제 1장 서 론 연구의 배경 및 목적 연구의 배경 연구의 목적 국내외 현황 미국의 소방시설 관련 내진기준 체계 일본의 소방시설 관련 내진기준 체계 한국의 소방시설 관련 내진기준 체계 6 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 일반사항 지진발생의 원인 및 규모 지진현상의 이해 지진의 요소 지진파의 종류 지진의 분류 방법 국외 지진활동 및 피해 사례 세계의 지역별 지진활동 세계의 대표적인 지진규모와 피해 사례 한국의 지진피해 및 발생추이 전망 한반도의 지형 및 지진활동 개요 역사기록으로 살펴본 한반도의 지진활동 최근의 지진규모와 피해현황 한반도의 지진에 대한 안전성 분석 한반도의 지진발생 가능성 추이 전망 확률론적 지진재해도 예측 34 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 일반사항 지진과 화재 지진과 발화의 원인 연소와 진화 40 - vii -

11 3.1.4 연소를 방지하기위한 최근의 이슈 미국에 있어서 지진에 의한 소방시설의 피해 캘리포니아 로마프리에타(Loma Prieta) 지진 캘리포니아 로스릿지(Northridge) 지진 일본에 있어서 지진에 의한 소방시설의 피해 미야기현( 宮 城 縣 ) 지진 쿠시로( 釧 路 ) 지진 훗가이도( 北 海 道 東 方 ) 지진 산리쿠해( 三 陸 ) 지진 효고현 남부( 兵 庫 縣 南 部 )지진 니가타현 나카고에( 新 潟 県 中 越 ) 지진 소방시설별 피해현황 분석 일반사항 소방시설 별 피해현황 분석 현저한 피해사례 피해를 입은 소방설비에 의해 발생하는 2차 피해 사례 84 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 일반사항 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 내진해석 개요 설계 지진입력 운동 내진해석 모델링 기법 내진해석 방법 및 해석결과의 활용 검증시험 또는 조치에 의한 방법 미국의 소방설비 관련 내진기준 미국 소화설비의 내진설계 기준현황 소방설비 관련 적용기준 분석 스프링클러 설비관련 내진기준(NFPA 13) 분석 일본의 소방설비 관련 내진기준 일본 소화설비의 내진설계 기준현황 소방설비 관련 적용기준(건축설비 내진설계 시공지침)의 분석 위험물 시설의 소화설비 내진대책에 관한 운용현황 국내 설비시설 관련 내진기준 일반사항 viii -

12 4.5.2 건축, 기계 및 전기 설비 내진설계 세부기술기준 분석(KBC 2005) 공작물의 내진설계 세부기술기준 분석(KBC 2005) 배관의 정적 내진해석 방법 163 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 일반사항 내진설계 기준안 작성 방안 검토 방안 1 : 외국의 소방기준을 참조하는 방안 방안 2 : 국내 타산업설비를 참조하는 방안 기준(안) 작성 방안의 비교 내진설계 기준에 대한 적용범위 결정 미국의 소방설비 내진기준에 관한 적용 범위 국내 소방설비 내진기준에 관한 적용 범위 소방시설의 내진조치에 관한 고찰 소화설비 관련 내진조치 방향 경보설비 관련 내진조치 방향 소방시설의 내진설계 기준(안) 181 제 6장 소방설비 내진설계 기준의 적용 예 일반사항 내진해석 적용 예 동적해석에 의한 내진해석 예 등가정해석에 의한 FH 의 계산 예 내진설계 적용 예 입방형 물탱크의 내진설계 예 자가 발전기 설비의 내진설계 예 227 제 7장 종합결론 231 참고문헌 235 부록 237 부록 A 한반도의 지진발생 자료 (1979~2007) 237 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 254 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여 ix -

13 표 목 차 표 본 연구의 목표 4 표 일본 기상청의 진도 기준(JMA) 1 표 북미지역 기상청의 진도 기준(MM) 12 표 세계의 대표적인 지진 규모와 피해(사망 100명 이상) 19 표 한반도 역사지진의 진도(MMI)별 빈도수 2 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사 25 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 26 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 27 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 28 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 29 표 년 이후 지진계에 의한 한반도 계측기록 건수(출전 : 기상청) 33 표 캘리포니아 로스릿지(Northridge) 지진 시 소방설비별 피해상황 46 표 건축설비의 종류별 피해상황 49 표 소방용설비의 피해상황 50 표 수계통 소화설비 및 관련 전기설비의 피해상황 51 표 소방용설비의 설치상황(쿠시로시 소방본부 관할 내) 53 표 소방용설비의 피해건수(쿠시로시 소방본부 관할 내) 54 표 훗가이도 지진에 의한 쿠시로 시내 소방용설비의 피해상황 58 표 개별피해사례 58 표 지진에 의해 발생한 화재를 스프링클러가 자동 소화시킨 사례 개요 60 표 하치노헤 시내 스프링클러 설비의 건물피해 동수 및 피해개소 61 표 a 산리쿠해 지진에 있어서 스프링클러 설비의 피해 건물 일람 63 표 (a) 소방용 설비의 기기별 피해상황(옥내소화전) 67 표 (b) 소방용 설비의 기기별 피해상황(옥외소화전) 68 표 (c) 소방용 설비의 기기별 피해상황(스프링클러 설비) 69 표 (d) 소방용 설비의 기기별 피해상황(포소화설비) 70 표 니가타현 나카고에 지진 시 소방설비별 피해상황 73 표 일본 각 지진에 의한 소방시설의 부위별 피해현황 76 표 일본 각 지진에 이한 소방시설의 부위별 피해현황(계속) 77 표 구조 감쇠값 예 (미국 원자력 규제위원회 규제지침 1.61) 91 표 층응답스팩트럼에 적용되는 진동수 간격 100 표 ~80년대의 주요지진(미국) 13 표 소방설비의 내진설계를 위한 적용 기준 x -

14 표 국부진도법에 의한 건축설비 기기의 설계용 표준진도 125 표 설비기기의 응답배율 126 표 수조의 응답배율 126 표 수조의 용도계수 126 표 건축물의 동적해석이 이루어진 경우의 설계용 수평진도 127 표 건축물 도입부의 전기배선 예(2) 134 표 내진지지의 적용 137 표 4.4.8a 가로강관의 표준지지간격의 예 138 표 4.4.8b 가로강관의 표준지지간격의 예 138 표 4.4.9a 배관의 내진지지방법의 종류(1) 139 표 4.4.9b 배관의 내진지지방법의 종류(2) 140 표 4.4.9c 배관의 내진지지방법의 종류(3) 141 표 4.4.9d 배관의 내진지지방법의 종류(4) 142 표 a 수직배관의 내진지지간격 범위 예 강관 145 표 b 수직배관의 내진지지간격 범위 예 동관 145 표 a 내진지지방법의 종류(1) 146 표 b 내진지지방법의 종류(2) 147 표 건축 비구조요소의 종류 및 Fp, Rp 158 표 기계 및 전기 비구조요소의 종류 및 F, p R 159 p 표 공작물의 설계계수 161 표 공작물의 중요도계수( IE )와 내진등급의 분류 161 표 부지특성에 따른 하중계수 Kh 의 값 162 표 최소 지지하중 계수 164 표 소방설비 내진기준 설정방안의 비교 167 표 미국의 소방설비 내진기준 적용범위 168 표 설계스펙트럼 가속도와 내진등급에 따른 내진설계 범주 결정(IBC 2000) 168 표 국내의 소방설비 내진기준 적용범위 169 표 설계스펙트럼 가속도와 내진등급에 따른 내진설계 범주 결정(KBC 2005) 170 표 KBC 2005(구조물 내진설계규준)규정 구조물의 내진등급 170 표 지반조건을 고려한 내진등급에 따른 내진설계 범위(KBC 2005) 171 표 소방설비 내진기준 적용범위(안) 171 표 소방설비의 내진조치 일람 177 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 178 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 179 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 180 표 대상구조물의 고유진동수 xi -

15 그 림 목 차 그림 지진발생시 소방시설의 내진개념 3 그림 판구조론 및 주요 지진의 진앙지 분포 9 그림 진원시, 진원, 진앙 및 단층의 개념 10 그림 지진파의 종류 및 진행방향 13 그림 한반도 주변의 지각 구조 및 과거 한반도 지진활동 분포도 23 그림 한반도의 최근 지진 발생 빈도 추이 32 그림 지진재해지도(건설교통부 1997) 35 그림 지진재해지도(건설교통부 1997)(계속) 36 그림 년 관동지진에 의한 동경의 화재 지역 37 그림 지진화재 진화의 요인분석 41 그림 캘리포니아 로마 프리에타 지진의 진도 분포 43 그림 로스릿지 지진의 진원 및 피해 현황 44 그림 미야기현 지진의 진원지 및 진도 분포 48 그림 쿠시로 지진의 진원지 및 규모 분포 52 그림 소방용 설비의 피해 발생율(%) 54 그림 소방용 설비의 피해형태별 건수 55 그림 훗가이도 연안 지진에 있어서의 규모와 플레이트 대 57 그림 산리쿠 해안 지진의 본진과 여진( )의 진앙위치 59 그림 효고현 남부 지진의 진앙위치 및 고베시를 가로지르는 단층 65 그림 소방설비의 손상유무 66 그림 니가타현 나카고에 지진의 진원(내륙형 지진의 예) 72 그림 니가타현 나카고에 지진의 진원(내륙형 지진의 예) 74 그림 소화전 설비관련 파손사례 예 78 그림 스프링클러 설비관련 파손사례 예 80 그림 포소화설비관련 파손사례 예 80 그림 이산화탄소 소화설비 파손사례 예 81 그림 파론 소화설비 파손사례 예 81 그림 내진해석의 개념과 설배의 내진해석 과정 86 그림 지반조건별 설계응답스펙트럼의 예(KBC 2005) 88 그림 인공지진 시간이력의 형태 89 - xii -

16 그림 층응답스펙트럼의 예 101 그림 설계 층응답스펙트럼의 예 102 그림 PVRC 층응답스펙트럼의 예 102 그림 미국의 가속도 에 대한 지진구역 설정 114 그림 수직도관에 있어 가요성 커플링 상세 및 설치 예 117 그림 내진분리 장치 설치 예 118 그림 벽을 통과하는 배관의 이격 홀 119 그림 내진 브레이스 상세 및 설치 예 121 그림 지진지역계수 Z 125 그림 4.4.2(a) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(1) 129 그림 4.4.2(b) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(2) 130 그림 4.4.2(c) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(3) 130 그림 4.4.2(d) 건축물 신축이음부를 통과하는 전기배선 예(2) 131 그림 4.4.3(a) 건축물 도입부의 배관 예(1) 132 그림 4.4.3(b) 건축물 도입부의 배관 예(2) 133 그림 4.4.3(c) 건축물 도입부의 배관 예(3) 133 그림 4.4.3(d) 건축물 도입부의 전기배선 예(1) 134 그림 4.4.4(d) 면진건축물 도입부의 배관 예(1) 135 그림 4.4.4(b) 면진 건축물 도입부의 전기배선 예 136 그림 전기배선의 내진지지 적용제외 138 그림 배관 도중에 집중하중이 있는 경우의 지지방법 예 143 그림 분기부의 배관, 지지 위치 예 143 그림 배관 도중에 집중하중이 있는 경우의 지지방법 예 143 그림 강재 내진형 부착물의 예 144 그림 방화구획 관통부의 지지 예 144 그림 3 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(1) 200 그림 층 건물의 예(단위 m) 216 그림 대상구조물의 고유모드 217 그림 해석결결과 층 가속도 응답스팩트럼 217 그림 대상 설비배관 개요 및 해석결과 218 그림 적용 물탱크 제원 220 그림 적용 자가벌전기 설비 제원 xiii -

17 제 1장 서 론 1.1 연구의 배경 및 목적 연구의 배경 최근 수년간 미국 서부지역, 일본, 대만, 터키 등, 지진 다발 지역을 포함하여 아시 아권의 국가들에서까지도 대형지진이 빈번히 발생하여 큰 인명 및 재산피해가 발생하 고 있으며, 국내에서도 지진의 위험성에 관한 관심이 증대하고 있다. 한편 한반도의 지 진 반발 가능성에 대하여 판구조론을 근거로 살펴보면, 한반도 주변을 따라 서쪽으로는 매우 큰 지각 연약대가 중국 탄루단층(TLF)을 따라서 발달하고 있고 동쪽(일본 남서부 쪽)으로는 JPF 및 MTL의 판경계부가 발달되어 있어서, 한반도 주변의 지각에 쌓일 수 있는 응력 및 에너지의 많은 부분이 이런 지역에서 해소되고 있다고 볼 수 있다. 따라 서 중국 북동부와 일본에 비하여 규모 6.5~7.0 이상의 큰 지진이 발생할 확률이 낮아 짐으로써, 한국을 포함한 한반도는 주변 국가에 비하여 비교적 지진에 안전한 것이라고 볼 수 있다. 그러나 한국의 지진기록을 살펴보면 현재는 지진학적으로 발생빈도가 낮은 휴지기에 속하며, 역사적으로 16세기경에는 지진발생 빈도나 강도가 매우 높았다는 것 을 알 수 있다. 또한 한반도가 판경계로부터 내륙으로 상당히 들어온 지역이라 하더라 도, 유사한 지역인 일본의 후쿠오카 지진과 같이 대규모 지진이 발생할 가능성이 있으 므로, 한반도에서도 비록 그 발생 확률이 낮더라도 대규모의 지진발생 가능성을 간과해 서는 안 된다고 할 수 있다. 지진의 피해는 지진 자체의 진동에 의한 것이 아니라 지진 으로부터 발생하는 1차적 피해(단층, 산사태, 지반 액상화, 쓰나미) 및 2차적 피해(화 재, 가스폭발)에 기인한다. 특히 적은 규모의 지진이 발생하여 구조물이 붕괴되지는 않 더라도, 건물내의 전기 및 가스시설의 파손 또는 기타 여러 요인으로 인하여 화재가 발 생하는 경우, 소방시설이 지진에 의해 선 파손되어 기능을 상실한다면, 이러한 소방시 설의 피해로 인한 화재의 진압이 원활치 못해 많은 인적 물적 피해를 더할 수 있음은 자명하다고 할 수 있다. 이러한 문제는 내진설계가 이루어진 건물의 경우에도 예외가 아닐 것이다. 건물 내 가스, 전기, 소방시설 등의 라이프라인 시설이 내진설계가 되어 있지 않다면 설사 건물은 내진설계가 되어 구조적으로 지진에 견딜 수 있다 하더라도, 화재가 발생하여 적잖은 인명과 재산의 손실을 가져올 수 있는 2차피해의 가능성이 매 - 1 -

18 제 1장 서론 우 높다. 실제 지진피해의 분석으로부터, 지진 시 실제로 누전이나 가스 누출로 인한 화재 때문에 그 피해의 정도가 상당히 심각했던 사례가 매우 많다. 그 예로써 1906년 미국 샌프란시스코 지진(약 700명 사망)의 경우를 보면, 지진피해 중에서 약 90% 정도 가 화재로 인한 것이었으며, 1995년의 일본 고베지진에서도 시의 중심지역 곳곳에 대 규모 화재로 인한 인명 및 재산 피해가 적지 않았다. 대형 건물에 화재가 발생하는 경 우 그 인명피해가 특히 심각하다는 사실은 국내에서도 과거 대연각 호텔 화재사고 등 다수의 건물화재를 겪는 동안 이미 경험한 사실이다. 그러므로 이와 같은 지진 시 화재 에 의한 2차피해를 줄이려면 우선 화재 자체의 예방과 함께 화재발생시 소화능력을 보 유 유지시키는 것이 중요하다고 할 수 있다. 이와 같이 지진에 의해 발생한 화재를 내 진 조치된 소화설비가 자동적으로 작동하여 성공적으로 소화시킨 대응사례를 살펴보면 다음과 같다. 1994년 12월 28일에 발생한 일본 산리쿠( 三 陸 ) 해안 지진은 인접도시인 하치노헤( 八 戶 )시에 진도 6을 기록하였고, 1995년 1월 7일까지 비교적 큰 진도의 여진 도 발생하여 소방설비에 큰 피해 및 화재가 발생하였다. 사례의 건물은 도시 내 지상5 층의 상가 건물로 1985년 내진조치를 한 스프링클러가 설치된 건물이었다. 지진 발생 후 약 14분이 지난 시점에서 2층 주방부분에 화재가 발생하였으며, 상부의 스프링클러 헤드가 1개 작동 살수하여 4분 후 자동 진화되었다. 물론 스프링클러 설비가 유효한 기 능을 하지 못한 기타의 건물에 있어서는 연속적이고 광범위한 화재가 발생하여 많은 인적 물적 피해가 발생하였다. 국내에서는 1995년 일본 효고현 남부지진(고베 지진) 발생 이후 지진에 대한 국민적 관심의 증가와 함께 정부 및 학계 주도의 관련연구를 강화하고 내진 대책을 수립하여 왔다. 1998년부터는 5개년 계획으로 전국적으로 시설물에 대한 내진 실태조사 를 착 수하여 전국 단위의 지진 대책 방안을 마련하였으며, 1999년 10월에는 내진설계기준이 마련되지 않은 공항, 도시철도, 항만, 어항, 화학류 보관시설, 수도, 농업시설, 일반 댐, 수문, 펌프장, 배수갑문 등 10개 시설물에 대한 내진설계기준을 마련하기로 하고 관련 연구를 실시한 바 있다. 또한 최근에는 가스시설에 대한 내진설계기준 을 마련 하여 법제화하였으며, 나머지 시설물들도 내진설계 기준의 마련을 위해 지속적으로 노 력하고 있다. 이러한 추세로 볼 때, 종합적인 방재대책의 차원에서 지진 시 피해를 최 소화하기 위하여, 발생 가능성이 있는 화재를 조기 진압하기 위한 소방관련 시설물의 내진설계 및 기준안 정립을 추진해야 할 상황에 있다고 할 수 있다

19 1.1 연구의 배경 및 목적 그림 지진발생시 소방시설의 내진개념 연구의 목적 앞에서 살펴본 바와 같이 지진 시 화재 발생을 대비하여 소방기능이 유지되지 못한 다면, 추가적으로 많은 비용이 소요되는 건물의 지진대비 방재 효과가 크지 못하고 건 물의 안전신뢰도는 높아지지 않을 것이다. 또한 소방시설의 내진설계가 의무화되지 않 는 다면 도시의 산업 환경적 측면에서도 이미 기준이 작성되어 실제로 적용되고 있는 기타 시설물들의 지진대비 방재 대책과 균형이 맞지 않는다고 할 수 있다. 소방설비의 내진개념을 그림 1.1.1에 나타내었다. 그림에서도 알 수 있듯이 내진성능이 향상된 소 방설비는 지진재해 시 피해가 발생하지 않거나, 피해가 일부 발생하더라도 기능을 수행 할 수 있다. 이러한 기능수행 능력은 지진에 의해 수반되는 화재로부터 건물과 인명을 보호하고, 이를 통하여 대응 및 회복 시간을 단축시키며 종국적으로 도시 전체의 복구 기간을 단축할 수 있게 된다. 미국, 일본 등 선진외국의 경우 오래전부터 건물의 내진 설계는 물론, 소방시설이나 설비에 대하여 내진조치를 의무화하여 지진 발생 시 화재 피해에 대비하도록 대응하고 있다. 이들 선진외국은 지진 시 소방설비 및 배관의 건전 성을 유지하기 위한 방법들을 제시함으로써 건물의 과도한 변형을 흡수할 수 있도록 유도하고 있으며, 특히 미국의 경우에는 해당지역의 지진발생 규모나 빈도에 따라 의무 이행의 정도를 달리하고 있다

20 제 1장 서론 국내에서도 몇 년 전부터 주요 산업시설물들의 내진설계 필요성에 대한 의식과 함께 기준 마련 및 법제화 등의 제도화가 진행되고 있다. 그러나 아직까지 소방관련 시설 및 설비에 관한 내진설계 규정이나 기준이 마련되어 있지 않은 실정이다. 따라서 소방설비 의 내진설계기준을 도출하고 이를 의무화하기 위한 적절한 방안의 마련이 시급한 상황 이며, 소방시설을 포함한 설비에 대한 지진대책 및 내진설계지침 가이드라인(매뉴얼) 정 립을 통하여 실질적인 설계가 반영되어야 할 것으로 판단된다. 그러므로 본 연구는 국 외의 소방시설에 대한 지진대책을 검토하고 국내실정에 맞는 적정한 소방시설의 내진 설계 방안을 제시하는 것으로 목적으로 한다. 이를 위하여 본 연구에서는 표 1.1.1과 같이 연구목표를 크게 3가지로 설정하였다. 먼저 정책적 측면에서는 국내외 소방시설 의 현황 및 기술 자료를 수집 분석하고자 하였으며, 이를 이용한 소방시설의 내진설계 기준을 제시하고자 하였다. 또한 실무적 측면에서는 실무자가 본 지침을 이용하여 소방 시설의 내진대책을 강구할 수 있도록 설계방안 및 내진설계에 대한 가이드라인을 제시 할 수 있도록 하였다. 마지막으로 연구적 측면으로써 향후 소방시설의 지진대책에 관한 세부 연구 분야를 제시하였다. 연구의 범위는 다음과 같다. 국내 외지진 발생현황과 발생추이 및 국내 지진발생 전망에 관한 분석 국외 지진 시 소방시설의 피해 현황 및 시사점 도출 국내외 주요 산업시설의 내진설계 분석과 현황(미국 및 일본을 중심으로) 선지외국의 소방시설 내진설계 사례분석(적용범위, 제도분석) 소방시설의 내진설계 기준(안) 작성 소방시설의 내진해석(시뮬레이션) 및 내진설계 가이드라인 제시 표 본 연구의 목표 정책적 측면 실무적 측면 연구적 측면 설비시설의 내진해석 및 설계 국내 지진발생 현황과 발생 추이 방안 제시 및 전망에 관한 자료 확보 국외 소방시설의 내진설계 현황 및 분석 자료 확보 주요 소방시설의 내진설계 기준 제시 소방시설의 내진설계 가이드라인 제시 소방관련 설비의 동적해석 (시뮬레이션) 에 의한 설계방안 제시 향후 소방시설의 지진대책에 관한 세부 연구 분야 제시 - 4 -

21 1.2 국내외 현황 1.2 국내외 현황 소방시설의 내진설계 기준을 새로이 작성하여 제도화하기 위해서는 먼저 나라별 소 방법 체계부터 조사하여 관련기준이 어디에 속하며 어떻게 적용되고 있는지를 파악해 야 한다. 본 연구에서는 선진 주요국가인 미국, 일본 등의 소방 관계법령의 골격을 검 토하여 그 특징을 서로 비교하고자 하였다. 또한 한국의 경우에는 소방설비에 대한 내 진 기준 및 지침이 아직까지 마련되어 있지 않지만, 가스배관 또는 건축 비구조체 설비 관련 법령을 분석하여 이의 응용 가능성을 평가하고자 하였다 미국의 소방시설 관련 내진기준 체계 미국은 연방법으로서 산업안전규정과 위험물운송규정이 있고, 각 주 단위로 소방검 사, 화재조사, 소방설비업 등에 관한 화재예방법을 두고 있으며, 시 또는 카운티 단위 로 소방법 및 건축법을 제정하여 운용하고 있다. 그 운용방법은 건축법에 소방시설의 설치대상기준을 정하고 그에 따른 규정을 가지며 기준제정 기관에서 정한 소방관련 기 준으로 각 지방자치단체에서 채용하여 법으로 운용한다. 소방시설 등 관련기준은 전문 기관 또는 협회(예, NFPA, National Fire Protection Association) 등에서 제정하며 이를 각 주 또는 시의 행정당국에서 해당 지역에 적합한 기준으로서 선택적으로 적용 하고 있다. 참고로, 소방설비의 내진설계기준은 IBC, UBC, CBC 기준에서 제시하고 있 는 내진 카테고리 별로 등급을 설정하여, 내진 카테고리 B~D의 경우 국가화재방호협 회(NFPA)에서 작성한 기준을 참조하고, 내진 카테고리 E~F는 NFPA 및 비구조 설비 의 내진지침을 규정한 ASCE 기준으로 보다 강화하여 설계를 하고 있으며, 대부분의 주에서 시행하고 있는 실정이다 일본의 소방시설 관련 내진기준 체계 일본의 소방시설 관련 내진기준 체계는 소방활동의 법적근거와 주요내용에 대하여 소방법, 동 시행령, 동 시행규칙을 적용하고 있으며, 세부지침과 기준에 대하여는 소방 청 고시 또는 통달에 의하고 있다. 소방시설기준에 관한 사항으로서 설치에 관한 기술 기준은 소방청장이 고시에 정하고 있으며 일반적인 사항과 유지관리 기준은 시행규칙 에서 정하고 있다. 소방시설의 내진설계 관련 요구사항은 소방법시행규칙에서 내진조치 - 5 -

22 제 1장 서론 사항을 언급하고 있으며 소방용 설비 등의 운용기준에서 보다 구체적인 방법을 제시하 고 있다. 특히 지상 60m 이하의 건축물에 있어서 소방시설의 안전성에 있어서는 1978 년 미야기현( 宮 城 縣 )지진 시 설비에 대한 피해를 교훈으로 하여, 건축설비 내진설계 시공지침 1982년 판 (일본건축센터 출간)이 제정된 이래로, 건설성 주택국 지도과 감 수에 의해 행정지도서로 간행되었으며, 이후 건축설비를 포함한 도시 인프라시설에 많 은 피해가 발생한 1995년 한신이와지( 阪 神 淡 路 ) 대지진 재해를 교훈으로 건축설비 내 진설계 시공지침 1997년)이 개정되었고, 단위계 등의 소폭의 수정을 가하여 동 2005 년 판 을 준용하도록 하고 있다. 또한 지상 60m을 초과하는 구조물에 대해서는 별도 의 위원회를 구성하여 소방시설의 내진조치에 대한 인증을 얻도록 하고 있다 한국의 소방시설 관련 내진기준 체계 한국의 소방시설에 관한 기준은 1958년 3월 법률 485호로 소방법이 제정 공표된 이 후, 20여 차례 이상의 개정과 신설을 거듭하면서 소방법, 시행령, 시행규칙, 화재예방 조례, 고시 등으로 개선 추가되어 왔다. 또한 최근에는 국가화재안전기준(NFSC, National Fire Safety Codes)이 제정되어 병행 이용되고 있는 실정이다. 한국의 소방 기준은 기본적으로 일본의 법체계와 유사하며 체계적이면서도 획일적인 법령을 제정 운용하고 있다고 할 수 있다. 그러나 소방시설의 내진조치를 위한 기준은 아직까지 체계화 되어 있지 않으며, 일부 소방시설에 대한 내진조치를 제시하고 있는 실정이다. 즉, 소방기본법, 소방시설 설치 유지 및 안전관리에 관한 법률, 소방시설 공사업법, 위험물 안전관리법 내에, 위험물, 위험물저장소, 옥외탱크저장소, 탱크의 내진 및 내풍압 구조 부분에는 지진에 의한 진 동력을 고려하고, 그때의 응력이 집중되지 않도록 요구하는 항목을 제시하고 있다. 또 한 실내 및 실외에 설치되는 방화수조 또는 물탱크에 대한 설계는 기본적으로 건축물 로 상정하여, 구조기술사 등에 의한 구조설계를 통하여 내진해석 및 설계가 이루어지고 있다고 볼 수 있다. 그러나 소방설비에 관한 내진 조치 기준을 적용할 수 있는 범위의 규정 및 시설의 대부분을 차지하고 있는 일반 배관이나 소화수조, 소화기 등에 관한 내 진설계는 제시되지 않으며, 실무적으로 이러한 시설에 대한 내진조치는 설계자 또는 발 주자가 원하는 특별한 경우에 만을 대상으로 외국 기준을 참고 하여 시행하고 있는 실 정이다

23 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이전망 2.1 일반사항 1995년 1월 일본의 효고현 남부의 고베지진과 1999년 9월의 터키지진, 타이완 지진, 그리고 2004년 12월 동남아시아 일대의 쓰나미를 동반한 지진은 상상을 초월할 만큼 큰 인명 및 산업적 피해를 가져왔다. 이처럼 지진은 인명피해와 더불어 광범위한 지역 의 구조물, 비구조체, 인프라시설을 포함한 라이프라인에 피해를 입히고, 복구기간도 상당시간을 요구하는 등, 치명적인 재앙이라 할 수 있다. 1923년 일본 관동지진의 경 우 완전히 파괴되거나 전소된 건물 수는 약 57만 5천동에 이르렀고, 최근의 일본 고베 지진의 경우에도 약 5만동의 붕괴 및 파손, 화재 등과 같은 2차피해에 의하여 이루 말 할 수 없을 정도의 손실을 가져왔다. 이러한 최근의 한반도 주변을 포함한 전 세계적인 지진 피해 사례를 통하여 국내에서도 지진에 대한 인식 증가 및 과연 "한반도는 지진으 로부터 안전한가?"에 대한 우려의 목소리가 나오고 있다. 대규모의 지진이 발생하는 지역의 대부분은 암석권 판(Plate)의 경계에 위치한 나라 들이다. 지진피해가 극심한 일본은 태평양판과 유라시아판의 경계에 놓여있고, 타이완 은 유라시아판과 필리핀판의 경계에 놓여 있다. 또한 터키와 그리스의 경우는 아프리카 판과 유라시아판의 경계지역에 속해 있다. 이러한 태평양판과 대륙판의 경계인 미국, 남아메리카, 필리핀, 일본, 쿠릴열도 등의 지역을 환태평양 지진대라 한다. 한반도의 경우는 유라시아판의 내부에 속해 있지만 환태평양 지진대와 가까운데다 최근 지진이 판의 경계뿐 아니라 내부에서도 자주 발생하고 있어 지진에 안전한 지역 이라고 확신할 수 없다. 실제로 한반도에는 역사적인 지진이 다수 기록되어 있고, 연평 균 19회 이상의 지진이 발생하고 있으며, 90년대 이후 그 빈도가 서서히 증가하는 추 세를 보이고 있음을 알 수 있다. 또한 소방설비를 포함한 국내의 구조물, 비구조 부재, 라이프라인 등의 인프라 시설은 최근에서야 지진을 고려한 내진설계가 이루어지고 있 어, 실제 지진이 발생하는 경우 그 진도 및 피해는 상상할 수 없을 것으로 예측 된다고 할 수 있다. 그러므로 본 장에서는 최근 발생한 국내외 지진발생의 현황 및 피해상황에 관하여 살펴보고 한반도에서의 지진 가능성 및 추이에 관하여 고찰하고자 한다

24 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 2.2 지진 발생의 원인 및 규모 지진현상의 이해 지진이란 지각의 일부에 변형에너지(Strain energy)가 지속적으로 축적되다가, 지반 의 탄성한계를 초과할 때 갑자기 파괴되면서 이 지점에 축적되었던 탄성 화학 중력 에너지가 갑자기 방출되면서는 지각이 흔들리는 현상을 말한다. 이때 대부분의 에너지 는 열로 소멸되지만 일부는 파동으로 변환되어 지구내부를 전파하여 지진파로 지면에 도달하게 되며 넓은 지역에서 거의 동시에 느껴진다. 지진의 직접적인 원인은 암석권에 있는 판의 움직임으로 이해할 수 있다. 이러한 움직임이 직접 지진을 일으키기도 하고 단층 등을 통한 다른 형태의 지진 에너지원을 제공하기도 한다. 판을 움직이는 힘은 다 양한 형태로 나타나는데, 암석권은 상부맨틀에 비해 차고 무겁기 때문에 침강하는 힘, 상승하며 확장되려는 힘, 지구내부의 열대류에 의한 이동 힘 등이 그것이다. 대부분의 지진은 단층(fault)과 함께 발생한다. 변형에너지는 단층을 중심으로 양측 부분에 변형력이 서로 반대방향으로 작용하며 축적된다. 변형이 점차 심화하면 변형력 이 주위보다 강하게 작용하는 지각의 한 지점에서 암석이 쪼개져 어긋나며 단층이 발 생하게 되며, 이 지점을 진원(hypocenter)이라 하고, 진원으로부터 수직방향으로의 지 표 지점을 진앙(epicenter)이라 한다. 암석권(lithosphere)은 지표에서 100km정도 두 께의 딱딱한 층이며 그 밑에는 암석권에 비해 덜 딱딱하고 온도도 높아 쉽게 변형될 수 있는 층이 존재하는데(상부맨틀) 지진이 일어날 수 있는 깊이의 한계는 지표로부터 약 700km의 깊이이다. 진원은 지표상의 관측점에서 지진량을 관측하여 기록한다. 지 각 내에는 종파와 횡파 2종류의 파동이 전파한다. S= ( 1 β - 1 α ) -1 T (2.1) 여기서, S β : 진원으로부터 관측점까지의 거리(km) : 횡파의 평균 전파속도(m/sec) α : 종파의 평균 전포속도(m/sec) T : 종파와 횡파가 관측점에 도달하는 시각의 차이 - 8 -

25 2.2 지진 발생의 원인 및 규모 (a) 판구조론 (b) 주요 지진의 진앙지 분포 그림 판구조론 및 주요 지진의 진앙지 분포 지진 발생 원인에 대한 학설은 여러 가지가 있으나 대표적인 학설은 판구조론(Plate tectonics)이다. 이 학설은 1960년대 후반에 등장한 학설로, 수십 km 혹은 그 이상의 두께를 가진 지구의 표층부인 암석권(lithosphere)은 태평양판, 북미판, 유라시아판 등 10여개의 판으로 나누어져 있으며(그림 2.2.1), 이들 판은 서로 부딪치거나 밀면서, 또 는 포개지면서 매년 수 cm 정도의 속도로 제각기 움직이고, 단부에서의 마찰 및 응축 되던 에너지가 방출되면서 지진이 발생한다는 학설이다. 실제로 큰 규모의 지진들은 대 부분 판의 경계에서 발생하며, 경계부근의 판 내부(intraplate earthquakes)에서도 종 종 발생하고 있다. 일본의 지진은 대부분이 태평양쪽에서 발생하고 있는데, 이것은 판 경계(interplate earthquakes)지진으로 태평양판이 유라시아판 밑으로 충돌 침강하고 있기 때문이다. 그러나 지진이 반드시 판 경계부에서만 발생하는 것은 아니다. 판 내부 에서도 밀거나 당기는 힘이 작용하고 있기 때문에 어떤 약한 암반대가 파괴되면서 지 진을 일으키기도 한다. 이러한 지진을 내륙형 지진이라고 하며, 내륙형 지진의 특징은 방출되는 에너지량은 작으나 진원지가 인간이 살고 있는 지역에서 가깝고 지표에서 거 리가 얕기 때문에 큰 흔들림을 가져와 큰 피해를 초래하기도 한다. 중국의 당산지진이 나 한국의 홍성지진은 경계부분의 판 내부에서 발생한 지진의 예로서 그 이유는 충분 히 밝혀지지 않았으나 판의 운동과 관련이 있으리라 판단된다 지진의 요소 지진의 요소란 지진을 규명함에 있어 '언제, 어디서, 얼마나 큰' 지진이 발생했는가에 대한 각각의 요소를 말하는 것으로, 각각 진원시(Origin time) 1), 진원(hypocenter) 2), 1) 지진파가 처음 발생한 시각을 말하며 지진계가 설치된 곳의 상대시간을 이용하여 구함 2) 지진이 발생한 지역 중에서 최초에 지진파를 발생한 지점 - 9 -

26 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 (a) 진원시의 개념 (b) 지진의 진원, 진앙 및 단층 개념 그림 진원시, 진원, 진앙 및 단층의 개념 그리고 규모 또는 진도에 해당한다고 할 수 있다. 이러한 지진요소는 지진계 (Seismograph)에 의한 지진파 기록의 분석으로부터 자료를 얻을 수 있다. 지진이 발생 하면 실제로 암석의 파괴가 일어난 범위는 수십 km 또는 수백 km에 달하하며 이러한 영역을 진원역이라고 한다. 또한 진원으로부터 수직방향으로의 지표 지점을 진앙 (epicenter)이라 한다. 지진의 크기를 나타내는 지표는 크게 규모(Magnitude)와 진도(Intensity)가 이용되 고 있다. 규모란 지진 자체의 크기로서 이 개념을 처음 도입한 미국의 지진학자 리히터 (C. Richter, 1935)의 이름을 따서 리히터스케일(Richter scale)이라고도 한다. 규모는 지진파의 진폭과 진앙거리를 이용하여 계산한다. 예를 들어 M 5.0이라고 표현할 때 M 은 Magnitude를 의미하고, 수치는 소수 1자리까지 나타낸다. 지진의 규모 M과 에너지 E(erg)는 다음과 같은 관계를 갖는다. loge= m (2.2) 위의 식에 따르면, 지진의 규모는 한 단위가 증가할 때 그에 따른 에너지가 25 30배 증가한다. 보통 느낄 수 있는 지진의 규모는 2.0 이상이며, 큰 피해를 주는 지진은 대 개 6.0 이상이다. 예를 들어 히로시마 원폭(20,000ton)의 경우 8.4 x 10²erg의 에너 지를 가지고 있기 때문에 M 6.1의 지진에 상당한다. 진도는 임의 장소에 나타난 진동의 세기를 나타내는 수치로서 사람의 느낌이나 구조

27 2.2 지진 발생의 원인 및 규모 물의 흔들 림 정도를 미리 정해놓은 설문에 기준하여 등급화 하여 정수단위로 나타내 는 척도를 말한다. 따라서 하나의 지진에 대하여 여러 지역에서 다른 진도 값이 나타나 게 되며 주관적인 척도라 할 수 있다. 진도는 지진의 규모와 진앙거리 그리고, 진원깊 이에 따라 크게 좌우될 뿐만 아니라 그 지역의 지질구조와 구조물의 형태, 인구현황, 내진설계 준용여부에 따라 달리 평가될 수 있다. 따라서 진도계급은 세계적으로 통일되 어 있지 않으며 나라마다 실정에 맞는 척도를 채택하고 있다. 현재 국내에서 이용하고 있는 지진의 진도에 관한 수치는 일본기상청(JMA)이 1949년에 정한 진도계(Seismic Intensity Scale)로써 그 내용은 표 2.2.1과 같다. 북미지역에서 일반적으로 이용되고 있는 진도는 1931년에 제정된 수정 Mercalli 진도계(MM)이며 표 2.2.2와 같이 12등급 으로 구분하고 있다. 표로부터 지진 규모의 g는 중력가속도 9.8m/sec 2 이다. JMA진도계와 MM진도계의 대응을 정확히 나타내기는 어렵지만 대략 다음 식으로 표 시할 수 있으며, 여기서 IM 및 IJ 는 각각 MM 진도 및 JMA 진도를 나타낸다. I M = I J (2.3) 진도 형태 평균최대가속도 내 용 0 무감 g 인체에 느껴지지 않고 지진계에만 기록되는 정도의 지진 I 미진 g 지하고 있는 사람이나 지진에 주의 깊은 사람에게만 느껴지는 정도의 지진 II 경진 많은 사람에게 느껴지며 창문이 약간 움직이는 것을 알 수 있는 정도의 g 지진 III 약진 가옥이 흔들리고 창문이 덜그럭 거리며 전등처럼 매달려있는 물체가 g 심하게 흔들리며, 그릇 안의 水 面 이 움직이는 것을 알 수 있는 정도의 지진 가옥이 심하게 흔들리며 불안정한 꽃병이 넘어지고 그릇 안의 물이 IV 중진 g 넘쳐흐른다. 보행자도 느끼며 많은 사람이 집 밖으로 뛰어 나오는 정도의 지진 V 강진 g 벽이 갈라지고 비석 石 燈 등이 넘어지며, 굴뚝, 돌담이 파손되는 정도의 지진 VI 열진 g VII 격진 0.4g 이상 표 일본 기상청의 진도 기준(JMA) 무너지는 가옥이 30% 이하이며, 산사태가 일어나고 지면이 갈라지며 사람이 서 있을 수 없는 정도의 지진 무너지는 가옥이 30% 이상이며, 산사태가 일어나고 지면이 갈라지며, 단층이 생기는 정도의 지진

28 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 표 북미지역 기상청의 진도 기준(MM) 진도 평균최대가속도 내 용 I II III IV V VI VII VIII IX X XI XII g g g g g g 0.60g 이상 특별히 좋은 상태에서 극소수의 사람을 제외하고는 전혀 느낄 수 없다. 소수의 사람들, 특히 건물의 위층에 있는 소수의 사람들에 의해서만 느낀다. 섬세하게 매달린 물체가 흔들린다. 실내에서 현저하게 느끼게 되는 데 특히 건물의 위층에 있는 사람에게 더욱 그렇다. 그러나 많은 사람들은 그것이 지진이라고 인식하지 못한다. 정지하고 있는 차는 약간 흔들린다. 트럭이 지나가는 것과 같은 진동, 지속시간이 산출된다. 낮에는 실내에 있는 많은 사람들이 느낄 수 있으나 옥외에서는 거의 느낄 수 없다. 밤에는 일부 사람들이 잠을 깬다. 그릇, 창문, 문 등이 소란하며 벽이 갈라지는 소리를 낸다. 대형 트럭이 벽을 받는 느낌을 준다. 정지하고 있는 자동차가 뚜렷하게 움직인다. 거의 모든 사람들이 느낀다. 많은 사람들이 잠을 깬다. 약간의 그릇과 창문 등이 깨지고 어떤 곳에서는 석고(plaster)에 금이 간다. 불안정한 물체는 넘어간다. 나무, 전신주 등 높은 물체의 교란이 심하다. 추시계가 멈춘다. 모든 사람들이 느낀다. 많은 사람들이 놀라서 밖으로 뛰어 나간다. 무거운 가구가 움직인다. 떨어진 석고와 피해를 입은 굴뚝이 일부 있다. 모든 사람들이 밖으로 뛰어 나온다. 설계 및 건축이 잘된 건물에서는 피해가 무시될 수 있고 보통 건축물에서는 약간의 피해가 있으며 열등한 건축물은 상당한 피해를 입는 다. 굴뚝이 무너지고 운전하고 있는 사람들이 느낄 수 있다. 특별히 설계된 구조물에는 약간의 피해가 있고 일반 건축물은 부분적인 붕괴와 더불어 상당한 피해를 일으키며 열등한 건축물에서는 아주 심하게 피해를 준다. 창틀로부터 창문이 떨어져 나간다. 굴뚝, 공장 재고품, 기둥, 기념비, 벽들이 무너진다. 무거운 가구가 넘어진다. 모래와 진흙이 소량 쏟아져 나온다. 우물물의 변화가 있고 운전자가 방해를 받는다. 특별히 설계된 구조물에도 상당한 피해를 준다. 잘 설계된 구조물은 기울어진다. 구조물에는 큰 피해를 주며 부분적으로 붕괴한다. 일반건물은 기초에서 벗어난다. 땅에는 금이 명백하게 간다. 지하 파이프도 부러진다. 잘 지어진 목조 구조물이 파괴된다. 대개의 석조건물과 그 구조물이 기초와 함께 무너진다. 땅에 심한 금이 간다. 철도가 휘어진다. 산사태가 강둑이나 가파른 경사면에서 생기며 모래와 진흙이 이동된다. 물이 튀어 나오며 둑을 넘어 쏟아진다. 남아 있는 석조 구조물은 거의 없다. 다리가 부서지고 땅에 넓은 균열이 간다. 지하 파이프가 완전히 파괴된다. 연약한 땅이 푹 꺼지고 지층이 어긋난다. 기차선로가 심하게 휘어진다. 전면적 피해 발생, 지표면에 파동이 보인다. 시야와 수평면이 뒤틀린다. 물체가 하늘로 던져진다

29 2.2 지진 발생의 원인 및 규모 지진파의 종류 지진파란 암석의 파괴가 일어난 진원 역으로부터 탄성체인 지구의 내부 또는 표면을 따라 전파되는 탄성파(Elastic wave)를 말한다. 지진계에 기록되는 파형은 지진파가 통 과하면서 일으키는 매질의 변형에 의한 것으로 그림 2.2.3의 개요에 나타낸 바와 같이 전파특성에 따라 종파(P파, longitudinal wave), 횡파(S파, transverse wave), 표면파 (Surface wave), LR파(Rayleigh wave), LQ파(Love wave)로 분류할 수 있다. (1) 실체파(body wave) 실체파란 지구내부를 관통하여 주행하는 지진파를 말하며, 매질에 나타나는 변형의 형태에 따라 P파와 S파 두 종류가 있다. P파는 음파와 같은 소밀파로서 모든 매질에서 전파되지만, S파는 진행방향에 수직인 횡 운동에 의한 것이므로, 지구의 외핵 또는 내 핵을 통과할 수 없다. 특히 S파는 통과 시 매질의 부피변화는 일으키지 않으나 전단변 형을 수반하게 되며, 일반적으로 P파의 진폭보다 크게 나타나게 된다. P 파와 S파의 P, S는 지진파가 도달하는 순서와 특성을 뜻하는 "Primary 또는 Push"와 "Secondary 또는 Shake"를 뜻한다. 그림 지진파의 종류 및 진행방향

30 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 (2) 표면파(Surface wave) 표면파는 주로 얕은 지진이 발생하였을 때 생기는 것으로 지구표면을 따라 전파하며, 표면파를 구성하는 실체파의 형태에 따라 레일리파(Rayleigh)와 러브파(Love)로 나눌 수 있다. Rayleigh파는 P파와 S파의 수직운동 성분인 SV파가 조합된 성질을 가지며, 지표에서는 수평축이 긴, 후 방향 타원 운동형 진동형태를 보인다. Love파는 S파의 수 평운동 성분인 SH파로서 Rayleigh파보다 빠르게 전파되고, 매질의 운동이 수평성분만 을 가지므로 수직성분 지진계에는 거의 기록되지 않는 특징이 있다 지진의 분류 방법 (1) 발생 원인에 따른 분류 지진을 분류함에 있어 발생 원인에 이한 지진의 분류는, 1 구조지진, 단층지진(Tectonic Earthquake) 2 화산지진(Volcanic Earthquake) 3 함몰지진(Implosions or Collapse EQ) 4 인공지진(Artificial EQ) 으로 나눌 수 있다. 실제로 일어나는 대부분의 지진은 구조지진 또는 단층지진으로써, 지구내부에서 대규모의 변형을 일으키는 힘의 원동력인 구조력(tectonic force)에 의하여 축적된 탄성에너지가 일시에 방출되는 현상에 기인하 는 것이다. 1906년에 산안드레스 단층을 따라 일어난 샌프란시스코 지진에 대표적인 예라 할 수 있는데, 그 결과 산안드레스 단층면을 따라 400km이상의 지역에서 새로운 단층이 생성되었으며, 단층의 동측과 서측이 각각 남쪽과 북쪽으로 이동하여 수평으로 약 7m 어긋나게 되었다. 화산지진은 화산지역에서 화산폭발이 원인이 되어 발생하는 지진이며, 함몰지진은 지 각 내부 어디에서 연약한 지반이나 공동이 내려앉으면서 발생하는 지진을 말한다. 또한 인공지진은 발파 또는 핵실험 등 인위적인 지진을 말한다. (2) 발생 깊이에 따른 분류 진원의 깊이가 70km 이하에서 발생하는 지진을 천발지진(또는 잔발지진)이라 하고, 70~300km에서 발생하는 지진을 중발지진, 300~700km에서 발생하는 지진을 심발지

31 2.3 국외 지진활동 및 피해사례 진으로 분류한다. 대부분의 지진은 천발지진에 속하며, 심발지진의 경우는 지진대 중에 서, 주로 내륙지방에서 잘 나타나는 특징이 있다. (3) 발생 시간별 분류 지진경보의 전파, 지진 피해를 구분하는 경우 지진이력을 표현함에 있어서 발생 시간 별 지진을 분류하는 것을 말하며 시간 순으로는, 1 전진(Foreshock) : 본진 전에 나타나는 지진 2 본진(Main shock) : 제한된 공간과 시간 내에서 상대적으로 규모가 가장 큰 지진 3 여진(After shock) : 본진 이후에 지속적으로 발생하는 지진으로 분류하게 된다. 전진은 지진 발생의 예측을 가능하게 함으로써 지진 대피 경보를 발령하는 등의 조치 를 취할 수 있게 하는 중요한 신호로써, 때로는 나타나지 않아, 심각한 피해를 일으키 기도 한다(중국 당산지진 예). 또한 여진도 매우 중요한데, 본진 이후에 발생하는 여진 은 본진 피해 이후 긴급 복구 및 재난 구호 활동에 막대한 지장을 주며, 본진규모의 여 진이 발생하는 사례도 종종 볼 수 있어, 1차피해를 입은 연약한 구조물이 재 붕괴하는 등의 2차 피해가 발생하고, 지진 피해자들이 패닉상태에 빠질 수도 있다. 한편 본진이 라 할 만한 지진이 없을 경우는 무리지진 혹은 지진군이라 한다. (4) 기타 1 무감지진 : 사람의 몸으로 느낄 수 없고 지진계에만 기록되는 지진 2 유감지진 : 사람이 느낄 수 있는 지진 2.3 국외 지진활동 및 피해사례 세계의 지역별 지진활동 세계적으로 1년간 발생하는 지진의 수는 약 백만 번 정도로 추정하고 있다. 그러나 대부분의 지진은 너무 작고 또한 발생하는 장소가 깊은 바다이거나 땅속이기 때문에 관측이 되지 않는 경우가 많다고 할 수 있다. 세계 각국의 지진 관측망에 기록되는 지 진은 연간 12,000 ~ 14,000개 정도로서 35회/일 정도의 지진이 기록된다. 연구보고에 의하면 전 세계적으로 실제 피해를 줄 수 있는 리히터 규모 5.0 이상의 주요 지진은 매년 1,000회 정도로 발생하고 있다고 보고 있다. 전 세계의 지진 분포는 지진대를 중

32 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 심으로 집중적으로 발생하고 있으며, 특히 대평양 주변을 따라 나타나는 환태평양 지진 대, 인도네시아에서 히말라야를 거쳐 지중해에 이르는 알프스-히말라야 지진대, 대양 중에 있는 해령을 따라 나타나는 해령지진대로 크게 구분할 수 있다. 환태평양 지진대 는 해양지각이 대륙지각 밑으로 침강하는 해구 주변에서 지진일 발생하며, 전 세계에서 발생하는 대부분의 지진이 이곳에서 발생한다. 지진대의 특징은 해상의 경우 천발지진 이 대부분이며, 내륙 쪽으로 갈수록 진원이 깊어진다는 것이다. 알프스-히말라야 지진 대는 대륙끼리 충돌이 일어나면서 지진이 발생하는 지역이라 할 수 있으며, 중앙해령지 진대는 해저에 분포하는 해령을 따라 나타나는 지진대로 열곡이나 변환단층을 따라 지 진이 발생하며, 주로 천발지진이 일어난다. 발생지역에 따른 지진의 규모 및 피해상황 을 살펴보면 다음과 같다. 1) 일본 지역 일본열도는 환태평양지진대에서도 지진이 자주 발생하는 지역으로 규모 7 이상의 대 지진 예를 살펴보아도 관동대지진( , 14만 명 사망)과 후쿠이[ 福 井 ]지진 ( ), 일본북부지진( ), 고베지진( ) 등이 있다. 특히 고베 지 진은 규모 의 지진으로, 진앙이 대도시 근처였고, 진원지가 비교적 지표에서 가까운 데다 지반이 수직으로 흔들리는 직하형 지진이었기 때문에 피해지역이 상당한 수준의 내진시설을 갖추었음에도 불구하고 5,000여 명의 사망자가 발생하였다. 2) 동남아시아 지역 유라시아판과 인도 호주판, 필리핀판, 태평양판의 경계부에 있으면서 환태평양지진 대에 속한 필리핀, 인도네시아, 미얀마 지역에서는 주로 호상열도 형 지진이 발생한다. 20세기에 이 지역에서 발생한 규모 7 이상의 지진은 10여 회에 이르며, 필리핀의 민다 나오섬( )에서는 규모 8의 지진과 함께 거대한 해일이 일어나 해안 주변의 인 명 및 시설에 큰 피해가 발생하였다. 그 밖에 필리핀의 루손섬( ), 인도네시아 의 플로레스섬( ), 수마트라섬( ) 등에서 규모 7의 지진이 일어났다. 최근에는 인도네시아에서 리히터 규모 8.9의 지진( )이 발생하였으며, 본 지 진에는 쓰나미가 동반되어 진원에서 최대 7천km 떨어진 아프리카 동해안에까지 피해를 입혔다. 3) 북미 지역 태평양판과 북미판의 경계부인 미국 서해안으로부터 알류샨열도를 따라서 대규모의

33 2.3 국외 지진활동 및 피해사례 지진이 자주 발생한다. 미국의 산안드레스(San Andreas) 단층은 태평양판과 북미판 사 이의 변환단층으로써 북미대륙 쪽이 태평양 쪽에 대하여 상대적으로 남쪽으로 이동하 는 결과로 지진이 발생한다. 20세기 이후 규모 8의 지진이 수차례 일어났으며, 최근에 는 산 안드레이스 단층을 가로지르는 캘리포니아 주에서 규모 7.0의 지진( , )이 발생하였다. 4) 인도 중국 지역 유라시아판과 인도 호주판이 충돌하는 히말라야산맥을 둘러싸고 자주 발생하고 있 다. 이 지역은 판의 경계선이 육지의 깊은 곳을 지나고 있어 지진 발생지역이 인도, 아 프가니스탄, 중국 서부는 물론 타지키스탄, 몽골, 중국 동부 등 대륙의 상당히 깊숙한 곳까지 이르고 있다. 인도 중국지역의 지진 피해 사례를 살펴보면, 중국 산시성의 이 량 지진( )의 경우, 지진 후의 전염병과 기근의 피해까지 포함하여 80만 명의 사망자를 내 지금까지 희생자 수에서 최대 지진으로 알려지고 있다. 또한 중국 간쑤성 [ 甘 肅 省 ]지진( , 규모 8.6)과, 길이 8km의 단층을 만들며 발생한 당산[ 唐 山 ] 지진( , 규모 7.8)이 각각 20만 명이 넘는 사망자를 기록하고 있다. 이 밖에도 1991년 2월 1일 파키스탄과 아프가니스탄의 국경지대에서 규모 7의 지진이 발생했으 며, 1993년 9월 30일 인도의 마하라슈트라에서 규모 6.4의 지진이 일어났다. 5) 중앙아메리카 지역 본 지역은 환태평양지진대의 일부를 이루는, 북아메리카판과 태평양판 외에 카리브판 과 코코스판이라는 소규모 판으로 이루어져 있으며, 북아메리카판과 카리브판을 가로지 르는 변환단층의 활동으로 최근 들어 격렬한 지진이 자주 발생한다. 과테말라 ( ), 멕시코( ), 엘살바도르( ), 코스타리카 파나마 ( ) 등에서 규모 7 이상의 강한 지진이 발생하여 수만 명의 사망자를 냈다. 이 지역에서는 비교적 대륙 깊숙한 곳에서도 지진이 잘 일어나는데, 점토질 지반을 갖는 브라질리아시 등에서 이러한 지진으로 인한 많은 인명피해가 생기고 있다. 6) 남아메리카 지역 남아메리카판 나스카판 코코스판 등의 경계를 따라서 지진이 자주 발생한다. 1960년 5월 22일에 발생한 칠레대지진은 규모 9.5를 기록했으며, 태평양을 건너 하와 이제도와 일본열도에까지 쓰나미를 일으켰다. 근래에는 페루( )와 에콰도르

34 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 ( ), 콜롬비아(94.6.6)에서 규모 6 이상의 강한 지진이 일어나 각각 1,000명 이 상의 사망자를 기록했다. 7) 중동 지역 아라비아판과 유라시아판이 만나는 이 지역에는 거대한 단층이 지나고 있어 이를 따 라 대규모 지진이 자주 발생한다. 이 지역은 20세기에 들어서도 규모 7 이상의 지진이 13차례나 일어나는 등 지진의 빈도가 잦아지는 추세를 보이고 있다. 터키의 에르치칸지 진( ), 이란의 타바스지진( ), 아르메니아지진( ), 이란지진 ( ), 터키북부지진( ) 등이 최근 발생한 규모 7 이상의 격진이다. 8) 지중해 지역 유라시아판과 아프리카판의 경계부인 그리스와 이탈리아 해안지대, 모로코와 알제리 등지에서 지진이 잘 발생한다. 근래에는 큰 지진이 별로 발생하지 않았으나, 과거 역사 적인 지진을 살펴보면 리스본지진( )의 경우는 규모 9.0에 육박하여 6만여 명 의 사망자를 낸 것을 비롯하여, 이탈리아의 메시나지진( ), 아베차노지진 ( ) 등 많은 기록을 살펴볼 수 있다. 최근에는 알제리의 엘 아스남지진 ( )이 규모 7을 기록했을 뿐, 이집트의 카이로지진( )과 알제리의 마스카라지진( ) 등 규모 6 이하의 비교적 작은 지진만 발생하고 있다 세계의 대표적인 지진규모와 피해 사례 지진에 의한 피해는 다른 재해에 비하여 파괴의 규모나 인명피해의 정도가 매우 크 다. 지금까지의 대규모 지진피해는 1556년 1월 23일 중국의 센-슈(Shensi)에서 약 83 만 명이 사망하는 인명피해를 낸 지진을 비롯하여, 최근 일본 고베지진, 터키지진, 타 이완 지진 등 세계 각국에서 수많은 지진이 일어나고 있으며 그 피해 또한 막대하다 하겠다. 지진에 의한 피해는 지변의 피해, 해일, 화재 등 다양한 피해 등이 있으며 특 히 건축물이나 변전소등은 구조물의 질량 중심과의 수평저항, 구조물의 수평진동과 비 틀림이 복합적으로 작용해서 파괴된다. 또한 인접시설물과의 접촉으로 인하여 지진 시 가벼운 충돌에 의해 부분적 또는 전체적 파괴와 전력시설물의 파괴 및 정전 사고가 일 어난다. 표 2.3.1은 20세기 주요지진 현황을 사망자 최소 100명 이상인 규모가 큰 지 진을 중심으로 나타낸 것이다

35 발생일시 진 앙 지 역 ' S 71.87W 칠레, 산펠리페 2.3 국외 지진활동 및 피해사례 표 세계의 대표적인 지진 규모와 피해(사망 100명 이상) 규 모 피 해 상 황 명 사망, 2575명 부상 ' N W 멕시코, 미초아칸 명 사망, 30000명 부상 ' N 89.11W 엘살바도르 명 사망, 10000명 부상, 이재민 ' N 77.82W 콜롬비아-에콰도르 국경 명 사망, 4000명 실종, 이재민 ' N 86.61E 네팔-인도국경 명 사망, 6553명 부상, 가옥파괴 ' N 44.18E 아르메니아 (구소련) 명 사망, 19000명 부상, 이재민 ' N 68.69E 구소련, 타직 명 사망, 다수 부상 ' S E 인도네시아, 이리안자야 명 사망, 125명 부상 ' N W 미국, 샌프란시스코 명 사망, 3757명 부상 ' N E 중국, 창해 명 사망, 다수 부상 ' S 77.22W 페루, 리마 명 사망, 800명 이상 부상 ' N 49.41E 이란, Rosht 명 사망, 60000명 이상 부상 ' N E 필리핀, 루존 7.8 1,621명 사망, 3,000명 부상 ' N 70.42E 아프칸니스탄, 힌두쿠시 명 사망, 다수 부상 ' N 43.67E 구소련, 코카서스 명 사망, 1000명 부상, 67000명 이재민 ' N 78.77E 인도, 뉴델리 7.0 2,000명 사망, 1800명 부상, 가옥파괴 ' N 39.60E 터키 명 사망, 2000명 부상, 2200 가옥파괴 ' N 87.34W 니카라과 명 사망, 13500명 이재민, 1300 가옥파괴 ' N 31.22E 이집트, 수에즈 명 사망, 6,500명 부상, 8,300 가옥파괴 ' S E 인도네시아, 플로레스 7.5 2,200명 사망, 500명 부상, 40,000 이재민 ' N E 일본, 홋카이도 200명 사망, 39명 실종, 540가옥파괴, 선박파괴 ' N 76.45E 인도, 라투르 6.2 9,748명 사망, 30,000명 부상 ' S E 인도네시아, 수마트라 명 사망, 2,000명 부상, 75,000 이재민 ' S E 인도네시아, 자바 명 사망, 27명 실종, 423명 부상, 1,500가옥파괴, 278 선박파괴 ' N 76.06W 콜롬비아, 네이바 명 사망, 500명 실종, 13,000 이재민 ' N 0.11W 알제리, 알제 ' N E 일본, 고베 ' N E 러시아, 사할린 명 사망, 289명 부상, 10,000 이재민 6.8 5,530명 사망, 36,896명 부상 7.5 1,989명 사망, 750명 부상 ' N 30.18E 터키 명 사망,348명 부상, 4,500 가옥파괴 ' N E 중국, 윤난 322명 사망, 3,925명 부상, 358, 가옥파괴 ' N 48.05E 아르메니아-아제르바 이잔-이란 국경 965명 사망, 2,600명 부상, 12,000 이재민, ,000 가옥파괴 ' N 59.81E 이란-아프카니스탄 국경 7.3 1,567명 사망, 2,300명 부상, 10,533 가옥파괴, 50,000 이재민

36 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 한반도의 지형 및 지진활동 개요 (1) 한반도의 지형 및 지질 특성 한반도는 아시아 대륙의 동쪽 중위도(33 ~34 N, 124 ~132 E)에 위치하며, 서 쪽으로는 서해와 중국대륙이, 동쪽으로는 동해와 일본열도가, 그리고 남쪽으로는 남해 해상이 동지나해와 태평양에 접속되는 삼면이 바다로 둘러싸인 반도이다. 판구조 이론 의 관점에서 살펴보면, 한반도는 동부 유라시아판에 속하며 대륙의 가장자리에 놓여 있 기 때문에, 주변의 불안정한 환태평양 화산대에 위치하는 일본 등의 지역보다 비교적 안정된 지괴라고 할 수 있다. 또한 한반도는 선캠브리아기로부터 중생대까지 변성퇴적 암류를 비롯하여 화강편마암과 화강암 등의 고기층을 저반으로 안정지괴의 상태에서 오랫동안 침식과 습곡 및 단층 운동으로 현재의 지형상태가 이루어졌다. 전체적으로 태 백산백과 함경산맥을 중심으로 서해사면은 경사가 완만하게 낮아지면서 서해에 이르고 동해 사면은 급경사를 이루는 경동 지형적인 특색을 이루므로 산지 및 평야 지형의 발 달과 분포, 하천의 양상이 뚜렷하다. 한반도에서 경사도가 5 이하의 평탄한 지역은 약 23%에 불과하며, 대부분 서해안과 남해안의 연안에 분포되어 있는데 주요 산맥들에 의 해 차단되어 있는 상태이다. 또한 한반도는 화강편마암과 화강암이 전 지역의 반 이상 을 차지하고 있으며, 원생대, 고생대, 중생대의 암층은 비교적 적은 지역으로 편마암, 화강암이 발달해 있다. 그리고 신생대의 지층은 주로 동해안지방의 적은 구역에 산재해 있다. 원생대지층부터 하부중생대 지층의 암석학적의 특징과 층서학적인 순서는 남만주 와 화북지방의 것과 비슷하고 중부중생대로부터 현세에 이르는 지층은 일본의 것과 비 슷하다. 한반도의 지질은 지질학적으로 남한과 북한 사이에 뚜렷한 차이가 있다. 남한 과 북한에는 많은 화강편마암과 화강암이 발달해 있으나 서울과 원산 사이에 북동방향 으로는 지질구조선이라 일컫는 추가령지구대를 경계로 하여 북한 남부에는 고생계의 넓은 지역이 있고, 남한 동부에는 중생계이 넓은 지역이 발달해 있다. 그 뿐만 아니라 남한의 지질 구조선은 북동-남서 방향이 현저하며, 일반 암석층이 이 방향으로 배열되 어 있다. 북한은 일반적으로 동서 방향의 지질 구조선이 현저하다고 할 수 있다. (2) 한반도의 지진활동 개요 최근 한반도의 지진활동은 약 200년 동안 지진 정지기에 있다가 20세기부터 다시 활

37 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 발해 지기 시작했다. 고려시대 이후 MM 등급 기준 5 이상의 지진에 관한 기록은 여러 역사문헌을 통하여 쉽게 찾아볼 수 있다. 그러나 1905년 지진계가 설치된 이래로 지진 관측을 살펴보면, 한반도의 남부지역인 경상도 및 충청도에서는 지진을 관측 할 수 있 었으나, 중부지역인 경기도와 서울지역에서는 뚜렷한 계기 지진은 하나도 관측되지 않 았다. 이러한 현상은 여러 요인이 있을 수 있으나, 남부지역은 변형에너지의 축척과 방 출이 어느 정도 균형을 이루고 있다고 볼 수 있으나, 중부지역은 에너지의 축척만이 지 속되어온 지진 정지기로 생각할 수도 있다. 특히 고려 및 조선 시대의 지진사료를 분석 해 보면 개성, 강화, 서울, 수원 및 강원도에서도 강진과 열진이 자주 발생하여 피해가 있었다는 기록이 있다. 그러므로 최근의 지진 계측 관련 자료만으로 중부지역이 지진 안전지역이라고 판단할 수는 없다고 할 수 있다. "지진은 발생한 지역에서 또 발생한 다."는 기초적인 탄성반발설 3) 에 기인하여 중부지역은 오히려 지진 위험지역이라고 간 주 할 수 있다. 더욱이 인구밀도가 조밀하고 고층 건물과 학교, 대단위 아파트 단지가 많은 서울 및 대도시 지역은 지진피해 방지대책을 특별히 강구해야 하며, 지금 현재로 서는 서울에 규모 6.5이상 지진 발생 시 도시기능이 완전히 마비되고 사상자가 최소 5 천여 명 이상이라는 가상 시나리오도 제시되고 있다 역사기록으로 살펴본 한반도의 지진활동 한국은 유라시아판의 내부에 위치하므로, 한반도에서 발생하는 지진활동은 판구조론 으로 설명할 수 없다. 다만, 동해에서 깊이 수백 km의 심발지진이 발생하는데, 이 지 진은 일본해구에서 유라시아판 밑으로 비스듬히 침강하는 태평양판의 베니오프대 4) 에서 발생하는 것으로 볼 수 있다. 그 밖에는 한반도 및 그 주변에서 발생하는 지진들은 대 부분 판의 내부에서 발생하는 지진들이다. 한국의 지진활동 자료는 1905년 인천에 지 진계가 설치되기 전까지의 고지진 자료와 그 이후의 계기지진자료로 구분된다. 고지진 자료는 삼국사기, 고려사, 조선왕조실록, 일성록, 동국문헌비고 등의 사료에서 찾아볼 수 있는데, 정량적인 지진의 크기와 규모를 확인할 수는 없으나, 이들 사료로 부터 AD 2년(고구려 유리왕 21년) 부터 약 1,800회의 지진(유감지진)이 발생하였음을 알 수 있 다. 이것은 한반도에서 사람들이 피부로 감지 할 수 있을 정도의 지진이 적어도 매년 1 3) 지진의 발생 원인을 설명하는 이론으로 단층내에서 변형에너지가 주위의 암석에 축적되다가 갑자기 이동이 일어나며 이 에너지를 발산한다는 설. 판구조론과 함께 지진발생원인의 이론. 4) 해구부분에서 해양지판이 대륙지판 밑으로 경사를 이루고 침강하는 부분

38 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 회 또는 2회 이상 발생하였다는 것을 의미한다. MM진도 5이상(규모 4.3이상)의 지진 은 약 400회 정도 있었고, MM진도 7이상(대략 규모 5.3이상) 지진 중에서도 인명 및 재산피해의 기록이 있는 지진은 약 45회 이상 일어났다(표 2.4.1). 즉 약 50년에 한번 정도의 피해지진이 발생한 셈이다. 큰 피해를 일으킨 지진의 역사기록을 부표 2.4.1에 정리하여 나타내었다. 역사기록의 실례를 살펴보면, 경기도 광주에서 땅이 흔들리고 사람이 사는 집들이 기울어 졌다(백제 온조왕 45년 (AD. 27년), 삼국사기) 경주에서 땅이 갈라지고 샘물이 솟았다(AD. 34년 경주) 경주의 땅이 흔들리며 민가가 부서져 죽은 자가 100명이나 되다(779년 경주) 평양에서 땅이 크게 흔들리고 그 다음날에도 또한 같았다(고려 고종 10년 (1223 년), 고려사) 땅이 갈라지고 궁 밖에서 수 척 높이로 샘물이 솟아올랐다(1298년 강화)". 한강변에 지진이 일어나 말을 먹이던 땅이 길이 24자 폭 5자로 갈라졌다(1385년 서울)" 담과 집이 무너지고 사람이 많이 깔려 죽었다(1455년 남원)" 강원 평창에서 지진이 일어나 땅이 요동하고 놀던 꿩들이 울어댔다(조선 중종 14 년 (1519년), 조선실록) 경상도 진주에 지진이 일어나 나무가 부러지고 넘어졌다. 합천에서도 지진 이 일어나 바위가 무너져서 두 사람이 깔려 죽었으며 오랫동안 말랐던 샘에서 흙 탕물이 솟아 나왔고, 관아의 문 앞길이 10길이나 갈라졌다(1643년)" 울산에서 일어난 지진의 기록은 경상도 대구, 안동, 김해, 영덕 등의 읍에서도 지진이 일어나, 연대(봉화대)의 성첩이 무너진 곳이 많았다. 울산부의 땅이 갈라지 고 물이 용솟음쳤다(1643년)" 등을 들 수 있다. 진 도(MMI) 회 수 5이상 6이상 지진피해 보고 표 한반도 역사지진의 진도(MMI)별 빈도수

39 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 (a) 한반도 주변의 지각구조 (b) 과거 한반도 지진활동 분포도 그림 한반도 주변의 지각 구조 및 과거 한반도 지진활동 분포도 서울 부근에서는 지난 16세기 말까지 규모 6.0 이상 강진이 6차례나 발생했는데 최 근 400년 이상 지진 활동이 없어 정지기 로 볼 수 있다고 전문가들은 말하고 있다. 따라서 수도권이 다른 지역보다 지진 발생 빈도는 낮지만, 한번 발생할 경우 대형 참사 로 이어질 가능성이 높을 가능성이 있다고 할 수 있다. 연대순에 따른 지진활동의 빈도 추이는 AD 2년부터 대체로 미약한 지진활동을 보이 다가 15~18세기에 이상적인 많은 지진활동을 보였다. 특히 1565년에는 1년에 104회의 유감지진이 발생한 것으로 알려지고 있다. 한반도 지진활동을 지역적으로 살펴보면, 경 상 일대의 경상분지에서 지진활동이 가장 많고, 그 다음으로 충청 경기 일대의 서해안 지역이며, 내륙지역과 북부의 개마고원 지역에서는 낮은 편이다 최근의 지진규모와 피해현황 한반도의 최근 지진 활동을 살펴보면, 19세기 이후로는 비교적 미약한 지진활동이 지 속되고 있으며 20세기에는 지진의 빈도가 증가하는 것으로 나타나고 있다. 그림

40 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 은 한반도 주변의 지각구조 및 과거 한반도의 지진활동 분포도를 나타낸 것으로, 1978 년 지진관측이 본격적으로 시작된 이후 현재까지 국내에서 발생된 규모 5.0이상의 지 진은 1978년 09월 16일 충청북도 속리산 부근에서 발생된 규모 5.2의 속리산 지진, 1978년 10월 07일 충청남도 홍성읍에서 발생된 규모 5.0의 홍성 지진, 1980년 01월 08일 평안북도 서부 의주-삭주-귀성 지역에서 발생된 규모 5.3의 의주 지진, 2003년 03월 30일 인천광역시 백령도 서남서쪽 약 80km 해역에서 발생된 규모 5.0의 백령도 해역 지진, 2004년 05월 29일 경북 울진 동쪽 약 80km 해역에서 발생된 규모 5.2 울 진 해역 지진 등을 들 수 있다(그림 2.4.1(b)). 이중 1963년 7월 3일 쌍계사 지진(M=5.3), 1968년 9월 6일 동해지진 (M=5.4), 1978년 9월 15일 속리산 지진(M=5.2), 그리고 1978년 10월 7일 홍성지진 (M=5.0)등은 주로 남부지역으로 그동안 지진 정지기에서 벗어나 오랫동안 축척된 변형 에너지를 최 근에 와서 방출하기 시작했다고도 생각할 수 있다. 서북부 지역에서도 그동안 지진 정 지기에서 벗어나 1944년 12월 19일 평양 앞바다 황해지진(M=6.75), 1982년 2월 14일 황해도 사리원지방의 지진 등이 발생하였다. 표 2.4.2는 한반도에서 발생한 최근 주요지진의 현황 및 피해상황을 정리한 것이다. 쌍계사 지진은 강진이었으며 진앙도 쌍계사 (127 39' E, 35 14' N)로 결정되었고, 쌍계사 지진의 진원의 깊이는 10km로 추정되었으며, 이에 대한 피해 상황은 하동군 화 개면에서 4명이 부상을 입었으며 부분적으로 붕괴된 가옥이 10채, 전파가옥이 3채였으 며 부상자 4명중 2명은 돌담이 무너져 부상을 입었다. 또한 도로는 13개소에서 총 연 장 1km정도 파손되었다. 홍성지진은 1978년 10월 7일 18시 21분경에 발생했으며, 홍성 군 홍성읍내의 최대 진도는 규모 5이었다. 이 지진은 한반도 남부에서 광범위하게 감 지되었으며, 부상 2명 가옥 및 빌딩 반파 13채 부분파손 41채 유리파손 균열 (2,066건) 과 기타 문화재, 굴뚝, 장독, 축대, 담장 등이 손상되었으며 당시의 가격으로 199,955,000원 정도의 피해액이 발생되었다. 상기의 피해는 남부지방의 경우에 해당되 고 있으나. 이러한 규모의 지진이 중부지방인 서울 등에서 발생할 경우 그 피해는 지진 의 강도에 따라 상상을 초월할 것이며, 실제로 한반도에는 연평균 19회 정도 지진이 나 타나고 있으나 89년 16회, 95년 29회, 98년 32회 등 90년대 들어 서서히 증가하는 추 세를 보이고 있다. 부표 2.4.1은 1978년부터 최근까지 한반도 지진발생자료를 나타낸 것이다

41 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 홍도 해역 지진 2003년 3월 23일 05시 38분 41.0초 북위 35.0도, 동경 124.6도, 전남 홍도 북서쪽 약 50km 해역 4.9 Ⅳ : 흑산도, 목포 Ⅲ : 광주, 여수 등 감지범위 : 약 280km Ⅱ : 서울, 인천 등 감지범위 : 약 400km 흑산도 : 창문과 바닥이 흔들리는 정도의 진동을 느낌. 목포 : 시내 일원에서 창문과 건물이 흔들리고 방바닥이 쿵쿵거림. 광주 : 광주 및 화순 지역에서 땅이 흔들리고 창문이 심하게 흔들림. 여수 : 여수기상대 사무실내의 장비가 약간 흔들림. 감지범위 약 280km 지역: 창문과 건물, 땅이 흔들리고, 의자나 침대 등의 물건이 흔들리는 것을 느낌. 서울, 인천 등 감지범위 약 400km 지역 : 창문이 흔들리고 건물 안의 물건이 약간 흔들리는 진동을 느낌. 울진 해역 지진 속초 해역 지진 경주 해역 지진 2001년 11월 24일 16시 10분 31.6초 1999년 1월 11일 13시 07분 14.1초 1997년 6월 26일 03시 50분 21.8초 북위 36.7도, 동경 129.9도, 울진 동남동쪽 약 50km 해역 북위 38.3도, 동경 128.7도, 강원도 영월 동쪽 약 20km 지역 북위 35.8도, 동경 129.3도, 경남 경주 남동쪽 약 9km 지역 Ⅲ : 울진, 포항 Ⅱ : 강릉, 태백, 대구, 삼척, 동해 Ⅳ : 속초, 간성 Ⅲ : 양양, 고성 Ⅱ : 대관령, 인제, 강릉 Ⅰ : 서울, 수원, 성남, 동해, 춘천 Ⅳ : 경주 Ⅲ : 포항, 울산, 대구, 밀양, 부산 Ⅱ : 김해, 마산, 구미, 추풍령, 대전, 청주 Ⅰ : 강릉, 울진, 서산, 광양, 여수 울진, 포항 : 쿵하는 소리와 함께 건물이 흔들리고, 어지러움을 느낌. 강릉 : 강릉지방 기상청 내 2층, 3층의 창문과 책상, 캐비닛이 흔들림. 태백 : 아파트 건물이 약간 흔들림. 대구 : 삼척, 동해 : 창문이 약간 흔들리는 진동이 있었음. 속초 : 갑자기 아파트 건물이 심하게 흔들리며 탁자 위의 화분이 굴러 떨어짐. 주민들이 놀라 건물 밖으로 나오는 소동이 벌어짐. 속초기상대, 시 군청 및 경찰서 등에 지진발생 여부를 묻는 전화가 쇄도함. 강릉, 인제, 춘천 등 강원내륙과 해안 : 건물과 창문이 약간 흔들림. 지진발생 확인 전화 등으로 주민들의 불안감이 증폭됨. 경주 : 호텔 건물이 흔들려 투숙객 대피 밀양 : 집 전체가 흔들림. 잠을 자다 방바닥이 흔들림을 느낌. 구미 : 건물이 흔들림. 경산 : 아파트가 심하게 흔들림. 대전 : 창문, 방바닥, 집이 흔들림. 잠자다 깸. 청주 : 침대가 흔들림을 느낌. 추풍령 : 잠자다 깸. 광양 :4층 건물 책상이 흔들림. 서산 : 창문이 약간 흔들리는 진동이 있었음

42 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 영월 지진 1996년 12월 13일 13시 10분 17.3초 북위 37.2도, 동경 128.8도, 강원도 영월 동쪽 약 20km 지역 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 4.5 Ⅲ : 영월, 정선 Ⅱ : 춘천, 강릉, 속초, 동해, 홍천, 인제, 안동, 대구, 부산, 대전, 부여, 추풍령, 아산, 구미, 영천, 진주, 합천, 거창, 산청, 포항, 군산, 울진 Ⅰ : 철원, 서울, 인천, 안산, 부천, 수원, 양평, 이천, 홍성, 여수, 장흥, 보성, 광주, 무안, 서산, 울산, 마산, 통영, 제주 진앙이 내륙이고 진원의 깊이가 낮아 이례적으로 제주를 포함한 한반도 전역에서 진동을 느꼈으며, 규모에 비해 지진의 감지범위가 넓었음. 규모 4~5의 중진인 경우 감지범위가 보통 100km에 불과한데 반하여 450km를 넘은 것은 이례적인 것으로, 일반적으로 진앙의 깊이는 40~60km인데, 이번 지진은 20km 정도에 불과하여, 지진동이 전달되는 과정에서 장애물의 영향을 비교적 덜 받았기 때문으로 판단됨. 영월 : 창문과 장롱이 심하게 흔들리고 선반에 놓인 그릇이 떨어져 아기를 안고 집 밖으로 피신함. 정선 : 신동읍사무소 2층에 근무 중이던 직원 모두가 놀라 황급히 밖으로 뛰쳐나갔으며, 2층 건물, 지하보일러실 내벽 등 10여 곳에 균열이 생기고 건물 외벽 타일 일부가 떨어져 나가는 피해와 예 미리 일부 가옥에서는 담장이 무너지는 피해가 있었음. 춘천, 강릉, 홍천, 인제, 울진, 울산 : 건물이 크게 흔들림. 대전, 부여, 추풍령, 아산 : 건물과 창문이 2~3초 흔들림. 서울, 고양, 일산, 안산, 부천, 수원 등 경기일원 : 10초가량 건물이 흔들리고 꽃병이 넘어지자 밖으로 대피하는 소동이 벌어짐 양양 해역 지진 1996년 1월 24일 05시 09분 55.4초 북위 37.9도, 동경 129.6도, 강원도 양양 동쪽 약 80km 해역 4.2 Ⅳ : 양양, 동해, 강릉 Ⅲ : 삼척, 태백, 울진, 영월, 춘천, 울릉도 Ⅱ : 안동, 양평, 제천 Ⅰ : 청주, 충주 강릉, 속초 등 동해안 지역 : 건물이 흔들려 대부분의 사람들이 놀라 새벽잠에서 깸. 기상청에 지진발생을 확인하는 문의전화가 쇄도함. 동해, 삼척 : 전 지역에서 가옥과 창문이 흔들림. 창문이 깨진 곳도 있음. 백령도 해역 지진 1995년 7월 24일 19시 02분 52.0초 북위 38.2도, 동경 124.4도, 서해 백령도 북서쪽 약 30km 해역 4.2 Ⅲ : 백령도 Ⅱ : 일산, 고양 Ⅰ : 서울 백령도 : 꽝하는 지진굉음과 함께 찬장 그릇이 흔들렸음. 서울, 일산 신도시 등 경기 서북부 지역 : 창문이 흔들림. 앉은 상태에서 현기증을 느낄 정도로 흔들림. 탁자 위의 커피 잔 등이 흔들림

43 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 홍도 해역 지진 1994년 7월 26일 02시 41분 46.3초 북위 34.9도, 동경 124.1도, 전남 홍도 서북서쪽 100km 해역 4.9 Ⅲ : 홍도, 흑산도, 목포, 완도, 광주, 여수, 군산, 전주 Ⅱ : 대전, 청양, 강경, 공주, 온양 Ⅰ: 마산, 진주, 산청, 거창, 부산, 수원, 인천, 시흥, 부천, 서울, 홍천, 춘천, 원주, 강릉, 주문진 등 광주 : 창문이 흔들림. 고층아파트의 일부 시민들이 잠을 깸. 완도 : 건물이 2회 흔들림. 읍내 여관 5층에서 화병이 넘어졌음. 목포, 여수 : 창문이 많이 흔들림. 아파트가 심하게 흔들려 잠이 깬 주민들이 밖으로 나왔으며, 의자가 흔들림. 군산 : 창문이 흔들릴 정도의 진동으로 일부 시민들이 잠에서 깸. 위도 주민의 지진확인 전화가 빈발함. 산에서 갑자기 꿩들이 놀라는 소리를 들은 후 진동현상을 느낌. 신축한지 3년 된 4층 건물 외벽(붉은 벽돌)이 갈라졌음. 전주 : 기상대안의 의자가 약하게 흔들림. 고층아파트에서는 침대가 흔들림. 대전 : 방과 장롱이 흔들렸으며, 아파트가 심하게 흔들려 잠에서 깸. 청양, 강경, 공주, 온양 : 아파트 유리창이 10초가량 흔들림. 선반 위의 물건이 떨어짐. 서울 : 집, 방바닥, 침대가 배를 탄 것처럼 흔들림. 속이 메스껍고 현기증이 났으며, 도자기가 떨어지고 창문유리에 균열. 부산, 강원도 : 호텔 및 고층아파트가 20초 정도 흔들려 잠이 깸. 창문과 소파 등의 가구가 조금 흔들렸음. 울산 해역 지진 1994년 4월 23일 12시 41분 41.9초 북위 35.1도, 동경 131.1도, 경남 울산시 남동쪽 약 175km 해역 4.5 Ⅲ : 울산, 포항, 경주, 부산 Ⅱ : 마산, 창원, 대구 울산, 포항, 경주, 부산 : 건물이 크게 진동, 실내의 화분이 흔들림. 마산, 창원, 대구 : 창문이 흔들리고, 여러 사람이 진동을 느낌. 울산 해역 지진 1994년 4월 22일 02시 05분 27.1초 북위 34.9도, 동경 131.0도, 경남 울산시 남동쪽 약 175km 해역 4.6 Ⅲ : 울산, 포항, 부산, 대구 울산 : 서있기가 어려울 정도로 흔들리고 걷기가 어려웠음. 포항 : 5층 아파트에서 탁상시계가 흔들려 떨어짐. 세면대 물이 출렁거림. 꽃병이 흔들림. 부산 : 건물이 흔들렸음(장전동, 동래 우동). 대구 : 흔들림에 잠을 깼으며, 화장대의 화장품이 흔들렸음

44 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 울산 해역 지 울산 해역 지 1992년 12월 13일 20시 22분 38.9초 1992년 1월 21일 03시 36분 17.9초 북위 35.3도, 동경 130.1도, 경남 울산시 동남동쪽 약 70km 해역 북위 35.4도, 동경 129.9도, 경남 울산 남동쪽 약 50km 해역 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) Ⅲ : 울산, 포항, 부산 Ⅱ : 대구, 진해, 밀양 Ⅲ : 울산 Ⅱ : 부산, 포항 Ⅰ : 대구 울산 : 울산기상대로 집안의 창문과 화분 등이 가볍게 흔들렸다 는 시민의 제보가 있었으며, 울산세관 당직직원들은 건물이 2~3초 정도 떨리는 것을 느꼈다 고 제보함. 부산, 포항 : 건물이 2~3초간 흔들렸고 화분 등이 흔들렸음. 대구 : 아파트가 3번 가볍게 흔들림. 밀양 : 건물이 흔들리고 소리가 남. 진해 : 창문이 흔들림. 울산 : 창문이 크게 흔들려 사람이 잠에서 놀라 깨었음. 부산 : 가구 위의 가벼운 물건이 떨어질 정도의 진동이 있었음. 놀라 아기를 안고 밖으로 나온 사람이 있었음 영흥도 해역 지진 1985년 6월 25일 06시 40분 33.8초 북위 37.3도, 동경 126.4도, 서해중부 영흥도 부근 해역 4.0 Ⅲ : 인천 Ⅱ : 서울, 서산, 의정부, 동두천, 포천, 평택, 안성 Ⅰ : 춘천 등 경기일원 인천 : 부엌의 유리잔과 그릇이 흔들려 잔속의 물이 넘쳐 엎질러졌음. 신발장 위의 신발이 떨어졌음. 사람이 놀라 집 밖으로 뛰쳐나왔음. 서울 등 다른 경기지역 : 창문이 "우르르"소리를 내며 흔들렸음. 덕적도 해역 지진 1982년 8월 29일 03시 18분 40.7초 북위 37.2도, 동경 125.9도, 서해중부 덕적군도 서쪽해역 4.0 Ⅲ : 서산, 서울 등 중부서해안 Ⅱ : 춘천, 추풍령 서울 : 아파트가 심하게 흔들리고 땅바닥이 울려 잠에서 깬 사람이 많았음(우르릉하는 지진굉음). 서산 : 가옥과 창문이 심하게 흔들렸음. 울진 해역 지진 1982년 3월 1일 00시 28분 02.1초 북위 37.2도, 동경 129.8도, 경북 울진 북동쪽 약 45km 해역 4.7 Ⅳ : 울진, 삼척 Ⅲ : 영천, 대구, 대관령, 포항 Ⅱ : 강릉, 춘천, 청주, 추풍령, 부산, 충무 Ⅰ : 서울, 인천, 서산 울진, 삼천 : 유리창이 소리를 내며 떨리고 집이 파도에 요동치듯 흔들렸음. 그릇의 물이 출렁임. 기왓장이 떨어짐. 대구, 포항 : 잠에서 깰 정도의 진동을 느꼈음. 서울 : 일부 고층아파트에서는 흔들려서 잠자리에서 깬 사람이 있었음

45 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 지진명 진원시 진 앙 규모 진 도 피 해 상 황 사리원 지진 포항 해역 지진 재령 지진 1982년 2월 14일 23시 37분 32.1초 1981년 4월 15일 11시 47분 00.0초 1978년 11월 23일 11시 06분 05.0초 북위 38.3도, 동경 125.7도, 황해도 사리원 남서부 지 북위 35.9도, 동경 130.1도, 경북 포항 동쪽 약 65km 해역 북위 38.4도, 동경 125.6도, 황해도 재령지역 표 최근 국내의 지진 현황 및 피해 사례조사(계속) Ⅴ~Ⅳ : 진앙부근 (안악, 사리원) Ⅲ : 서울, 인천 Ⅱ : 수원, 양평, 춘천, 강화, 이천 Ⅰ : 서산, 청주, 제천, 대전, 광주, 대구, 부산, 포항, 강릉 Ⅳ : 포항 Ⅲ : 울산, 안동, 김해, 고리, 부산 Ⅱ : 대전, 금산 Ⅰ : 광주, 청주, 서울 등 제주도를 제외한 남한 전역 Ⅳ : 재령 Ⅲ : 불명(황해도 전역으로 추정) Ⅱ : 서울, 인천 Ⅰ : 속초 서울에서는 대부분 창문이 심하게 흔들려 놀라 집 밖으로 뛰어나오는 소동이 있었음. 특히 고층아파트(여의도, 반포, 영동 등)에는 더욱 심한 진동을 느껴 순간적인 공포감에 떨었다고 보고되어 있음. 우우하는 소리 또는 우르릉하는 굉음이 보고 됨. 창가의 유리 꽃병이 떨어짐. 아파트 형광등이 흔들리고 어지러움을 느낌 액자, 시계가 벽에서 떨어지기도 함. 대부분 잠에서 깨어나 놀랬음. TV위의 유리잔이 흔들려 굴러 떨어짐. 의자를 밑에서 흔드는 듯 몸이 앞뒤로 흔들렸음. 포항 : 건물이 마치 기우는 듯하고 형광등이 흔들려 사람이 놀라 집밖으로 대피하였으며, 아파트 및 백화점 선반의 물건이 떨어짐. 포항 북쪽 약 20km 지역에서 블록벽에 금이 갔다는 보고도 있었음. 부산 : 대형건물이 심하게 흔들려 건물 속의 사람이 일시 대피하는 소동이 있었음. 김해 : 건물이 흔들려 기상청 직원이 현기증을 느꼈음. 금산 : 지진굉음을 들었음. 서울 : 여의도, 마포의 고층건물에서 일부 느꼈음. 전라. 충청지역 : 비행기 지날 때와 같이 창문이 흔들렸음. 서울 : 3층 건물이 흔들리고 대부분의 사람이 진동을 느꼈음. 인천 : 창문이 흔들리고 대부분의 사람이 진동을 느꼈음. 속초 : 일부 사람이 느꼈음

46 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 한반도의 지진에 대한 안전성 분석 앞에서 살펴본 바와 같이 지진은 주로 지각의 판 경계부에서 일어난다. 한반도 동쪽 에 위치한 일본열도는 서쪽의 유라시아 판, 동쪽의 태평양판, 북쪽의 북미 판, 남쪽의 필리핀 판, 4개의 지각 판이 만나는 위치에 놓여 있기 때문에 지진 다발 구역이다. 즉 이들 판이 부딪칠 때 발생하는 에너지의 대부분이 지진이나 화산으로 일본 지역에서 해소되기 때문에 결과적으로 일본열도가 한반도의 지진보호막이라고 생각할 수도 있다. 그러므로 한반도는 세계에서 가장 위험한 지진지대인 일본과 인접해 있으면서도 지진 에 있어서는 다소 안정지역에 속한다고 할 수 있다. 한편 한반도가 속해 있는 유라시아판은 특성을 살펴보면 다음과 같다. 유사시아 판은 동쪽으로 이동하고 있는데, 인도-호주판의 북상은 동아시아를 더욱 동쪽으로 밀고 있 다. 그런데 유라시아판의 동쪽 끝에는 오히려 서쪽으로 이동하는 태평양판이 버티고 있 다. 따라서 유라시아판이 받는 힘들은 어디에선가 해소돼야 하는데 그 대표적인 지점이 산동반도에서 만주를 가로질러 연해주에 이르는 단층(fault) 5) 인 탄루단층계이다 년 무려 20여만 명이 넘는 사망자를 낸 중국 당산 대지진이 바로 탄루단층계에서 대표 적인 지진이라 할 수 있으며, 한반도는 이러한 효과에 의한 지진에 대해서도 안전한 위 치에 속하고 있다. 즉 외부로부터 유라시아판에 가하는 힘이 일본이나 중국에서 해소되 기 때문에 그 가운데 놓인 한반도 지각은 비교적 안정적으로 유지될 수 있다는 것을 뜻한다. 더욱이 서해안 지역에 있는 깊이 10 km의 퇴적분지가 마치 스펀지처럼 한반도 를 둘러싸고 있어서, 지각 판의 움직임에 대해서 완충작용을 하고 있기 때문에 지각의 급격한 변동을 흡수함으로써 대규모 지진이 일본 및 중국에서 일어났다고 하더라도 한 반도 주변은 시간상 훨씬 늦게, 또 많이 약해진 상태에서 지진이 발생한다고도 할 수 있다. 그런데도 한반도에서 지진이 일어나는 것은 유라시아판을 변형시키는 힘을 일본 이나 중국에서 100퍼센트 해소할 수가 없기 때문이다. 결국 한반도 지각에 축적된 변 형에너지가 약한 단층대를 깨면서 지진으로 분출된다고 할 수 있다. 엄밀한 의미에서 삼국시대부터 1,800회에 가까운 지진기록이 있다는 것은 한반도에도 수많은 활성단층 6) 5) 암석의 파쇄대에서 두 면이 파쇄대에 평행하게 상대적인 이동을 일으키는 것을 말한다. 총 오프셋은 수 cm부터 수 km까지 다양하다. 이러한 단층은 단순히 몇 개가 존재하는 것이 아 니라 오랜 기간에 걸쳐 형성되게 되는데, 상반이 미끄러져 내려간 단층을 정단층, 상반이 상 승한 단층을 역단층이라 하며 단층면이 상하운동을 일으키지 않고 주향이동으로만 엇갈려있 는 단층을 주향이동단층이라고 한다. 6) 활성단층이란 현재 계속적으로 변위가 일어나고 있거나 근래에 변위가 일어난 단층을 말함,

47 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 이 존재한다는 것을 의미한다. 연구보고에 의하면 한반도 내에서 대표적인 지진의 활성 단층으로 경남 진해시에서 경북 영덕군으로 이어지는 양산단층을 들 수 있는데, 삼국시 대 경주에서 진도 8 이상의 강진이 10여 차례나 기록된 것도 이러한 영향으로 판 단된다. 또한 한반도에서 발생한 지진 중에서 최대 규모로 추측되는 1643년 지진은 울 산에서 경주로 이어지는 울산단층에서 일어난 것으로 추정한다 한반도의 지진발생 가능성 추이 전망 그렇다면 한반도를 포함한 우리나라는 지진에 대하여 안전한 지대일까? 그 답은 지 진의 안전지대라고 단정하기는 어렵다는 것이다. 앞서 살펴본바와 같이 한반도 주변의 지각운동이 균형을 이루고 있다 하더라도, 한반도 내에 다수 분포하는 활성단층대에 의 한 지진의 가능성은 항상 상존한다고 할 수 있다. 1978년부터 현재까지의 최대지진은 규모로 볼 때 1980년에 의주에서 발생한 규모 5.3의 지진이며, 진도를 기준으로 할 때 는 1978년 충청남도 홍성에서 발생한 진도 5.0의 지진이다. 특히 홍성 지진은 건물파 손 등 많은 피해를 발생시킨 지진으로 이 지진으로 우리나라에서는 지진에 관한 관심 이 높아져 체계적인 지진관측업무가 정착되는 계기가 되기도 하였다. 지역별 지진발생 분포를 보면 전체 512회 중 해역과 북한지역을 뺀 남한지역에서는 대구를 포함한 경북 지역이 65회로 가장 많았고, 다음으로 대전을 포함한 충남지역이 37회이며, 강원도가 28회로 그 다음을 나타내었다. 지진발생을 시간대별로 보면 15~16시가 가장 높은 분포 를 나타내었으며, 다음이 0~1시고, 8~9시, 12~13시, 13~14시, 21~22시는 같은 빈도 를 보였다. 반면에 가장 낮은 빈도를 나타낸 것은 9~10시 사이이고, 다음이 5~6시 사 이와 22~23시 사이였다. 월별 지진 발생횟수는 12월에 가장 높은 발생빈도를 보이고 다음으로 5월과 6월의 순이다. 가장적은 달은 7월이며 다음이 11월과 9월의 순이다. 한 편 계절별로는 봄철에 가장 많이 발생함을 볼 수 있었으며, 다음이 겨울이고, 가을에는 가장 낮은 발생 분포를 보였다. 지진관측기간이 짧은 관계로 이러한 통계적 분석이 특 별한 의미를 갖지 못한다고 할 수도 있으나, 이 기간 동안의 자료를 볼 때, 1978년 홍 성에서 발생한 피해지진과 같이 규모 5.0 정도의 지진은 항상 발생할 가능성이 있다고 말할 수 있다. 또한 월 평균 약2회 정도의 지진이 발생하고, 그 중 약 1/3은 유감지진 현재 우리나라에서는 단층이 35,000년 이래 한 번 움직였던, 혹은 500,000년 이래 두 번 이 상 움직였던 단층을 활성단층이라고 규정(미국 원자력규제위원회 기준)

48 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 이 될 수 있음을 보여준다. 그림 및 표 2.4.3은 한반도의 지진발생 가능성에 대 한 추이를 살펴보기 위하여, 최근 한반도에서 발생한 지진의 빈도를 나타낸 것이다. 그 림 및 표로부터 지진의 연평균 발생 건수가 과거 약 20회에서 90년대 이후로 35건으로 상승하고 있음을 알 수 있다. 물론 이러한 숫자상의 상승은 지진에 대한 관심이 증가하 면서 국내의 지속적인 지진관측 장비의 보강과 기기의 첨단화에 따른 것으로도 볼 수 있으나, 한반도 내에 지속적인 지진활동이 발생하고 있다는 사실은 당위적인 것이라 할 수 있다. 특히 1995년 일보 고베 지진 이전의 결과는 편차가 매우 큰 것을 알 수 있는 데, 이는 필리핀 판에 의해서 서해안 지역을 포함한 동북아 지역의 지각이 매우 급격하 게 움직였다는 증거라 할 수 있으며, 이러한 급격한 지각변동이 고베 지진의 원인으로 작용했을 뿐 아니라, 한반도에 연결된 지각의 불균형을 초래하여 과거보다 많은 지진이 발생하는 원인의 하나가 된 것으로 판단된다. 앞에서 살펴본 바와 같이 한반도는 지진 에 관하여 안전한 지역이라고 할 수 없으며, 과거의 역사적 문헌사례 및 최근의 발생빈 도 분석 결과로부터 지진에 대한 종합적인 대책이 시급한 실정이라 판단된다. 역사기록 을 보면 지진이 집중적으로 발생했던 몇몇 장소가 있는데 기록에는 경주, 서울, 평양 일대에서 가장 지진활동이 심했던 것으로 나타나고 있다. 그러나 이들 지역은 예전부터 많은 사람이 모여 살던 곳으로 사람이 거의 살지 않은 다른 지역에 비해 지진 피해를 비교적 많이 입어 기록이 잘 되었을 것으로 추측된다 규모3.0이상 유감횟수 총횟수 40 발생회수(건) 연도 그림 한반도의 최근 지진 발생 빈도 추이

49 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 발생일시 M 5 5>M 4 4>M 3 3>M 총 회수 * ** 표 년 이후 지진계에 의한 한반도 계측기록 건수(출전 : 기상청) * 1990년대 이후의 지진기록의 증가는 지진기기의 확충 및 측정기기의 고도화와 관련이 있음 ** 2007년의 자료는 집계 중 한반도에 있어 지진이 발생한다면 가능성이 큰 지역은 평안남도 남부와 황해도 북부 일대, 경기도 서부의 경기만 해상일대, 충청 서해안에서 울산을 잇는 중남부 내륙지역 일대, 동해안 지역일대가 될 것으로 예측되고 있다. (1) 평안남도 남부와 황해도 북부일대 1905년 이후 우리나라에서 발생한 지진의 진앙지 분포를 살펴보면 우리나라에서 가 장 지진 활동이 심한 지역으로는 평안남도 남부와 황해도 북부일대 인 것으로 판단된 다. 이는 과거 평양 부근에서 지진이 많이 발생한 기록과 일치하는 것으로써 현재까지 도 지진 활동이 자주 감지되기 때문이다

50 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 (2) 경기도 서부의 경기만 해상일대 경기도 서부의 경기만 해상 일대도 지진의 발생이 많은 곳으로 기록된 장소이고 과 거 서울 부근에서 지진기록이 많았던 것도 이들 장소에서 발생한 지진을 당시 사람들 이 생활했던 육지에서 감지한 후 기록하였기 때문인 것으로 여겨진다. (3) 충청 서해안에서 울산을 잇는 중남부 내륙지역일대 충청 서해안에서 울산을 있는 중남부 내륙 지역도 최근 지진활동이 많은 지역으로 평가되고 있다. 서해안 지역의 지진은 필리핀 판의 형성과 같은 방향인 남서-북동의 지질 경계선이 있는 지역에서 일어날 가능성이 가장 많다. 예를 들면 충청도 지역에서부터 시작해서 경기도 남부, 서울의 동부 지역을 지나 강 원도 북부를 지나는 구조선 주변이 지진의 가능성이 많은 지역이라 판단된다. (4) 동해안 지역일대 동해안 지역은 경상도 일대 단층 지역의 위험도가 매우 크다. 2005년에 발생한 후쿠 오카 지진의 경우처럼 직접적인 지진 여파를 받을 가능성이 높다. 특히 동해안은 서해 안과 같이 완충작용을 할 수 있는 퇴적층이 적어 대규모의 지진이 한반도에 전달될 가 능성도 있다. 따라서 지진이 일본의 서쪽, 즉 한반도의 동해 쪽에서 일어날 경우 그 규 모는 서해안보다 더 크고, 시차 없이 여파를 받을 가능성이 높다고 할 수 있다 확률론적 지진재해도 예측 판구조론의 관점에서 볼 때 지진은 일정한 간격을 두고 끊임없이 일어나기 때문에 과거에 발생했던 큰 지진은 앞으로 일어날 개연성이 있다고 할 수 있다. 그러므로 이러 한 반복성에 의해서 확률론적 관점에서 향후 일어날 지진에 대해 개략적인 예측이 가 능하다고 할 수 있다. 확률론적 지진재해도란 설계된 기간 동안에 어떤 구조물에 지진 에 의한 지반운동의 최대가속도가 어떤 정해진 확률에 의해 초과할 가능성이 있는 값 을 말한다. 건설교통부의 주관으로 한국지진공학회는 1997년도에 설계기간 5년, 10년, 50년, 100년, 250년에 대하여 초과확률 10%에 해당하는 한반도 전체의 확률적 지진재 해지도를 작성하였으며 그림 2.4.3에 나타내었다. 이들 설계기간과 초과확률을 재현주 기로 환산하면 각각 약 50년, 100년, 200년, 500년, 1000년, 2400년이 되며 기준에서 를 이를 근거로 내진해석 및 설계를 수행하고 있다

51 2.4 한국의 지진피해 및 발생 추이 전망 (a) 5년 동안 초과발생확률 10% (b) 10년 동안 초과발생확률 10% (c) 20년 동안 초과발생확률 10% (d) 50년 동안 초과발생확률 10% 그림 지진재해지도(건설교통부 1997)

52 제 2장 국내외 지진발생 현황 및 추이 전망 (e) 100년 동안 초과발생확률 10% (f) 250년 동안 초과발생확률 10% (g)500년 동안 초과발생확률 10% 그림 지진재해지도(건설교통부 1997)(계속)

53 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 3.1 일반사항 지진과 화재 지진에 의한 2차피해 중 인명피해 및 시설 피해의 상당수는 화재에 의한 것이며, 특 히 도심부를 강타하는 대지진이 발생하는 경우 필연적으로 화재를 동반한다고 할 수 있다. 이러한 지진과 화재의 예로써 가장 큰 시사점을 주는 재해는 1923년의 관동 대 지진(일본)이다. 관동 대지진은, 피해 규모 및 사회경제적 임팩트의 크기에서, 세계 자 연재해 사상 최대 규모의 재해였다고 판단되며, 이러한 대 재해를 야기 시킨 주요 요인 은 본진 뒤에 발생한 대규모 연소 화재이다. 도쿄시(구15구)에 있어서 주택 붕괴는 대 략 1만 2천도동인 것에 반하여 화재에 의한 소실은 동수로 약 22만, 세대수에서는 약 28만으로, 화재에 의한 피해가 대부분을 차지하였다. 소실 지역은 시 총면적의 44%에 이르러, 사망자 총수 약 6만 9천명의 95%는 화재에 의하는 것이었다. 그림 3.1.1은 관 동 지진에 있어 도쿄의 화재지역을 나타낸 것이다. 요코하마( 横 浜 )시에서는 택지 면적 의 75%가 소실해, 6만 3천 세대가 전소 피해를 입었다. 그림 년 관동지진에 의한 동경의 화재 지역(화재예방조사위, 1925에 의함)

54 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 관동 지진시의 화재는 거대 규모의 화재 특성을 보여주는 매우 이례적인 예이지만, 대지진 시에는 반드시라고 해도 좋을 정도로 화재가 발생하게 된다. 1995년의 효고현 남부 지진에 의한, 고베시의 화재는 소실 동수 7,379동으로, 관동 지진시의 도쿄시와 요코하마시에 뒤를 잇는 대형 화재였다. 이러한 화재는 일본뿐만 아니라 미국의 경우에 도 동일한 양상을 보이고 있는데, 미국 최대 지진 화재는 1906년의 지진(M7.7)에 의한 샌프란시스코의 대화재로, 소실 면적은 12,200 ha이며, 관동 지진의 화재에 의한 도쿄 의 소실 면적 3,836 ha의 약 3배였다. 지진시의 화재는 동시 다발적이기 때문에 소방력의 분산, 건축물 구조물의 붕괴나 저도 파괴에 의한 통행 장해, 소화전이나 수도관의 파손에 의한 수리 부족, 대량의 자 동차 통행에 의한 교통 정체 등의 요인이 복합적으로 작용함으로써 소화 활동이 크게 저해되어 연소 화재로 발전하기 쉽다고 할 수 있다. 또한 화재의 대부분은 건물 붕괴나 건물내에서의 전도 낙하물에 의해 발생하므로, 본진 뒤 단시간 내에 일제히 발화하는 특성이 있으며, 그 건수는 건물 붕괴 수에 비례하여 증가하게 된다. 상비되어 있는 소 방은 기본적으로는 평상시의 화재 방어에 대응할 수 있는 규모로 정비되고 있기 때문 에 이러한 비상사태에 대처할 수 있는 태세는 갖추어져 있지 않은 것이 현실이다. 이러한 소방서 및 진압장비의 부족을 잘 보여 주는 사례가 효고현 남부지진이다. 효고 현 남부 지진 시 고베시에서는, 지진 직후(오전 6시까지의 대략 15분간)의 발화 54건에 대해 출동 가능 펌프차대는 28대로써 약 1/2밖에 되지 않았다. 또한 지진에 의한 발 화 현장에 도달하는 데에는 도로 이용이 필수적이지만, 지진에 의하여 도로가 균열 함 몰 붕괴, 낙교, 건물의 도괴 등에 의해 곳곳이 절단되고, 피난민이 대량으로 자동차를 가지고 탈출하면서 도로가 정체되어 큰 장해를 받았다. 이러한 원인으로 고베시에서는 극단적인 교통 정체에 의해, 소방차등이 화재 지점에 근접하는 것에 극도로 어려웠다고 보고하고 있다. 이러한 대량 통행 차량의 90%이상은 긴급성이 없는 일반차였다고 추정 된다. 또한 화재 현장에 소방대가 도달했다고 해도 소화전은 거의 파괴되어 있었다. 상비 소방력의 손이 미치지 않는다고 가정하면, 나머지는 지구 주민의 소화활동에 맡 겨지게 된다. 그러나 강한 진동에 의한 재해나 공포 등으로 인하여, 지진의 진도가 클 수록 주민들에 의한 지화(사용 중의 화기 기구의 시말)나 초기 소화(소화기나 물통 등 에 의한 소화)의 활동은 저하하게 된다. 또한 소화활동에 있어서 가장 중요한 소화수도 수도관의 파괴에 의한 단수에 의해서 얻을 수 없게 된다. 이러한 원인으로 지진 시에는

55 3.1 일반사항 발화의 대부분이 연소에 이르러 건물이 밀집하는 도시에서는 대화재로 발전하게 되기 때문에 발화시 소방설비의 자동 살수에 의한 진압이 중요한 요소가 된다고 할 수 있다 지진과 발화의 원인 화재의 발생은, 건물 붕괴의 규모와 그 건물의 용도, 및 지진 발생의 시각 계절 시 대 등에 대한 우연적 요인의 영향을 받는다. 연소는 기상(주로 풍속 풍향) 및 시가지 조건(주로 목조 건물 또는 가연성 물질의 밀집도)에 의해서 규정된다고 할 수 있다. 일 본의 관동 지진은 9월 1일의 정오 전에 발생하였다. 도쿄는 진원으로부터 70 km 정도 떨어져 있어 산의 테다이( 手 台 ) 지면에서 진도 5, 아라카와( 荒 川 ) 저지대에서 진도 6(국 지적으로는 진도 7)의 흔들림이었다. 정확히 점심 식사 준비 때문에 많은 화원이 있어, 도쿄 시내 전체 97개소에서 발화가 발생하였다. 지반이 상대적으로 약해 건물 붕괴가 많았던 아라카와( 荒 川 ) 스미다( 隅 田 )천 저지대 및 간다천( 神 田 ) 저지대에서 다수의 발 화가 발생하였다. 주택 붕괴율과 발화율과는 비례적인 관계에 있어 7), 이 도쿄의 발화 율은 여름 지진시의 평균보다 약간 큰 규모였다. 발화 시각은 지진 후 10분 이내가 50%, 1시간 이내가 80%이었다. 발화 원인은, 부뚜막 47%, 곤로 14%, 화로 10%, 가스 9%, 약품 25%등으로 나타났다. 지진 발생의 시각 계절이나 시대는, 사용되는 화기의 종류에 관계한다고 할 수 있다. 예를 들어 1968년의 일본 토카치( 十 勝 ) 지진에서는 석 유스토브가 발화 원인의 대부분이었으므로, 자동 소화설비의 설치가 의무화 되면서 급 속히 보급되었다. 그러나 효고( 兵 庫 )현 남부 지진시의 고베시에서는 지진 당일의 발화 수가 109건으로, 전기 기구 설비 배선 26건, 가스 관련 8건, 석유스토브 4건, 약품 3건, 그 외 6건, 불명 62건이었다. 명확하지 않는 개소를 제외하면 전기 관계 39%, 가 스 관계 18%, 전기+가스 11%로, 전기 가스 관련이 68%를 차지하였으며, 전기와 관 련해서는, 전기스토브, 열대어 용기도구, 백열 스탠드, 각종 전원 코드가 주된 발화 원 인이었다. 이처럼 발화 원인을 살펴보면, 원인의 양상이 완전히 바뀐 것을 알 수 있으 며, 이로 인하여 지진 시 화재 대책의 재검토가 이루어지고 있다. 발화 중에서 얼마만큼이 연소로 발전하는가를 살펴보는 것도 중요한 요소이다. 관동 7) 발화율은 건물의 붕괴율에 비례한다. 다만 그 비례 정수는 계절에 따라서 다른데, 지금까지 의 재해 사례에 의하면 동계가 하계보다 5배 정도 큰 것으로 보고되고 있다. 다만 예외적으 로 효고현 남부 지진은 겨울(1월)이었지만, 발화율은 상대적으로 작아서 하계와 거의 같은 수준이었다

56 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 지진 시 도쿄 시내에 있어서의 발화 건 수는 98건으로 그 중 27(1/4 상당)이 발화 장 소 부근에서 진화되었고 나머지의 71 건이 연소로 발전하였다. 비화에 의한 발화 장소 는 45건으로 그중 4건을 진화할 수 있었으며, 41건은 연소에 이르렀다. 결국 연소 발 화 장소는 112개소였다. 이러한 화재에 있어서는, 연소를 저지하는 초기 소화 활동이 대화재의 발전을 막는데 매우 중요하다고 할 수 있는데, 이는 초기소화율 8) 을 예측함으 로써 분석할 수 있다. 지금까지의 지진 화재의 예에서, 초기 소화율은 진도의 증가와 함께 크게 저하되는 것으로 나타나고 있다. 예를 들어 진도 7의 지진 흔들림 속에서, 사람은 본능적으로 몸을 지키는 것도 매우 어려우며, 발화에 대하여 이를 제거하기 위 한 의식적 행동은 거의 불가능하다고 할 수 있다. 또한 주민에 의한 초기 소화는, 발 화 화염상승, 천정까지의 발화까지 10~20분 정도의 사이로, 그 이상의 본격적 화재에 대한 소화는 소방대의 역할이 되지만, 지진의 경우에는 소방대의 도착이 크게 늦어질 수밖에 없다. 그러므로 스프링클러 설비등과 같은 소화설비가 초기 발화에 대하여 자동 적으로 대응함으로써 화재의 발전을 막는 것은 부가적인 인명 및 재산피해를 억제하고 지진 이후 복구활동을 빠르게 하는데 무엇보다도 중요하다고 할 수 있을 것이다 연소와 진화 연소의 방향과 속도는, 풍속 및 풍향과 그 변화에 의해서 결정할 수 있다. 강풍 하에 서는 연소 지역은 바람이 불어 가는 쪽을 향하고 계란형으로 늘어나, 점차 강력해 지면 서 좁은 띠 모양으로 발전하게 된다. 관동 지진시의 도쿄시에서는, 비화를 포함한 112 건의 연소 화재가 합류하여 화류를 만들어, 58건의 화재 띠가 형성되었고, 이들이 점차 확대되어, 시 지역역의 반 가까이가 소실되었다. 지진 당일의 아침에, 약한 태풍이 와 카사( 若 狭 )만에 상륙 일본해를 동북 동진 하고 있었으므로, 지진 발생 시점에는 매초 10m 정도의 다소 강한 남풍이 불고 있었다. 이 바람에 의해 우선 북쪽으로 연소가 진 행되었으며, 오후 5시경이 되어 풍향은 급속히 서방향에 방향을 바꾸어서 오후 9시경 에는 강한 북풍이 되었다. 바람은 화재에 의해 보다 강하게 되었으며, 코우지마치( 麹 町 ) 의 중앙기상대에서는 오후 10시에 최대풍속 21m/s를 기록하였다. 초속 15m을 넘는 강 한 북풍은 2일의 오전 0시를 넘어서 까지 계속 되었으므로, 이것에 의해 연소 지역은 8) 전체 화재에 대하여 지구 주민의 소화 활동 등에 의해 초기에 진화할 수 있었던 화재가 차 지하는 비율을 말함

57 3.1 일반사항 남쪽 방향으로 크게 확대되어, 지진 12시간 후에 최종적인 소실 지역의 80%만큼이 벌 써 소실 내지는 화재 지역에 들어가 있었다. 완전하게 진화된 것은 3일의 오전 8시경 으로, 화재는 44시간 정도 계속 되었지만, 피해의 대부분은 1일의 저녁때에 벌써 정해 져 있었다고 할 수 있다. 효고현 남부 지진시의 고베시에서는, 평균풍속이 2~3 m/s (최대는 약 7 m/s)로 약했기 때문에, 연소 속도는 최소 20m/h, 최대 70m/h정도, 평 균 30~40m/h이었다. 이러한 낮은 속도 때문에 16시간에 걸쳐 천천히 연소가 진행되 었다. 지진 후 3일간 건물 화재 발생 건수는 136 건이었으며, 대부분 건물의 붕괴율이 30%이상인 지역에 집중되어 있었다. 관동 지진에 의한 대화재는 시 지역의 절반 정도를 불태우고 3일 아침에 겨우 종식 되었다. 연소를 저지한 요인을 살펴보면, 벼랑 및 광장 30.0%, 풍향으로 인한 소멸 16.8%, 자구적인 소화활동 15.5%, 소방대에 의한 소화 10.6%, 파괴 소방 2.5%, 수목 12.1% 등이었다. 효고현 남부 지진의 고베시에서는, 도로 철도 39.9%, 내화구조 방 화벽 23.6%, 빈터 22.7%, 방수 등 소방활동 13.8%이었다. 특히 고베시의 경우 소화 활동이 미진한 것을 알 수 있는데, 앞에서 살펴본 바와 같이, 연소 속도가 매우 늦음에 도 불구하고 소방설비에 의한 초기 대응이 이루어지지 못하면 소화 활동이 진행되지 않아서 장시간 화재가 지속된다는 교훈을 얻을 수 있다. 이와 같이 강진 시에는 소방활 동이 크게 제약되므로 초기 발화를 방지하는 여러 대책의 강구가 매우 중요하다고 판 단되며, 본 연구의 당위성을 살펴볼 수 있다. 소 화 활 동, 14, 14% 소 화 활 동, 2 9, 2 9 % 공 지, 23, 23% (a) 관동대지진 (b) 효고현 남부지진 그림 지진화재 진화의 요인분석

58 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 연소를 방지하기 위한 최근의 이슈 강지진 진동에 의해, 건물을 화재로 부터 보호하는 스프링클러, 옥내소화전 등의 소 화설비가 기능을 효과적으로 발휘하지 못하는 사례가 과거의 지진으로부터 보여 왔다. 이것은 지진이 도심지 등과 같은 인구밀집 지역에서 발생하는 대규모로 발생하는 경우 큰 문제가 될 수 있다. 예를 들어 고층 빌딩 등에서는 스프링클러에 의해 자동소화 되 도록 설비를 설치해야 하는데, 이는 고층에서의 소화활동에 있어 비상용 엘리베이터나 옥내소화전은 지진시의 방화안전상 불가능하며, 지진 시에 고층에 화재가 발생한 후, 이를 진압하기 위한 소화대가 효과적인 소방활동을 하지 못한 사례가 많기 때문이다. 연소의 방지하기 위한 대책에 관해서도 흥미로운 사실을 알 수 있다. 관동대지진 화 재, 효고현 남부 대지진 화재 등, 과거의 도시지역에의 대규모 화재에서는 목조밀집지 역의 시가지 화재가 큰 문제가 되었다고 할 수 있다. 그러나 최근에는 지진에 있어서 중고층 이상 건물의 발화, 상층에의 연소화재가 새로운 위험요인이 되고 있다. 일본에 서는 이러한 상황을 인식하여 총무성 소방청 주도로 지진이 예상되는 해당지역에 있어 소방설비의 내진피해조사를 관계소방기관에 의뢰하여 이에 대한 조치를 수립하고 있는 실정이다. 3.2 미국에 있어서 지진에 의한 소방시설의 피해 캘리포니아 로마프리에타(Loma Prieta) 지진 1989년 10월 17일 규모 7.1의 강진이 캘리포니아에서 발생하였다(그림 3.2.1). 진앙 은 샌프란시스코 남쪽 75km의 로마 프리에타(loma Prieta) 산중이었으며, 진원은 깊 이가 약 18.24km로 추정되었다. 지진을 일으킨 단층은 산안드레아스 단층계로, 진앙 지역의 최대 지반가속도는 0.65g에 달하였으나, 지속시간이 10~15초로 비교적 짧았다. 그러나 75km떨어진 샌프란시스코에서 조차 심각한 피해를 초래하였으며, 그 원인은 샌프란시스코 만에 퇴적된 점토층에 의해서 지반운동이 증폭되고 성토지역에서 액상화 가 발생되었기 때문으로 판단되었다. 본 지진은 약 83억불의 재산손실이 발생하였고 62명이 사망, 3,000여명이 부상, 14,000여명의 이재민 발생, 116,882채의 건물이 손상을 입었다

59 3.2 미국에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 그림 캘리포니아 로마 프리에타 지진의 진도 분포 본 지진의 특징은 건물뿐만 아니라 상 하수도관, 송전선, 가스관 등 라이프라인에 큰 손상이 발생하였고 지진과 동시에 화재가 발생한 점을 들 수 있다. 특히 급수관의 파괴 로 인하여 물이 공급되지 못했기 때문에 화재 진압 시 더욱 큰 장애가 되었다. (1) 수원시설의 피해 샌프란시스코 상수도의 경우, 크리스탈 댐의 제방에 3mm정도의 균열이 발생하였고, 도수관 에어벨브의 고장과 1개 펌프장의 차단기가 손상을 받아 운전이 일시 정지되었 다. 또한 저수지부터 정수장으로의 도수관( 1500mm, PC 강관) 2개소의 용접부에 90cm의 균열이 생겨서 누수가 발생했지만, 침수에 이르지는 않았다. 다른 저수지에서 정수장으로 가는 도수관( 900mm 강관)에 누수가 발생하였지만, 적은 양으로 다음날 복구되었다. 정수시설의 피해는 정수장의 응집기와 밸브 등에 피해가 있었지만 정수기 능에는 지장이 없었다. 기타 인근의 도시에서 발생한 수원시설의 피해로는, 흙댐의 제 방 상부에 균열이 발생하여 수위를 낮추어 사용한 경우가 있었다. 또한 우물물의 일부 에서 콘크리트 벽에 균열이 발생하여 양수펌프 모터의 제어가 불가능한 상태가 발생했 다. 정수시설에는 완속 여과지의 측벽, 상부 슬래브에 균열이 발생하여 누수가 생겨 정 수처리를 중지했다. 송수가압 펌프장의 경우 염소실의 전도와 자가발전설비의 냉각수관 파손 등의 피해가 발생했다. 한편 전력체계의 정전으로 인하여 정수장과 가압장치의운

60 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 용에 영향을 미쳤고, 자가발전기를 이용하여 운영센터와 가압송수장치를 운용한 사례도 있었다. (2) 방화수조의 피해 큰 지붕에 설치된 방화수조는 일반적으로 지붕 위에 있는 추가적인 구조용 강재 프 레임 위에 설치된다. 본 지진에서는 이러한 방화수조에 부착되어 있는 보강용 구조 강 재 프레임이 떨어져 나갔다. 그것은 브레이스가 부적절하게 설치된 구조용 강재 프레임 이 원인이었다. 적절한 브레이스가 설치되어 있지 않았기 때문에 주요 부재는 변형 또 는 이동되었으며, 시스템에 추가적인 자유도가 증가하였다. 이러한 현상을 종합해 보면 지진 지역에서 시스템을 지지하기 위해 독립적인 강재 레일(건물의 내 외부에 상관없 이)은 사용되어서는 안 된다는 교훈을 얻을 수 있다. 또한 콘크리트 바닥에 매립앵커로 설치되어 있는 방화수조의 경우에는 앵커가 매입인발하면서 피해를 경험하였다. 그러므 로 방화수조의 설계 시 앵커의 설치에 보다 주의해야 할 것으로 판단되었다. 그림 로스릿지 지진의 진원 및 피해 현황

61 3.2 미국에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 캘리포니아 로스릿지(Northridge) 지진 1994년 1월 17일 산페르난도의 노스릿지에서 규모6.8의 강진이 발생하여 LA 전 지 역에 큰 지반운동이 일어났다(그림 3.2.2). 이 지진으로 인하여 58명의 사망자가 발생 하였고, 1,500여명이 부상으로 병원에 입원하였으며 약 80,000~125,000에 이르는 건 축물과 구조물들이 붕괴되거나 파손되었다. 노스릿지 지진은 그때까지는 알려지지 않았 던 단층에서 발생하였으며, 캘리포니아에서 발생하는 지진 형태와는 다른 역단층 운동 에 의해 일어났다. 진원이 주택과 아파트, 상가, 병원, 학교 등이 있는 교외의 중심가 아래에 위치하고 있어 더욱 큰 피해를 초래하였다. (1) 소방시설의 피해 본 지진에 있어 소방설비의 피해 중 가장 큰 특징은 수직방향의 가속도 성부에 의하 여 스프링클러 설비가 큰 피해를 입었다는 것이다. 이로 인하여 발생한 많은 화재의 발 화 및 연소를 막지 못했다. LA 시 당국에 의하면 설치된 스프링클러 설비는 약 14,000 개소로 그중 3,300개소는 지진이 발생한 산패르난도(San Fernando)에 설치되어 있었 다. 많은 스프링클러 설비들이 수직 직하 성분 때문에 분기관이 상부로 움직이면서 스 프링클러를 천정으로부터 밀어내지면서 피해를 입었다. 이러한 지진피해의 교훈은 일반적으로 취약한 브레이스나 부적절하게 시공된 브레이 스는 스프링클러 설비의 피해에 중요한 요인이 다는 것이다. 또한 이러한 피해는 수직 직하지진 특성을 보인 1995년 고베지진에서도 동일하게 관찰되었다. 한편 일반적으로 유연성이 좋은 것으로 인식되어 내진 조치되지 않았던 작은 직경의 배관(직경이 25mm 이하)에서도 동일한 피해를 보이고 있었다. 지진에 의한 피해 상황을 표 3.2.1에 정리하여 나타내었다. 표로부터 다음의 결론을 얻을 수 있다. 소화설비의 각 구성 부품은 천정이나 벽 등과 같은 강한 구체와의 서로 다른 흔들 림에 의한 충돌로 인하여 파손된다. 분기관 주변의 이동에 의하여 관통하고 있는 관의 공간이 부족할 경우에는 배관 조인트 나사부에 심각한 피해를 가져오게 된다. 브레이스의 파괴(특히 행거 자중에 대하여 이용되고 있는 1방향 C클램프)는 스크류 조인트에 파괴 및 배관의 이동에 기여한다

62 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 표 캘리포니아 로스릿지(Northridge) 지진 시 소방설비별 피해상황 피해 원인 피해 원인 약 660m의 스케줄 40 강관이 천정부에서 탈락 분기관 탈락 지하 연성 배관(150mm) 파손 C 클램프(구속 스트랩 무) 시멘트 부착 스터드(내진 브레이 스) 내진 브레이스-종방향 브레이스 구조부재에서 3/8 스크류로드 탈 락 배관 파손 이격이 충분치 못함(폐 콘크리트) 벽체의 4방향 브레이스의 조임쇄 탈락 랙식 상가의 전도에 의한 배관파손 스프링클러 익스펜션 쉴드 내진 브레이스 -종방향 브레이스 상가의 랙에 대한 안정성 인-랙 스프링클러 배관 배치 고형 천정 릿지 배관은 천정에서 이동하지 못 함 상향 스프링 하양으로 이동 조인트 취약 수직도관 6-in, 8-in 커플링 커플링의 보수 이격(글루브의 깊이) 커플링이 52mm 배관에서 매입인발 배관재료 배관 내 스레드의 깊이 콘크리트 내 시멘트로 부착한 스터드 시멘트로 부착한 품질불량 스터드의 탈락 U볼트 뽑힘 행거 파손/배관 파손 내진브레이스 매입인발 글루브 커플링 취약 C 클램프 내진 브레이스 -횡방향 브레이스 -종방향 브레이스 랙 볼트 내진브레이스 -종방향 브레이스 루버 가스킷(구형, 딱딱해짐) 내진브레이스 -횡방향 브레이스 -종방향 브레이스 보수된 행거 행거 파손 천정으로부터 스프링클러 탈락 배관 재료 파손 가요성 배관 파손 배관 파손 내진브레이스 - 횡방향 브레이스 - 종방향 브레이스 행거에 사용된 조임쇄 행거의 종류와 이격거리 내진브레이스 - 횡방향/종방향 브레이스 건조한 목재로부터 코치스크류 로드 의 매입인발 목재로부터 랙의 인발 -랙이 해머에 의해 결속(스크류 방식이 아님) 데크플레이트에 부착된 내진브레이 스 조임쇄 인발 행거 손상/파괴 박막의 배관재료 이격 재료의 강성 배관행거 파손 시멘트로 스터드 부착 지하배관 파손 PIV 이동 오버헤드 배관 파손 오버헤드배관의 파손 내진브레이스 -종방향 브레이스 조임쇄 인발 -시멘트로 스터드 부착 구속 스트랩이 없는 C 클램프 내진브레이스 -횡방향 브레이스 -종방향 브레이스 스프링클러 롤 유지관리 스프링클러 파손 큰 덕트의 이동 덕트에서의 조임쇄 파손 내진 브레이스 -조임세(시멘트로 스터드 부착) -바닥이다 벽 관통 시 이격거리 이격거리 -목재 보에 1/4~1/2in 설치

63 3.2 미국에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 (2) 배관 및 덕트의 피해 배관설비에 있어 가장 많은 피해를 입은 배관은 300mm 직경의 배관으로 대부분 천 정으로부터 탈락하면서 파손되었다. 이러한 천정부에 매달린 배관 및 덕트에 대한 지진 피해는, 지진 시 내진브레이스(sway bracing)가 전체적으로 부족하였기 때문이라 할 수 있다. 또한 배관이나 덕트를 지지하는 U자형 갈고리(clevis)와 트레피스(trapeze)가 지지 배관 위에서 크게는 152mm 정도 미끄러진 경우, 트레피스로 지지된 배관이 약 100mm정도 앞뒤로 흔들려 배관의 단열재가 파괴된 경우도 있었다. 또 다른 피해 형태 는 천정재나 기타 매달려 있는 설비(배관이나 부속물을 포함)가 서로 다른 흔들림에 의 해 충돌하여 발생하게 된다. 배기 덕트 수직관이 두 배관 사이에서 눌러 파손되는 경우 가 좋은 예라 할 수 있다. 또한 스터드에 대하여 콘크리트 구조물과 시멘트계의 고형물 로 접합한 스터드는 지진 시 모두 탈락한 것을 알 수 있었으며 이를 통하여 배관을 고 정하는 조임쇄 스터드는 앵커나 기타 콘크리트에 매입시켜 충분한 정착강도를 확보해 야 할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 쉴드와 클램프의 조립으로 연결된 주철재 배 관의 경우, 바닥판 사이의 서로 다른 움직임으로 인하여 파손된 사례가 많이 보고되었 으며, 이에 대응하기 위해서는 수직도관 위에 배관의 핵심 접합부를 두어서는 안 된다 는 교훈을 얻을 수 있었다. 로스릿지 지진에서 배관에 대한 피해에서는 내진성능을 고려한 가요성 배관 및 내진 브레이스, 그리고 글루브 커플링의 피해도 보고되었다. 가요성 배관의 경우에는 배관의 유연성을 초과한 변위에 의하여, 즉 큰 덕트 등의 이동에 의해 덕트에서의 조임쇄가 파 손되었기 때문에 큰 변위가 발생한 것으로 보인다. 내진브레이스의 경우에는 2방향 내 진브레이스의 경우, 가속도 방향이 일치하지 않았기 때문으로 판단되었으며, 4방향 내 진브레이스의 경우에도 조임쇄의 탈락 등에 의한 피해가 보고되었다. 글루브 커플링의 경우에는 커플링의 취약부인 루버 가스킷 사용연수가 오래되면서, 고무재질이 딱딱해져 있어 지진 시 반복적인 흔들림에 의해 파손된 것으로 판단되었다. (3) 입상배관의 피해 본 지진에서의 입상배관의 피해는 대부분 지반과 구조물의 흔들림 차이에 의해 받침 대가 지진하중에 의해 부적절하게 설계되어 휘어진 것이라 할 수 있다. 그러므로 입상 배관의 지지재, 앵커, 가이드는 열팽창과 함께 지진하중을 감안한 설계를 하여야 할 것 으로 판단되었다

64 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 3.3 일본에 있어서 지진에 의한 소방시설의 피해 미야기현( 宮 城 縣 ) 지진 1978년 6월 12일, 17시 14분, M 7.4(진도 5)의 지진이 센다이시를 덮쳤다. 이 지 진은 당시 인구 약 62만 명의 센다이시를 직격해, 근대화 한 도시가 일본에서 처음으 로 큰 지진에 휩쓸린 예로 주목을 받았다. 일본기상청에 의해 1978년 미야기현( 宮 城 縣 ) 지진 이라고 명명된 이 지진에서는, 현재의 센다이시 지역(구이즈미시( 旧 泉 ) 구 아키우마치( 旧 秋 保 町 )의 구역을 포함)에 사망자 16명, 중경상자 10,119명, 주택의 붕 괴 4,385호, 부분파손 86,010호라고 하는 막대한 피해가 발생하였다. 피해는 미야기현 에 집중되었으며, 센다이의 구 시내에서는 피해가 적었으며, 새로운 택지조성 지역에서 지반 액상화에 의한 피해가 눈에 띄었다. 또한 도로 토목 시설 철도 등에도 피해가 많아, 국도 346호선의 기타카미 강에 걸리는 금앵교가 낙하하거나 오일 탱크 3기가 파 손하는 등의 피해를 일으켰다. 그림 미야기현 지진의 진원지 및 진도 분포

65 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 한편 라이프라인의 장해가 일상생활에 영향을 미쳐, 전면 복구까지 전기는 2일, 전화 는 7일, 수도는 11일, 가스는 33일을 필요로 했다. (1) 미야기현 지진의 특징 미야기현 지진의 특징은, 1 유리 파편이나 낙하물 등에 의한 사상자가 약 10,000명 이상에 이를 정도로 많 았다는 점, 2 센다이시는 대도시임에도 불구하고 화재발생이 8건에 지나지 않았다는 점, 이러한 원인으로는 - 지진이 오면 우선 화재가 발생한다는 의식이 시민에게 정착되어 있었으며, - 초여름에 들어가, 석유스토브 등의 난방 기구가 사용되지 않았으며, - 본진이 17시 14분으로, 아직 저녁 식사의 준비시간보다 빨라, 불을 사용하고 있는 가정이 적었다는 점, - 8분전에 진도 2의 전진이 있어, 불을 끄거나 대책을 강구한 가정이 많았던 점. 3 피해의 발생이 지반 조건 등에 의해 크게 영향을 받는 경향이 있었다는 점 설비종류 건수 각 설비에서의 피해개소(%) 출구(입구)(20.2%), 배관(11.9%), 박스케이지(11.1%), 방열기(8.8%), 덕트(7%), 냉난방 공조환 386 냉각탑(6.2%), 열교환기(5.4%), 보이러(4.7%), 펌프(4.1%), 송풍기(4.1%), 연 기설비 돌(3.6%), 냉동기(3.4%), 오일탱크(3.1%), 팽창탱크(1.8%) 급탕설비 67 가스(28.4%), 전기온수기(23.9%), 급탕배관(13.4%), 보일러(10.4%), 기타 급수설비 238 급수관(44.5%), 고가수조(31.5%), 수조(10.1%), 옥외 매설관(8%), 펌프(3.8%), 기타 배수설비 91 잡배수관(40.7%), 정화조(14.3%), 배수계통(14.3%), 펌프(8.8%), 우수관 (7.7%), 오수관(6.6%), 기타 위생기구설비 46 변기(30.4%), 욕조(23.9%), 세면기(19.6%), 배관(17.4%), 기타 소화설비 70 스프링클러설비(75.7%), 옥내소화전(10%), 자동화재경보설비(7.1%), 기타 가스설비 16 가스관(75%), 기타 전기 통신설비 105 트랜스(24.8%), 배선(20%), 제어반(10.5%), 큐피클(8.8%), 콘센트(8.8%), 전 주(6.7%), 발열기(5.7%), 기타 조명설비 43 조명기구(100%) 표 건축설비의 종류별 피해상황 출전 : 1978년 미야기현 지진재해조사보고, 일본건축학회(1980)

66 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 - 오로시마치 단지에서의 286사의 사옥 가운데, 전괴 3사, 반괴 262사의 피해를 일으킨 것 외에 시의 남동부 등에서도 큰 피해가 발생하였음. 4 전기 가스 수도 등의 라이프라인이 큰 피해를 받아 시민 생활에 큰 영향을 줌. 특히 가스는, 복구에 약 1개월의 시간을 필요로 했다는 점 등을 들 수 있다. (2) 주요한 건축설비의 종류별 피해상황 미야기현 지진에서는 다수의 빌딩이 집중되어 있는 센다이시( 仙 台 市 )가 피해의 중심 지역이었으며, 특징은 공조설비, 급배수설비 및 전기 통신설비 등의 피해가 다수 발생 하였고, 소화설비에 있어서도 피해가 발생하였다는 점을 들 수 있다. 표 3.3.1은 건축 설비 종류별 피해상황을 나타낸 것이다. 3) 소방용설비의 피해상황 센다이시 소방국에 의해 조사된 소방용 설비의 상세한 피해상황을 표 3.3.2에 나타 내었다. 여기서는 소화기의 산란 파손 및 수전설비의 전도 위치이동이 많이 관찰되었다. 또한 수계소화설비의 배관이나 스프링클러 헤드의 피해가 많았으며, 비상용발전설비의 기동불능도 11건 보고되었다. 한편 표 3.3.1과 표 3.3.2에서 소방용설비의 피해건수 등 이 일치하지 않고 있는데 이것은 피해이 판정기준이나 설비 분류 방식의 차이에 의한 것이다. 손상사항 건수 소화기 전도 낙하물에 의한 파손 56 옥내소화전 모터, 펌프의 운전불량 수조균열 배관균열 소화전박스 수전설비의 이동 위치이탈 등 비상용전원설비 기동불능 스프링클러 설비 헤드, 배관파손 13 피난설비 자동화재경보설비 비상방송설비 표 소방용설비의 피해상황 유도등 낙하 트랩, 거치대 균열 수신기 손상 감지기, 단선, 탈락 앰프손상 스피커 손상 출전 : 1978년 미야기현 지진재해조사보고, 일본건축학회(1980)

67 구 분 피 해 내 용 옥내소화전 설비 및 스프링클러 설비 소방용 설비에 관련된 전기설비 의 피해 인입설비 수변전설비(자립개방 형) 수변전설비(실내 실외, 큐피클 형) 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 바닥 콘크리트 조에 있어 소화저수조의 하부에 균열이 발생하여 누수 옥상에 설치된 고가수조 본체의 이동, 파손, 균열, 가설대 및 콘크리 트 기초의 취약부 이동, 파손, 균열 옥상 수조에서의 배관의 송출부 파손 소화수조 내에 위치한 후드 내부의 불량, 소화펌프에 의한 담수 불능 소화펌프의 운전 불량 소화펌프용 제어반의 내부 불량에 의한 운전 불능 지중매설관의 파손, 균열 옥내배관의 파손, 균열 소화펌프 흡입 측의 플랜지부분에 균열 옥내소화전함의 파손은 주로 건축 벽의 변형이나 균열에 의하여 파생 되는 피해임 수조 접속배관의 고정 및 지지 불확실성에 의한 파손 배관의 파손 스프링클러 배관에 있어서의 파손 및 균열 스프링클러 헤드 접속부, 매입부 파손 및 이에 수반한 천정베드 낙하 전신주의 경사 전도, 전신주 상부 기기의 낙하 지중관료의 파손, 케이블 절단 가공인입선의 절단, 단락 변압기의 이동 전도 파손 콘덴서의 파손 고 저압모선의 변형, 고압배선의 단선 단락 큐피클 본체의 이동, 경사, 전도, 큐피클 내부의 변압기 이동, 경사 리드선의 단선 단락 배선 분기배관기선의 파손 탈락 절단 및 이러한 원인으로 인한 단선 단락 축전지설비(축전지별 도 설치형) 축전지 지지대의 이동 전도 전조의 이동 전도 파손 균열 누수 접속 철물의 변형 절단 케이블의 절단 축전지설비(큐피클 형) 큐피클의 이동 전도, 큐피클 내 부품의 이동 전도 파손 비상용 발전설비 자동화재 경보설비 비상방송설비 표 수계통 소화설비 및 관련 전기설비의 피해상황 본체의 이동 전도 기초에서의 탈락, 발전기내부 배선의 단선 단락 소음기의 파손 탈락 절단 연돌 내부의 붕괴에 의한 운전불능 오일탱크 냉각수조의 변형 누수, 오일탱크 냉각수조 내 배관의 파손 변형 균열 발전기반의 이동 및 내부기기의 이동 기동용 축전기의 부품의 균열 전도 누수 발전기반의 보수 불량에 의한 것으로 판단되는 운전불능 수신반의 전도 경사, 수신반 표시등의 불량 스폿 형 감지기의 낙하 이탈, 분포 형 감지기의 절단 이탈 배선의 절단 증폭기의 전도 낙하, 스피커의 낙하 배선의 단선 유도등 설비 피난유도등의 파손 낙하 이탈 출전 : 1978년 미야기현 지진재해조사보고, 일본건축학회(1980)

68 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 (3) 수계 소화설비 및 관계된 전기설비의 피해상황 건물에 있어 수계소화설비(옥내소화전 및 스프링클러) 및 관계된 전기설비의 피해상 황을 표 3.3.3에 나타내었다. 여기에서도 배관, 스프링클러헤드, 취수구, 펌프, 제어반 등, 소화용설비의 피해는 현저한 부분이 발생하였다. 또한 소방용설비의 기동에 있어서는 조작컨트롤러에 관계된 전기설비에 관해서도 동 일하게 광범위한 피해가 발생하였으며, 그 사례로 소방설비 본체에 피해가 없음에도 불 구하고 기능적으로 비상시에 역할을 하지 못하는 사례가 다수 발견되었다 쿠시로( 釧 路 ) 지진 쿠시로 지진은 1993년 1월 15일 오후 8시 6분 쯤, 홋카이도 쿠시로 앞바다 태평양에 서 발생한 매그니튜드 7.8(후에 7.5에 정정)의 지진이다. 쿠시로시에서는, 당시의 일본 기상청 진도계급 6(열진)으로 관측했지만, 사망자 2명, 부상자 966명으로 규모에 비해 서는 인적 피해가 적었다. 이것은 최초로 지진에 대한 생중계 형식의 방송이 실시되었 으며, 진원이 깊었다는 것과 (107 km) 해일이 없었던 것이 최소한의 피해에 머무르게 한 요인으로 분석된다. 그림 쿠시로 지진의 진원지 및 규모 분포

69 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 아오모리현( 青 森 県 ) 하치노헤시( 八 戸 市 )에서도 당초는 진도 6으로 발표되었지만, 쿠시 로시에 비해 피해가 작았기 때문에, 다음 1월 16일에 진도 5(강진)에 정정되었다. 지진 피해는 도로가 함몰하고 맨홀이 들뜨는 액상화와, 경사면이 붕괴하여 국도가 폭락한 이 외에도, 교량의 낙교, 수도관 파손에 의한 중심기사지의 침수, 집의 도괴, 도시가스, 철도의 괴멸에 가까운 피해가 발생하여, 도시 인프라 시설의 복구에 반년이 소요되었 다. 또한 전후 최대의 지진재해 보험금이 지불되었으며, 이러한 이유로 지진 보험의 재 검토에 연결되었다. 또한 쿠시로 지진은 도시 방재 재해 경감의 예로서 효고현 남부지 진 후 고베시의 복구에서 전형적인 사례가 되었다. 본 지진의 특징은 도시부를 관통하는 지진에 있어서는 1978년 미야기현 지진 이래 처음으로 소방용설비의 피해가 많이 발생하였다는 점을 들 수 있다. (1) 소방용설비의 피해건수 및 피해 발생율 표 3.3.4에 쿠시로시 소방본부관할내의 소방용설비의 설치상황을, 표 3.3.5에 소방용 설비의 피해건수를 나타냈다. 또한 표의 자료를 참조하여 각 설비별 피해 발생율을 그 림 3.3.3에 나타내었다. 여기서 피해건수는 첫 번째 건물내의 동일 소방용 설비에 복수 개소의 피해가 발생한 경우에는 1건으로 하였다. 예를 들어 건물의 스프링클러 설비에 있어서 배수관 2개소, 스프링클러 3개소에 피해가 발생한 경우에도 스프링클러 설비 피해는 1건으로 하였다. 그림에 나타낸 것과 같이 쿠시로지진에 있어서 스프링클러 설 비의 피해 발생율이 34%(12/35)로 기타 소방설비에 비하여 매우 높은 빈도를 나타냄을 알 수 있다. 스프링클러 설비가 설치되어 있는 건물의 약 1/3에서 피해가 발생하였다. 또한 자동화재경보설비에 있어서는 패해 건수는 많았으나, 피해 발생율에 있어서는 약 3%로써, 스프링클러 설비의 경우보다 1/10정도로 작았다. 표 소방용설비의 설치상황(쿠시로시 소방본부 관할 내) 설 비 설치건수 설비 설치건수 옥내소화전설비 스프링클러 설비 물분무 소화설비 등 자동화재 경보설비 가스 경보설비 , 혼전화재경보기기 비상경보설비 피난기구 유도등 2, ,523 출전 : 쿠시로시 소방본부 자료, 1991년도

70 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 소방용설비명 주요피해상황 건수 소방용설비명 주요피해상황 건수 소화기 실내소화전설비 스프링클러 설비 분말소화설비 이동식 자동화재경보 설비 표 소방용설비의 피해건수(쿠시로시 소방본부 관할 내) 파손 오방사 배관파손 수조균열 등 호수장치 탈락 헤드위치 하강 헤드 파손 배관지지 금속철물 탈락 등 10 가스화재경보 설비 9 누전화재경보기 12 방송설비 검지기탈락 1 수신기 탈락 변류기 탈락 앰프전도 스피커 낙하 등 격내반 파손 1 피난기구 격내반 변형 등 1 수신기탈락 감지기 탈락 파손 수신기 파손 배선탈락 각 기기의 침수 등 출전 : 쿠시로시 소방본부 자료, 현재 44 유도등 낙하 표시케이스 탈락 등 자동화재경보설비 옥내소화전설비 스프링클러설비 피해발생율(%) 그림 소방용 설비의 피해 발생율(%) (2) 소방용설비의 피해형태 각 소화설비에 있어서, 피해형태 및 각각의 건수를 그림 3.3.4에 나타내었다. 스프링 클러 설비에서는, 배관과 스프링클러 헤드의 피해가 대부분으로 나타났으며, 이것은 배 관의 내진대책이 고려되어 있지 않은 것을 의미한다고 추정할 수 있다

71 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 배 관, 5, 42% 수진기, 2, 5% 부수신기, 1, 2% 감지기, 20, 45% (a) 스프링클러 설비 낙하파손, 1, 10% (b) 자동화재 경보설비 방 화 호 오 작 동, 2, 18% 온 도 휴 즈 절 단, 1, 9 % 전도방사, 4, 40% (c) 소화기 (d) 소화문 그림 소방용 설비의 피해형태별 건수 또한 호수장치의 피해가 나타나고 있는데 이것은 호수장치의 설치에 있어서의 스프링 클러의 신뢰성을 저하시키는 것을 의미한다. 스프링클러 급수원의 신뢰성 향상의 관점 에서 볼 때, 원칙적으로 소화펌프는 수조면의 하부에 위치하여 설치되기 때문에 호수장 치의 설치에 있어서도 차선의 대책에 관하여 개선될 수 있는 방향을 도출하는 것이 필 요하다고 할 수 있다. 자동화재경보설비에 대해서는 감지기의 탈락 파손이 과반수에 근접하였으며, 기타 설 비 각각의 피해가 분산되어 있었다. (3) 피해의 특징 쿠시로지진의 피해 특징은 일반 설비나 천정 등이 피해를 받아. 이것에 의해 소방용 설비가 2차적으로 피해를 받는 사례가 많다는 것이다. 이러한 피해를 받는 소방설비로

72 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 는 스프링클러 헤드나 감지기, 유도등 등으로 전반적인 소방설비의 패해 특징은 다음과 같다. 1 건물의 층수별로 분석해 보면 저층부보다는 3층 이상의 상층부에 설치된 설비의 피해가 많았다. 2 천정낙하에 수반한 스프링클러 설비의 피해가 많이 발생하였다. 3 천정부분과의 마찰, 이러한 원인에 의해 스프링클러 헤드의 파손이 많이 관찰되었 으며, 이것은 천정의 흔들림과 스프링클러 헤드(배관)의 흔들림이 서도 다르기 때 문으로 판단되었다. 또한 천정의 깊이(Duct space)가 작은 곳보다 깊은 곳의 피 해가 많이 발생하였다. 4 호수조의 감수에도 만수 경보의 트러블이 많았다. 정수조의 피해는 없었다. 5 소화설비의 배관에 있어서 피해는 철근콘크리트 구조 벽체(내력벽)를 관통하는 부 분에서 많이 발생하였으며, 이에 대한 이격 등의 대책이 필요하다. 6 피해가 현저했던 사례로는 쿠시로 시내 공립학교가 있다. 건물의 도입부(익스펜션 조인트) 부분의 변위가 크게 발생했기 때문에 이를 관통하는 배관, 전선에 피해가 다량 발생하였다. 그러므로 건물의 지상으로 연결되는 부분을 관통하는 배관에 있 어서는 전면적인 보완이 필요하며 복구의 시간도 많이 소요된다. 7 복구를 고려한 설비업자가 부족하여 복구에 시간이 요구되었다 훗가이도( 北 海 道 東 方 ) 지진 1994년 10월 4일 22시 23분 무렵에 발생한 지진으로 최대 진도는 쿠시로시에서 진 도 6, 진원의 깊이는 약 20킬로, 지진의 규모는 M8.2로 1993년 쿠시로 지진과 같은 해양 플레이트 내지진이다(그림 3.3.5). 일본 근해의 지진으로서는, 헤세이( 平 成 )에 들 어 처음으로 M8을 관측했다. 전반적인 피해는 쿠시로시에서 피해가 가장 많아, 부상자 437명, 주택 반파 409동이였다. 사망자 9명, 행방불명자 2명은 모두 에토로후( 択 捉 ) 섬에서 발생하였다. 이외에도 도로 파괴 절벽 붕괴 맨홀 들뜸 등이 다수 발생하였으 며, 매립지를 중심으로 지반 액상화가 나타났다. 본 지진에 의해 쓰나미도 발생하여, 파고는 네무로( 根 室 )시 하나사키( 花 咲 )항에서 173cm등 이었지만, 지진 발생 직후에 해 일 경보 주의보가 발령되어 홋카이도에서의 피해는 적었다

73 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 (a) 훗가이도 지진의 규모와 위치 (b) 훗가이도 연안 플레이트대 분석 그림 훗가이도 연안 지진에 있어서의 규모와 플레이트대 훗가이도 지진은 북방 영토의 섬들에도 피해가 미쳤는데, 특히 에토로후 섬에서는 지진 에 의한 직접적인 피해에 더하여 해일도 덮쳐, 사망자 실종자 합계 11명, 명 가 까이의 사람들이 러시아 본토로 이주를 피할 수 없게 되었다. (1) 소방용설비의 피해상황 쿠시로 시내에 있어 소방용설비의 피해현황을 표 3.3.6에 나타내었다. 또한 여기서의 피해건수는 건물별 피해상황별 건수를 나타낸다. 본 지진은 1993년 1월의 쿠시로 지진 과 동일한 진도 6을 보였지만, 소방설비에 대한 피해는 작지 않았다. 일반적으로 쿠시 로시내의 흔들림은 쿠시로지진보다 작은 것으로 보인다

74 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 스프링클러설비 표 훗가이도 지진에 의한 쿠시로 시내 소방용설비의 피해상황 설비구분 피해상황 건수 배관 지지 금속철물 탈락 2 누수 1 스프링클러 헤드 천정 내 매몰 흔들림에 의한 누수 파손 기타 수조의 감수(만수) 경보 발령 1 설비피해 배관 파손 1 옥내소화전 수조 균열 배관 파손 2 기타 수조의 감수(만수)경보발령 4 부착부분 탈락 작동 2 감지기 자동화재경보설비 누수 약품 등에 의한 피해 2 배선 단선 1 누전화재경보기 수신기 탈락 1 낙하파손 3 소화기 전도방사 2 방화문 벽체 이동에 의한 개폐불능 2 방화문 방화셔터 작동 1 합 계 31 출전 : 쿠시로시 소방본부(대상구역은 쿠시로 시내) 용도 피해상황 복구상항 설비피해상황 1 스프링클러 설비 헤드가 1개 파손 배관 이음 부분이 수개 소 파손 2 기타설비 방연벽의 피해가 비교적 많았음 배연설비에의 피해는 없었음 수원상황 누수정도가 크지 않아 수원피해는 없었음 점포(2층 건물) 점포(5층 건물) 복지시설 설비피해상황 1 스프링클러 설비 배관 지지 부분 탈락, 파손, 물이 유출됨 수원상황 수원에 의해 상품의 카펫트가 피해를 입음 계원이 제어기를 차단하여 수원을 최소한으 로 할 수 있었음 설비피해상황 1 스프링클러 설비 수원상황 없었음 표 개별피해사례 2일간 영업휴무 점포자체는 영업을 할 수 있는 상태였으나, 전기 및 수도가 정지하였기 때문에 2일간 영 업 휴무하였음 지진 시 경비원 1명, 잔업 직원 1명이 있 었으며, 여러 가지 대응을 함 점포 내 연락용 내선전화를 사용할 수 있 어 복구 작업에 지장이 없었음 자체적인 복구 후 영업 재개 스프링클러 설비는 리셋에 의해 복구

75 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 피해의 발생상황에서도 스프링클러 헤드의 천정내에 매몰이 많이 발생하였다. 또한 물 적 피해는 없었지만 수조가 감수하였음에도 만수경보가 작동하는 사례가 많이 관찰되 었다. 본 지진에도 쿠시로지진과 동일하게 호수장치설비에 있어서 급수원의 신뢰성 저 하 피해가 발견되었다. 개별 피해사례 및 복구사례를 표 3.3.7에 나타내었다 산리쿠해( 三 陸 ) 지진 산리쿠해 지진이란 산리쿠 원해를 진원 지역으로 하는 지진의 총칭이지만, 특히 1994년 12월 28일의 지진에 대해서는, 기상청에 의해서 1994년 산리쿠해 지진 이라 고 명명되었다. 이러한 명칭의 이유는, 진원 지역이 기상청에서 산리쿠 원해 라고 구 역을 나누고 있는 해역이기 때문이다. 산리쿠해 지진은 1994년 12월 28일 21시 19분 쯤, 산리쿠 원해 동경 143도 44부 북위 40도 28부에서 M 7.5의 지진이 발생했다. 후 에 이 매그니튜드는, 2001년 4월 23일 기상청에 의해서 재검토되어 7.6으로 수정되었 다. 본 지진은 하치노헤( 八 戶 )시에 진도 6을 기록하였으며, 1995년 1월 7에도 비교적 큰 진도의 여진이 지속적으로 발생하였다(그림 3.3.6). 전반적인 피해상황은 사망 3명, 사상 784명, 그리고 도시에 다수의 화재가 발생하였다. 그림 산리쿠 해안 지진의 본진과 여진( )의 진앙위치

76 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 시설의 개요 표 지진에 의해 발생한 화재를 스프링클러가 자동 소화시킨 사례 개요 구 분 내 용 음식점, 점포 등의 복합빌딩 연면적 3,911m 2, 지상 5층 지하 1층 스프링클러 설치년도 사례 내용 1985년 지진발생 후 약 14분 후 21시 20분에 2층 주방부분에 발화, 상부의 스프링클러 헤 드가 1개 작동, 방수하여 4분후 21시 24분에 자동진화 또한 동북지방의 태평양연안에서 쓰나미 경보가, 츠가루( 津 軽 )해협 일본해 연안 홋카 이도 남동연안에 쓰나미 주의보가 발령되었으나 해일에 의한 피해는 발생하지 않았다. 산리쿠해 지진의 발생원인은 홋카이도 남방 바다의 치시마( 千 島 ) 해구에서 동북 태평양 측의 일본해구 북부에 걸친 해역에서, 일본 열도가 상승하는 북아메리카 플레이트에 태 평양 플레이트가 침하하지만, 이때에 플레이트 경계에서 마찰 및 일그러짐이 발생하면 서 지진이 발생한 것으로 판단된다. 탄성반발설 이론에 따르면 본 지역의 발생 간격은 약 30~60년으로, 이는 치시마 해구 역단층형 지진에 거의 공통적으로 나타나는 기간 이라 할 수 있다. 본 지진의 특징은 본진 및 여진에 대하여 소방설비에 큰 피해가 발생하였다는 것이 다. 더욱이 본 지진에서는 지진에 의해 발생한 화재를 스프링클러가 자동적으로 작동하 여 소화시킨 대응사례가 1건 보고되었다. 한편 지진화재에 있어서 스프링클러 설비가 유효한 기능을 하지 못한 경우에는 연속적이고 광범위한 화재의 위험성이 크다고 할 수 있다. 이러한 스프링클러 설비가 지진화재를 자동적으로 소화하여 성공시킨 예는 일 본에 있어서 과거의 보고사례에서는 없었으며, 이것은 매우 귀중한 자료라고 판단된다. 표 3.3.8에 이하의 개요를 나타내었다. (1) 하치노헤 시내에 있어서 스프링클러 설비의 피해상황 본 지진에 있어서는 소화설비, 특히 스프링클러 설비의 피해실태를 상세히 조사하였 는데, 일본에 있어서 지진조사는 초기에 이러한 곳을 고려하지 않았었다. 표 3.3.9에 하치노헤 시내에 있어서 스프링클러의 설비의 피해상항을, 표 에 피해를 입은 전 체 건물 18동에 대한 각각의 피해개요를 나타냈다. 또한 피해는 12월 28일의 본진뿐만 아니라, 1월 7일의 여진에 있어서 발생한 피해까지도 포함하였다

77 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 용 표 하치노헤 시내 스프링클러 설비의 건물피해 동수 및 피해개소 도 스프링클러설비 가 설치된 건물의 동수 피해를 받은 건물 동수 공회당 피해개소별 건수 헤드파손 배관파손 수조파손 본진 여진 본진 여진 본진 여진 본진 여진 유희장 점포 호텔 병원 복지시설 동 복합용도 합 계 (18) * 출전 : 하치노헤시 지역 사무조합 소방본부 및 일본 피해보험협회조사 * 본진 및 여진 양쪽의 피해를 입은 건물 1동(병원)이 있기 때문에 실제 피해건물 수는 18동으로 하였다. 표 3.3.9에 나타난 것처럼 하치노헤 시내의 스프링클러설비 건물은 44동, 본진(여진 포함)에 의한 스프링클러 설비의 패해가 발생한 건물은 18동으로, 피해율은 약 41%로 비교적 높은 것을 알 수 있었다. 이러한 피해율은 스프링클러 기능 상실율과 동일하다 고 볼 수 있으므로 지진 시에 있어서 스프링클러 자동소화 기능의 신뢰성이 현저히 낮 아지는 상태가 됨을 알 수 있다. 피해개소에 있어서는 스프링클러 헤드파손 11건과 배 관파손 10건에 집중적으로 발생한 특징이 있다. (2) 피해의 특징 본진에 있어서 소방설비, 특히 스프링클러 피해의 특징은 다음과 같은 관점에서 살펴 볼 수 있다. 1 지구적인 특징으로는 스프링클러의 피해는 도시 중심부에서 집중적으로 발생하였 다. 본진에서 뿐만 아니라 여진에서도 피해가 많이 발생하였는데, 본진에 의한 피 해를 복구 중에 여진에 의해 재 피해를 입는 케이스가 있었다. 일반설비에 있어 서는 공조 덕트 설비(특히 공조 흡출구)의 피해가 많았다. 2 스프링클러 헤드는 건물의 상층부에서 많이 피해가 발생한 것이 특징이라 할 수 있다

78 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 표 a 산리쿠해 지진에 있어서 스프링클러 설비의 피해 건물 일람(본진 및 여진 ) 용 도 층수 지상/지하 연면적 m 2 스프링클러 설치년도 SP헤드 설치개수 단수 파손개수 수조 파손 비상용전 수원면적(m 2 ) 원 파손 출수량 피해상황 점포 6/1 26, 유 고가수조에 (수는 불명) 균열(누수 없음) 무 6,700 (24t) 헤드 본체가 천정재에 의해 3~5층에 피해 집중, 지하층에까지 살수된 물에 의해 피해 점포 2/1 6, 무 무 무 점포 8/1 30, 무 1 지하수조 고가수조 파손 호텔 10/2 17, 무 무 호텔 7/1 16, 무 무 무 병원 5/1 24, 무 1 무 무 병원 5 27, 무 1 무 무 병원 6 5, 무 1 무 무 유희장 3 5, 무 1 무 무 출전 : 하치노헤시 지역 사무조합 소방본부 및 일본 피해보험협회조사 무 1,500 (2.4t) 150 (0.4t) 200 (1.0t) 160 (1.6t) 100 (2.0t) 2 (0.2t) 200 (3.0t) 120 (1.0t) 헤드 본체가 천정재에 의해 파손 7층 바닥 천정의 배관 엘보가 부분적으로 파손 7층 플로어의 일부와 3~7층의 에스컬레이터 부분의 살수피해 헤드 본체가 천정재에 의해 파손, 천장용 헤드의 배관이음 이탈 신관 2층 회랑 하부의 헤드, 5층 신관, 구관의 신축이음부(익스펜션 조인트)의 신관측 헤드 각 1개소가 파손 후 살수 제 2병동 5층 홀 앞의 배관 이음부 이탈 구관 5층 서병동의 복도 하부 배관 mm 이음 부분에 의 파손에 의해 누수, 손상 무 서병동 2층 복도 하부 헤드 본체가 천장재와 함께 파손, 또한 고가수조의 사출 관 이탈 2층 볼링장의 제 26라인의 베드 상부 배관 1개소가 엘보 이음부 파손에 의해 이탈

79 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 표 a 산리쿠해 지진에 있어서 스프링클러 설비의 피해 건물 일람(본진 )(계속) 용 도 층수 지상/지하 연면적 m 2 스프링클러 설치년도 SP헤드 설치개수 단수 파손개수 수조 파손 유희장 3 6, 무 무 복합용도 9 3, 불명 불명 지하수조 고가수조 파손 고가수조의 관 복합용도 6/1 8, 무 3 이탈 비상용전 수원면적(m 2 ) 원 파손 출수량 1,200 발전냉 수관 파손 복합용도 3/1 59, 무 무 복합용도 3 6, 무 무 무 출전 : 하치노헤시 지역 사무조합 소방본부 및 일본 피해보험협회조사 무 (10t) 320 (20t) 1,100 (16.2t) 100 (6t) 500 (8t) 피해상황 2층 헤드 본체가 천정과 함께 파손, 관 이음부의 누수 3개소, 이음부 이탈 5개소 지하수조(100t 식료수 겸용)가 파손되어 누수, 고가수조(20t) 파손에 의해 누수, 7,8층이 물에 의한 피해 2,3,4 층 배관 이음부 이탈 고가수조 배관 이탈에 따른 15t 방출, 전층 침수 3층의 헤드 본체가 천장재와 함께 파손, 3층 천정 배관에 의해 누수 2층 헤드 본체가 천장재와 함께 파손 표 a 산리쿠해 지진에 있어서 스프링클러 설비의 피해 건물 일람(여진 ) 용 도 층수 지상/지하 연면적 m 2 스프링클러 설치년도 SP헤드 설치개수 단수 파손개수 수조 파손 병원 5 27, 무 4 무 무 병원 3/1 3, 무 무 무 병원 6 4, 무 무 무 복지시설 3 3, 무 1 무 무 공회당 4/2 14, 무 무 무 출전 : 하치노헤시 지역 사무조합 소방본부 및 일본 피해보험협회조사 비상용전 수원면적(m 2 ) 원 파손 출수량 580 (3t) 30 (1t) 30 (1t) 4 (0.1t) 1 (0.01t) 피해상황 서병동 3~5층 주배관 이음부 이탈(100-65), 동병동의 매달린 관의 이음부 이탈 2층 회랑하부 헤드가 천정재와 함께 파손 3층 회랑 하부의 헤드가 천정재와 함께 파손 2층 210호실 전 회랑 하부 배관 이음부 누수 공회당의 1측 객석 하부 헤드가 자체의 흔들림에 의해 누수

80 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 원인으로는 가로배관의 흔들림에 의해 헤드가 진동하고, 천정재와의 접촉으로 인하여 손상된 것이 많았다. 또한 천정재의 낙하 등에 의해서도 헤드의 피해가 관찰되었다. 더 욱이 헤드에 피해가 있는 스프링클러 가운데에는, 배관 단부에 플렉시블(flexible) 배관 을 사용하고 있는 것도 관찰되었다. 3 배관의 피해에서는, 스프링클러 헤드에 부착되어 있는 배관의 누수가 많이 관찰되 었으며, 피해상태에서는 이음부의 파손이 많았다. 급수 본관이나 직경이 큰 배관도 피 해가 적지 않았으며, 건물의 신축이음부(익스펜션조인트)에 파손이 일부 관찰되었다. 이는 헤드의 피해에도 관계되어 있는데, 가로배관의 흔들림에 의해 엘보 부분이나 이음 부의 피해가 관찰되었다. 흔들림이 적지 않았던 요인으로는 기타 배관이나 덕트의 흔들 림이 상대적으로 많았기 때문으로 분석되었다. 더욱이 건물에 있어서 특정개소, 예를 들어 에스컬레이터 부분에 피해가 집중되어 있었다. 4 FRP제의 고가수조에 3건의 피해가 보고되었는데, 여기서 1건은 내진기준이 확립 되기 전(1981년)에 설치되어 있던 것이었다. 또한 수조와 배관의 이음부가 완전히 파손 되어 있던 것도 있었는데, 내진설계가 확립되지 이전에 설치된 것이었다. 5 백화점 등에는 스프링클러 헤드에서 살수정지의 대응이 비교적 잘 이루어져 있었 다. 고가수조의 피해가 있던 곳에서는 수원이 광범위하게 미치고 있었다. 또한, 소방용 설비의 완전부구 전에 영업을 개시한 상업시설도 있었다. 6 스프링클러 설비 이외의 소방설비에 있어서는 다음과 같은 특징이 있었다. 방호벽의 피해가 비상식적으로 많았다. 지진 시에 야간에 방화셔터를 내려놓은 경우가 많았는데, 레일에서 변형이 발생한 경우가 있었다. 유도등의 낙하도 적지 않았다. 자동화재경보설비는 직접적인 피해가 적지 않았으 며, 일부에 스프링클러의 살수에 의한 누수에 의해 감지기의 피해가 있었다 효고현 남부( 兵 庫 縣 南 部 )지진 1995년 1월 17일 오전 5시 46분, 효고현 남부의 고베시, 니시노미야시, 아시야시, 아 와지섬 등 넓은 범위에서 강렬한 지진이 발생하였다

81 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 그림 효고현 남부 지진의 진앙위치 및 고베시를 가로지르는 단층(수직 직하형) 고베가 진도 7의 격진, 아와지섬이 진도 6의 열진. 매그니튜드(M)는 7.3이었다. 진 원은 아와지 섬 북단부 부근에서, 이 진원을 기점으로 하는 단층의 균열은 고베시에 걸 쳐 약 50킬로로 추정되고 있다. 고베시 등과 같은 대도시를 직격한 직하형 지진 에 의한 피해는, 효고현을 중심으로 킨키, 시코쿠, 중국에까지 미쳤다. 내륙부의 도시 직 하형 지진은 일본에서도 사례가 많지 않은 것으로 1943년의 규모 7.2지진과 1948년의 규모 7.1 지진 이후 처음이었다. 본 지진으로 건물 고속도로 철도 고가의 도괴, 화 재, 사태, 토사 붕괴 등이 잇따랐다. 시민 생활이 시작되기 전 미명의 시간에 발생하여 발화요인이 상대적으로 적었음에도 불구하고, 효고현 각지에서 화재가 일어나 특히 고 베시 중심부의 밀집 상가 등에서 수일간 화재가 발생하여 대규모의 도시화재로 발전하 였다. 경찰청 발표에 의하면, 사망자는 5,450명 이상, 부상자는 2만 6800명 이상, 가 옥, 빌딩 등의 파괴, 소실 및 유출은 약 10만 건에 이르는 것으로 보고되었으며, 피난 자수는 피크 시에 약 35만 명에 이르렀다. 본 지진은 1948년 6월 28일의 후쿠이 지진 (사망자 3,769명) 이후 최악의 피해를 가져왔다. 본 지진의 특징은 수도, 전기, 가스 등의 이른바 라이프라인이 곳곳에서 단선되는 것과 동시에, 산요 신칸센, JR 산요선, 한신, 판급 등의 철도망, 한신 고속, 나고야와 고베 고속도로 등도 불통이 되어, 완전 복구에는 반년 이상이 소요되었으며, 한신공업 지대를 중심으로 하는 경제활동도 치명적인 타격을 받았고, 록코아일랜드 등의 매립지 에서는, 액상화 현상이 일어났다. 총 피해액수는 10조 엔을 돌파한 것으로 추정되었

82 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 다. 벨(262) 자동화재경보설비(542) 파론(162) 포화(83) 옥내전(451) 0% 20% 40% 60% 80% 100% 그림 소방설비의 손상유무 (1) 소방용 설비의 손상 상황 개요 소방용설비의 손상유무에 따른 손상율을 종류별로 그림 3.3.8에 나타내었다. 본 지진 에 대한 대상 시설 중 소방설비에 대해서는 스프링클러나 방화문, 포소화설비, 실내소 화전 설비의 손상율이 높은 것으로 나타났다. 즉, 손상율이 큰 순서로 살펴보면, 스프 링클러 40.8%, 방화문 30.7%, 포소화설비 24.1%, 옥내소화전 23.7%순 이었다. (2) 주요설비별 피해현황 주요 설비의 손상 상황을 표 (a)~(d)에 정리하여 나타내었다. 손상상황을 설비 별로 살펴보면 다음과 같다. 옥내소화전 설비의 경우, 설비 설치 대상물 541개중 107 개소가 피해를 입었다(손상율 23.7%). 층수별로는 21~25층 건물에 대한 손상율이 80% 로 나타났고, 16~20층에서는 33.3%, 6~10층에서는 31.2%로 나타났다. 손상개소 및 내용을 살펴보면, 61 건은 배관이, 56건은 수조가, 46건에 있어서는 박스가 손상되었 다. 손상내용은 배관의 경우, 파손, 수조에 있어서는 균열, 소화전 박스에 있어서는 변 형이 많았다. 스프링클러 설비는 건축설치 대상물 544건 중 222건이 손상을 입었다(손 상율 40.8%). 층수별로는 21~25층 건물의 경우 손상율이 100%로 나타났고, 31층 이상 건물은 83.3%, 26~30층 건물에서는 75%로 나타났다

83 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 설비명 : 옥내소화전 표 (a) 소방용 설비의 기기별 피해상황(옥내소화전) 대상기기 구성부품 피해내용 건수 원인(요인) 설비에 대한 영향 수원 가압송수장치 수조 배관 실재소화전 상 수조 지하수조 FRP수조 고가수조 FRP수조 기초 급수관류 급배수관 등 펌프 본체 부속장치 수조본체 부속기기 매설관 주관 지관 격내변 기동장치 표시부 호스 파손, 누수 파손, 누수 수조이동 파손, 누수 이동, 파손 급수, 배수관 파손 주 수조 후드 작동불량 (소화용수의 낙수) 전도, 이동 손상, 누수 등 전도, 손상 수조감수 탈락, 손상 등 파손, 엣지부 파손, 누수 용접부의 파손, 균열 나사부 손상, 누수 이음부의 변형, 이동 배관이동 나사부 파손, 누수 격내변 변형, 격내변 개폐 불량 기동회로 단선 표시등 전구파손 호스 산란 콘크리트 강도 부족 부착강도 부족 배관, 이음부 강도 부족 후드 작동 불량 부착강도 부족 지반의 침하(강도부족) 용접부 강도부족 나사부 강도부족 배관고장 강도 부족, 이음부강도 부족 배관고정 강도 부족 나사부 강도부족 고정강도 부족 격내변, 고정강도 부족 격내변, 호스고정강도 부족 송수불능의 원인이 됨 송수불능 및 성능저하의 원인이 됨 송수불능 및 성능저하의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 펌프 공회전, 송수불능의 원인이 됨 송수불능 및 성능저하의 원인이 됨 송수불능 및 성능저하의 원인이 됨 송수불능 및 성능저하의 원인이 됨 성능저하의 원인이 됨 성능저하의 원인이 됨 송수불능 및 성능저하의 원인이 됨 호스 인출의 어려움 펌프 기동 불능 사용에 영향 없음

84 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 설비명 : 옥외소화전 표 (b) 소방용 설비의 기기별 피해상황(옥외소화전) 대상기기 구성부품 피해내용 건수 원인(요인) 설비에 대한 영향 수원 수조 지하수조 FRP수조 고가수조 FRP수조 기초 급수관류 급배수관 등 파손, 누수 파손, 누수 파손, 누수 이동, 파손 급수관 절단, 누수 배관, 이음부 강도 부족 송수불능 및 성능저하의 원인이 됨 가압송수장치 펌프 본체 부속장치 전도, 이동 손상, 누수 등 0 0 수조 수조본체 부속기기 전도, 손상 수조감수 탈락, 손상 등 부착강도 부족 펌프 공회전, 송수불능의 원인이 됨 배관 매설관 주관 기타 플랜지부, 나사, 파손, 변형, 누수 플랜지부, 나사, 파손, 변형, 누수 배관 서포트 변형 지반의 침하(강도부족) 배관고정 강도 부족 송수불능 및 성능저하의 원인이 됨 변형에 의한 누수 실내소화전 격내변 기동장치 표시부 호스 격내변 파손, 탈락, 기울어짐 기동회로 단선 표시회로 단선 호스산란 고정강도 부족 격내변, 고정강도 부족 격내변, 고정강도 부족 호스 인출의 어려움 펌프 기동 불능 사용에 영향 없음

85 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 표 (c) 소방용 설비의 기기별 피해상황(스프링클러 설비) 설비명 : 스프링클러 설비(위험물 시설은 포함하지 않음) 대상기기 구성부품 피해내용 건수 원인(요인) 설비에 대한 영향 수조 지하수조 FRP수조 수원 가압송수장치 수조 배관 고가수조 FRP수조 기초 급수관류 볼탭 등 펌프 본체 부속기기 수조 부속품 볼탭/ 액면계 주관 지관 송출입관 수조누수 수조 균열 및 파손 수조 균열 이동 볼탭 오작동 전도 이동 전도/이동 0 탈락/손상 매설관 엣지부 매설관 플랜지 부 세로배관 엣지부 세로배관 플랜지부 가로배관 엣지부 가로배관 플랜지 부 엣지배관 엣지배관 가요성 관 콘크리트 강도 부족 FRP의 강도와 베이스의 고정 등 문제 기초 앵커의 문제 기초와 구체의 접합이 악화 커플링 이상 후드 작동불량 가요성 관 손상 부착강도 불량 지반의 침하에 의한 것 건물의 흔들림을 배관이 흡수하지 못하여 엣지부나 플랜 지 부의 강도가 약화되어 손상을 입음 건물 간에 손상은 건축물의 진동주기가 달라 발생함 천정재에 덕트케이블 등과 배관이 충돌하여 이음부가 손 상 가요성 관의 신축성이 없어 천정의 흔들림을 흡수 못함 천정의 흔들림보다 가요성 관이 허용도를 초과하여 인장 함 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 송수구 외형 부착 엣지의 파손에 의한 누수 1 벽 붕괴에 의함 송수불능의 원인이 됨 유수검지장치 밸브본체 압력 스위치 본치 플랜지 파손 본체누수 2 1 건물의 흔들림이 건물을 흡수하는 플랜지 부가 파손됨 송수불능의 원인이 됨 스프링클러 헤드 헤드 헤드 파손/누수 30 천정의 흔들림에 의존하여 천정재와의 충돌 등 화재시가 아닌 경우에도 헤드 파손/누수 24 방화문 개패 시에 헤드에 상당 개방하여, 물품, 사무기기 헤드 파손/누수 가구류와 함께 이동 도괴에 의해 등이 큰 피해를 줌 헤드 파손/누수 1 지지금속 철물이 다르게 이동하여 천정재와 충돌 헤드의 이동 3 천정의 흔들림과 헤드에 매달린 관의 흔들림이 다른 경 헤드의 이동 6 우 헤드의 2 배관의 흔들림과 천정의 흔들림이 다른 경우 헤드의 돌출 2 헤드의 변형

86 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 표 (d) 소방용 설비의 기기별 피해상황(포소화설비) 설비명 : 포소화설비(위험물시설은 포함하지 않음) 대상기기 구성부품 피해내용 건수 원인(요인) 설비에 대한 영향 포소화약제저장조 및 혼합장치 유수 검지장치 일제개방기 탱크 본체 혼합기 부속기기 둥 알람기 본체 부속기기 등 본체 (전도, 손상 등) (전도, 손상 등) (탈락, 손상 등) (손상, 누수 등) (탈락, 손상 등) 감지배관 접속부의 균열에 의한 주 수(오방사) (손상, 누수 등) (손상, 누수 등) (콘크리트 기초, 부착강도 부족) (고정방법, 고정강도의 부족) (고정방법, 고정강도의 부족) (고정방법, 부착강도의 부족) (고정방법, 엣지부 강도부족) 감지 배관 공정강도 부족 포약제의 누출, 혼합액 유출 불능 정상 혼합율을 얻기에 어려움 정상 혼합율을 얻기에 어려움 신고의 오보, 송수불능의 원인 경보신호의 단락 및 오보, 누수의 원인이 됨 누수, 오방사의 원인이 됨 멘테 시험 0 0 (고정방법, 고정강도의 부족) (고정방법, 고정강도의 부족) 누수, 오방사의 원인이 됨 누수, 오방사 불량의 원인이 됨 감지헤드 헤드본체 (손상, 누수 등) 0 (배관의 고정강도 부족) 오방사의 원인이 됨 수동기동 흄 베드 (탈락, 손상변형 등) (탈락, 손상변형 등) 0 0 (배관의 고정, 부착강도 부족) (배관의 고정, 부착강도 부족) 오방사의 원인이 됨 정상 발포성능을 못 갖는 경우 발생 배관 가압송수장치 호수장치 기동용 압력탱크 썩션(Suction) 메인관 지관(개방 2차 측) 매설관 펌프 본체 부속기기 수조 본체 부속기기 등 탱크본체 압력스위치 후드 가요성 관 썩션관 엣지부 절손, 변형, 파손 절손, 손상(오방사 함) 엣지부의 파손(오방사) 유니온, 엣지부의 누출(오방사) 절손 유출 (전도, 이동 등) (손상, 유출 등) (전도, 손상 등) (탈락, 손상 등) (전도, 손상 등) 진동에 의해 스위치 ON (탈락, 손상) (손상, 누수) 플랜지부에서 누수 고정강도, 엣지강도 부족 고정강도, 엣지강도 부족 고정강도, 엣지부 강도 부족 (기초, 부착강도의 부족) (부착 고정강도의 부족) (기초, 부착강도의 부족) 고정기 강도 부족 볼트, 너트의 마찰력 부족 배관의 고정강도 불량 오방사에 의해 화재시의 대응불능 정상 방사량, 발포성능을 얻을 수 없음 오방사에 의해 화재 시 대응불능 유출, 오방사의 원인 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 펌프 오작동, 송수량 부족의 원인 송수펌프의 오작동 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨 송수불능의 원인이 됨

87 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 손상개소 및 내용으로는 138 개소를 대상으로 한 배관에서 122개소는 헤드가, 75 개 소는 수조가 손상되었다. 손상내용은 배관, 헤드에 있어서는 변형, 파손이 수조에 있어 서는 균열이 많았다. 포, 이산화탄소, 할로겐화물, 분말소화설비는 설비설치 대상물 349개소 중 50개소가 손상을 입었다(손상율 14.3%). 자동화재경보설비는 설비 설치대상물 542개소에 대하여 109개소가 피해를 입었으며 (손상율 20.1%), 방송설비는 설대대상물 478개소 중 61개소가 손상을 입었다. 자가발 전설비는 설치대상물 444개소 중 71개소가 손상을 입었으며(손상율 16%), 손상개소 및 내용으로는 41개소에서는 냉각장치가, 36개소에서는 연료 탱크가, 35개소에서는 내진 장치가, 33개소에서는 연료배관이 손상을 있었다. 방화문의 경우에는 설비 설치 대상물 524개소 중 161개소가 손상을 입었으며(손상율 30.7%), 층수별로는 31층 이상의 건물에서의 손상율이 83.3%에 이르렀고, 21~25층에 서는 66.7%, 11~15층에서는 50.0%가 손상을 입었다. 손상은 대부분 변형에 의한 것이 많았다 니가타현 나카고에( 新 潟 県 中 越 ) 지진 2004년 10월 23일 (토) 17시 56분에 발생한 니가타현 나카고에 지진은, M 6.8로써 대규모의 지진은 아니었지만, 진원에 가까운 카와구치( 川 口 )에서 진도 7을 기록해, 카 와구치 오지야( 小 千 谷 )시 나가오카( 長 岡 )시 야마코시( 山 古 )(현재는 나가오카시)등의 시읍면에 심대한 피해를 가져왔다. 진도 7을 기록한 것은 효고현 남부 대지진 이래 처 음이었으며, 지진 발생으로부터 4일간 최대 진도 6 및 6 미만의 여진이 각각 2회 발생 하는 등 여진 활동이 매우 활발했다. 이러한 이유로 취약한 지질 구조의 산간부에 있어 자연경면 붕괴나 성토 붕괴 등의 토사 재해가 발생하여, 교통의 두절이나 정보 통신의 두절에 의해, 각지에서 고립 취락이 발생하였다. 또한 오지야시를 중심으로 액상화 현 상에 의해, 하수도 맨홀의 돌출 및 관로 매설부의 함몰 등, 라이프라인에도 많은 피해 를 볼 수 있던 것이 특징이라고 할 수 있다. 본 지진은 내륙형 지진으로써 향후 국내에 지진이 발생한다면 유사한 지진형태일 것으로 예측되어 소방시설의 피해에 대한 분석 을 실시하였다

88 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 그림 니가타현 나카고에 지진의 진원(내륙형 지진의 예) (1) 방화수조 등의 피해상황 일반적으로 방화수조는 수도배관에 접속되어 있는 소화전과는 다르게, 지진피해를 받 은 지역에 있어서도 수도배관 수관 등의 수도시설 피해의 직접적인 영향을 받지 않는 다고 할 수 있다. 또한 지진 시에 있어서는 하천이나 습지 등의 자연 수리나 우물 등이 중요한 소방 수리가 되기도 한다. 그러나 방화수조도 지진에 의해 피해를 받는 예가 많 기 때문에, 그 피해상황을 제어하고 향후의 피해의 경감이나 소방 수리의 배치계획을 고려하는 것이 중요하다고 할 수 있다. 일본의 경우 소방청의 보조 사업대상에 있어 방 화수조 및 내진성능을 갖는 정수조에 있어서는 구조기준이 정해져 있다. 방화수조의 경 우, 상재하중은 설치장소에 대응하여 자동차 하중이나 콘크리트의 설계기준강도, 철근 의 직경, 사용량, 구체의 두께 등을 규정하고 있다. 또한 내진성능을 갖는 정수조의 경 우, 각 부재에 있어서는 동일한 규격이 적용되는데, 설계수평진도를 0.288로 하고 있 다. 2차 제품 방화수조(내진성능을 갖는 정수조를 포함)의 경우에는 (재)일본소방설비

89 3.3 일본에 있어서 소방시설의 지진에 의한 피해 안전센터에 의해 인증이 이루어지고 있다. 국고보조 사업 이외에는 지방자치단체가 소 방청의 보조기준에 준하여 구조기준을 작성하여 방화수조를 설치하는 경우가 있으며, 또한 기타의 구조기준에 의해 설치되기도 한다. 본 니가타현 나가고에 지진에서는 본진(M6.8) 및 여진에 대하여 방화수조의 피해가 다수 발생하였다. 피해개소는 토치오( 栃 尾 )시의 경우 현장타설 콘크리트 방화 수조 2기 가 누수하고 있었으며, 1기는 본체가 손상되었다. 또한 오지야( 小 千 ) 지역에서는 8기가 손상을 받았는데, 수리를 필요로 하는 이차 제품 방화수조는, 중간 박스 부재와 저설 피트와의 조인트부의 코킹재 및 라이닝재가 벗겨져 누수된 것으로, 조인트부에 에폭시 수지로 코킹 및 라이닝을 실시해 보수되었다. 이밖에도 다수의 지역에서 방화수조의 피 해가 보고되었으며, 피해상황에 있어서는 특히 현장타설 콘크리트 방화수조의 피해가 심각하였는데, 이러한 원인은 노후화가 많이 진행되었으며, 지진 시 콘크리트의 균열에 의한 누수가 그 원인으로 판단되었다. 표 니가타현 나카고에 지진 시 소방설비별 피해상황 피해를 입은 소방 용 설비명 피해건수 수용인 300명 이상 연면적 1만m 2 이상 여관 호텔 대상별 병원 사회복지시설등 중/ 초등학교 설비업자 자동소화경보장치 스프링클러 소화설비 옥내소화전 설비 유도등 옥외소화전 설비 1 1 포소화설비 2 2 방송설비 분말소화설비 1 1 배연설비

90 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 니가타현 나카고에 지진에서는, 이차제품에 있어서 내진성능을 갖는 저수조에 대한 피해 사례는 보고가 없었으며, 본체의 내진성에 대해서도 문제가 없었던 것으로 판단되 었다. 이러한 피해 분석으로부터 이차제품이 내진성능을 갖는 저수조의 경우는 집수 피 트의 실재(Seal)가 높은 지수성을 갖는다고 볼 수 있다. 그러나 내진성능을 갖지 않는 이차 제품 방화수조는 많은 피해를 보았는데, 이는 진도 7을 기록한 본진에 의한 피해 이후, 최대 진도가 6정도의 여진이 단기간에 4회나 발생하였던 문제와, 액상화 등이 방화수조에 악영향을 미쳤기 때문으로 분석된다. 이러한 분석의 이유는 피해의 대부분 이 액상화가 발생한 지역으로 나타났으며, 액상화에 수반하는 유동력이 의해 수조가 크 게 흔들렸기 때문으로 판단되었다. 지반의 흔들림은 좌우 흔들림 뿐만이 아니라, 상하에 대한 흔들림도 발생하였으며, 이로 인하여, 저설 피트부가 기초와 접촉하여, 중간 박스 부재와의 접합부에서 엇갈림 이 생겨 저설 피트와 본체를 긴결하는 연결 볼트가 변형 등의 파손을 입은 것으로 추 정된다. 그러나 균열이나 인장에 의한 손상이 접합부에서 발생하지 않은 것을 확인할 수 있어, 강도에 대해서는, 문제가 없었던 것이라고 생각할 수 있다. 또한 라이닝 및 코킹의 파손은, 상이한 흔들림에 의해 파손하여 누수된 것이라고 생각할 수 있다. 일반적으로 실재가 있기 때문에 누수는 생각하기 어렵지만, 이번 지진은 큰 여진도 많이 발생하였기 때문에, 실재와의 계면에 점착력이 상실하고, 실재(방화 수조용 구 실 재)에 어떠한 유해한 작용에 의해 손상이 발생하여 벗겨진 것으로 추정된다. (a) 배관파손부위 : 파단개소는 천정부 선단 (b) 배관파손에 의해 침수된 도서관 바닥 예 그림 니가타현 나카고에 지진의 진원(내륙형 지진의 예)

91 3.4 소방시설별 피해현황 분석 (2) 소화설비의 피해상황 소방설비에서는 자동화재경보설비의 피해건수가 가장 많았으며, 그 내용으로는 천정 재의 파손 낙하에 수반하여 감지기가 탈락하거나, 장시간의 정전으로 인하여 수신기의 배터리가 방전한 경우가 많았다. 다음으로는 스프링클러 설비가 건수로 많았는데 화재 가 발생하지 않은 경우에도 배관의 파손이나 헤드의 파손에 의한 살수에 의하여 물에 의한 시설의 피해가 많았다. 이러한 피해는 송출배관(헤드가 선단에 위치한 말단의 배 관부분)의 파손에 의한 누수에 의한 것으로 판단된다(그림 ). 또한, 옥내소화전 은 매설배관의 절손에 의해 누수의 발생이 주요한 원인이었으며, 중학교 및 초등학교에 서의 피해가 보고되었다. 3.4 소방시설별 피해현황 분석 일반사항 전술한 바와 같이 최근의 지진 피해를 살펴보면 방화 대상물에 설치되어 있는 소방 설비가 피해를 입는 사례가 빈번히 발생하고 있음을 알 수 있으며, 이들의 기능상실로 인하여 초기발화를 억제하지 못하고, 종국적으로 화재가 발생하여 많은 인적 물적 피해 가 발생하고 있다. 특히 효고현남부 지진에서는 광범위한 방화대상물에 설치되어 있는 소방설비가 피해를 입었는데, 스프링클러설비에 있어서 배관, 헤드 등의 손상으로 인한 물의 공급이 어려워져 2차 화재피해가 크게 발생하였다. 본 절에서는 일본의 지진피해 사례를 중심으로 소방시설별 피해현황을 분석하고자 하였다. 또한 이를 통하여 그 원인에 대한 기준, 설계, 설치, 시공 등에의 여러 가지 문제점을 정리하여, 금후 소방설비 등의 내진성의 방향을 제시하고자 하였다. 표 은 앞에서 지진피해 사례로 분석되었던 일본의 최근 주요 지진인 미야기현( 宮 城 縣 ) 지 진, 쿠시로( 釧 路 ) 지진, 훗가이도( 北 海 道 東 方 ) 지진, 산리쿠해( 三 陸 ) 지진, 그리고 효고 현 남부( 兵 庫 縣 南 部 )지진에 있어 수계 소화설비의 피해현황을 분석한 것이다. 여기서의 피해상황을 분류해 보면, 1 소방용설비가 피해를 받아 적정한 기능 성능 등이 발현되지 못하는 경우 및 2 소방용설비가 피해를 받아 이러한 부분에 2차 피해가 발생하는 경우 등을 들 수 있다

92 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 표 일본 각 지진에 의한 소방시설의 부위별 피해현황 미야기현( 宮 城 縣 ) 지진 쿠시로( 釧 路 ) 지진 훗가이도( 北 海 道 東 方 ) 지진 산리쿠해( 三 陸 ) 지진 효고현 남부( 兵 庫 縣 南 部 )지진 일시 : : : : :46 동경 142도 10분 동경 144도 23분 동경 147도 40분 동경 143도 43분 동ㄱㅇ 135도 3분 진원 북위 38도 9분 북위 42도 51분 북위 43도 22분 북위 40도 27분 북위 34도 36분 깊이 : 40km 깊이 L 107km 깊이 30km 깊이 14km 지진규모 MM 7.4 MM 7.8 MM 8.1 MM 7.5 MM 7.2 인적, 사망 23, 사상 1,325, 전괴 1,183 사망 2, 사상 967, 전괴 57 사망 0, 사상 437, 전괴 61 사망 3, 사상 787, 전괴 72 주택피해 호, 반파 5,574호 호, 반파 255호 호, 반파 348호 호, 반파 429호 소화설비 피해부위 피해상황 건수 비율 (%) 피해상황 건수 비율 (%) 피해상황 건수 비율 (%) 피해상황 건수 비율 (%) 피해상황 사망 6,308, 사상 43,177, 전괴 10,302호, 반파 108,741호 건수 비율 (%) 지하수조 균열 12건 일반수조 기타수조 균열 3건 지하수조 파손누수 5건 수조균열 2건 수조파손 FRP 수조 균열 3건 볼텝 오작동 3건 본체이동 12건 본체 파손 6건 본체 균열 2건 전극봉 1건 고가수조 볼텝파손 2건 설치대 전도 1건 설치대 파손 2건 콘크리트 기초파손 3건 펌프본체 내부 불량 17건 펌프 본체 파손 4건 펌프본체 변형 1건 펌프 본체 균열 6건 후드내부 불량 19건 가압송수 호수조 배관파손 2건 장치 콘크리트 기초 균열 1건 가압계 파손 1건 제어반내부 불량 7건 제어반전도 1건 제어반 파손 2건 배선절단 7건 고가수조 누수경보 1건 수조 전도 1건 수조 누수 1건 고가수조 파손 1건 g수조 감수경보 5 건 FRP 수조 균열 4건 수조기초이동 1건 후드작동불량 1건 수조 감수 경보 2건

93 3.4 소방시설별 피해현황 분석 미야기현( 宮 城 縣 ) 지진 쿠시로( 釧 路 ) 지진 훗가이도( 北 海 道 東 方 ) 지진 산리쿠해( 三 陸 ) 지진 효고현 남부( 兵 庫 縣 南 部 )지진 소화설비 피해부위 피해상황 건수 비율 (%) 피해상황 건수 비율 (%) 피해상황 건수 비율 (%) 피해상황 건수 비율 (%) 피해상황 건수 비율 (%) 본체파손 2건 유수검지장치 본체 누수 1건 일제개방기 본체 파손 1건 헤드파손(천정보드) 30건 헤드파손(방화문) 2건 헤드 파손 1건 헤드파손(가구 등) 4건 천정 내 매설 4 헤드파손(지지철물) 1건 헤드파손 1건 헤드이동(천정보드) 3건 스프링클러 헤드 소화전 헤드 파손 4건 헤드 낙하 탈락 15건 헤드 비출 1건 건 파손 3건 소화전파손 1건 표 일본 각 지진에 이한 소방시설의 부위별 피해현황(계속) 파손 1건 배선 단손 1건 호스 산란 1건 이음부에서 누수 1건 헤드이동(지지철물) 6건 헤드 탈락 2건 헤드 돌출 2건 헤드변형 2건 소화전 탈락, 기울어짐 2건 변형, 개폐불량 7건 호스 산란 4건 기동회로 단선 2건 표시등 파손 1건 표시회로 단선 1건 송수구 송수구 균열 1건 매설배관 파손 11건 매설 배관 균열 4건 펌프 인입부 파손 1건 매설관 엣지부 11건 펌프 배출구 균열 3건 매설관 용접부 1건 펌프 흡출부 균열 2건 매설관 플랜지부 2건 수조내 파손 14건 배관 파손 5건 배관파손 3건 수직관 엣지부 7건 수조내 균열 3건 배관 누수 3건 배관파손 2건 이음파손 2건 수직관 플랜지부 1건 배관 배관 파손 48건 배관 탈락 1건 지지철물 탈락 이음탈락 4건 가로배관 엣지부 13건 배관 균열 5건 배관 지지탈락 건 송출부 균열 1 가로배관플랜지 부 2건 지지재 파손, 균열 각 1건 1건 건 가로배관 가요성 관 1건 변전반 파손 7건 지관 엣지부 26건 FM내부 불량 1건 송출부 종래공법 18건 가요관 파손, 변형균열 각 1건 송출부 가요성 배관 2건 송출부 파손 20건 감지배관 엣지부 14건 송출부 균열 10건 합계

94 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 그림 소화전 설비관련 파손사례 예 소방시설 별 피해현황 분석 소방설비 등이 피해를 받아 적절한 기능 성능을 발현하지 못하는 주요한 피해상황을 소방시설별로 정리하면 다음과 같다. (1) 소화기 소화기에 대한 현저한 피해사례에서는 보고지지 않았으며, 이는 지진 시 흔들림에 의 해 전도되거나 산란할 수 있지만 크기와 무게가 작기 때문으로 판단된다. 그러나 지진 활동에 있어 전도, 낙하 등에 의해 소화약제가 방출된 것도 있었다. (2) 옥내소화전 설비 옥내소화전 설비의 피해는 소화전 계통, 배관계통, 가압송수장치, 수원, 제어반등의 피해가 분석되었으며, 각각의 피해 사례를 살펴보면 다음과 같다. 1 소화전 계통 소화전 계통의 피해에서는 소화전 박스의 변형이나, 진동에 의해 호스가 흐트러지 는 문제, 밸브의 개폐 불량이 피해사례로 분석되었다. 2 배관 계통 배관 계통은 배관의 파손, 배관의 변형 손상, 서로 다른 흔들림에 의한 배관의 위 치 차이, 플랜지 이음의 파손 등을 들 수 있다. 3 가압송수장치

95 3.4 소방시설별 피해현황 분석 가압송수장치의 피해는 자동급수장치의 손상이나 설치대의 이동을 들 수 있다. 4 수원 수원의 피해는 수조의 균열이나 후드의 손상이 많았다. 5 제어반 등 기동회로 및 표시회로의 단선, 표시등의 파손 등이 많았다. (3) 스프링클러 설비 스프링클러 설비는 미국 및 일본에서 지진 시 화재에 대한 대책으로 최근에 급격히 증가한 소화설비로써 지진 시 패해 부분을 살펴보면 헤드, 배관계통, 가압송수장치, 수 원 등을 들 수 있다. 각 부위별 피해 사례는 다음과 같다. 1 헤드 헤드의 파손 손상이 가장 많이 관찰되었는데 대부분 천정재나, 기타 기기, 또는 방화 벽과의 흔들림 차이에 의한 충격으로 인한 피해였다. 2 배관 배관파손, 배관의 변형 손상, 배관 하부 치구의 손상 등을 들 수 있다. 3) 가압송수장치 실내소화전 설비와 동일한 피해 현황을 보였다. 4 수원 수조의 균열이 많이 관찰되었다. (4) 특수 소화설비(물분무, 포소화설비 등) 물분무 방식이나 포화설비 등과 같은 특수 소화설비에 대한 피해현황은 헤드와 배관 계통의 피해가 많았다. 1 헤드 감지배관의 파손이 관찰되었다. 2 배관 배관의 파손, 배관의 변형 손상, 플랜지부에서의 균열이 관찰되었다

96 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 (a) 천정재와의 상이한 흔들림에 의한 방수구 파손 (b) 플렉시블한 내려간 관의 이음부 탈락 (c) 천정재와의 고정 시 클립의 탈락에 의한 헤드의 파손 (d) 금속철재 탈락에 의한 배관 파손 (e) 칸막이벽의 전도에 의한 헤드파손 그림 스프링클러 설비관련 파손사례 예 (a) 전기 랙의 흔들림에 의한 헤드의 파손 (b) 일제개방기 이음 파손 그림 포소화설비관련 파손사례 예

97 3.4 소방시설별 피해현황 분석 (a) 벽면의 손상에 의해 공기관 고정철물 파손 (b) 본베 고정 볼트의 진동에 의한 탈락 및 전도 그림 이산화탄소 소화설비 파손사례 예 (a) 배관관통부에 있어 구조물과의 상이한 흔들림에 의한 배관파손(1) (b) 배관관통부에 있어 구조물과의 상이한 흔들림에 의한 배관파손(2) (c) 전선관 및 배선의 손상 그림 파론 소화설비 파손사례 예 (5) 특수 소화설비(이산화탄소, 파론, 분말 등) 이산화탄소, 파론, 분말 등의 소화설비에 대한 피해는 방출구, 배관계통, 실린더, 제 어반의 피해가 조사되었다. 1 방출구 감지헤드의 파손이 보고되었다

98 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 2 배관계통 대부분 벽, 천정의 손상으로부터 배관계통이 추가적인 피해를 입었으며, 피해형태는 배관의 균열 손상이었다. 3 실린더 실린더의 전도, 밸브의 손상이 관찰되었다. 4 제어반 제어반의 손상이 보고되었다. (6) 자동화재경보설비 자동화재경보설비는 감지기, 배선관계, 수신기관 등의 피해가 보고되고 있는데, 감시 기는 파수에 의해 발보, 천정낙하에 동반한 낙하, 취수구 부분 변위에 의한 파손 등을 들 수 있으며, 천정 등의 손상에 의해 배선이 단선이나 절연 불량이 보고되었다. 또한 수신기관은 벽, 천정의 손상에 의해 낙하 기능불량 전도가 조사되었다. (7) 유도등 유도등은 침수에 의한 고장, 탈락, 배선의 단선 등이 보고되었다. (8) 비상전원 비상전원의 피해사례는 자가발전설비, 축전지 설비, 비상전원용 수전설비의 피해로 나누어 살펴볼 수 있다. 1 자가발전설비 제어반 연료 등의 전도, 기초볼트의 손상 인발, 냉각수 배관의 파손, 라지에이터 부부 손상, 배기출구 가요성 파이프의 변형, 연료절단, 메인테이너스 불량, 조작 불량 등의 피해사례가 보고되었다. 2 축전지설비 설치대 : 전지가 설치대 내에서 이동, 설치대의 전도, 기초 볼트의 탈락, 설치대 볼트의 절단, 축전지 설치대의 탈락으로 피해를 입었다. 축전지 : 전해액의 유출이나 과 방전에 의한 재충전 불량이 보고되었다. 3 비상전원전용 수전설비

99 3.4 소방시설별 피해현황 분석 변압기 고정 볼트의 절단 파괴, 설치대 앵커의 변형이 보고되었다. (9) 소방활동 상 필요한 시설 지진 화재 시 소방활동 상 필요한 연결송수관의 파손 균열이 보고되었다 현저한 피해사례 앞에서 살펴본 소방용 설비의 분류별 피해상황에 있어서 주요 피해 상황을 정리해 보면 다음과 같다. (1) 소화전 소화전 문이 개방되어 호스 등이 바닥 하부에 산란하는 사례가 있었다. (2) 스프링클러 헤드 감열부의 파손이 많으며, 천장재와 감열부의 접속에 있어서 천정의 낙하에 의해 감열 부가 파손하는 사례가 있었다. 또한 주를 이루고 있는 습식에 있어서도 헤드의 파손에 의해 방화수가 살수되는 2차적인 패해가 발생하였다. (3) 배관 소화설비의 배관에 있어서는 접속부의 균열, 배관의 균열 손상이 있어, 배관자체의 흔들림에 의해 지지가 충분이 이루어지지 않은 설비, 부품 등의 접속부가 파손되었으 며, 건물의 신축이음부, 건물도입부 등과 같이 진동의 변위가 큰 경우에 심각한 피해가 발생하였다. (4) 수조, 호수장치 균열, 전 도등이 발생하였다. 균열은 내진을 고려한 설계시공이 이루어진 곳에서도, 배관 지지물 등의 손상, 기초 고정방법의 불량에 의한 피해가 발생하였다. (5) 본베 등 가스계의 소화설비에 있어서는 본베의 전도, 본베의 전도에 의한 용기, 배관 등의 손 상이 있었다. 본베의 전도에 있어서는 충분한 고정이 이루어져 있지 않아 고장부가 손 상되는 사례가 있었다. (6) 감지기

100 제 3장 소방설비의 지진피해 사례조사 천정의 낙하 등에 의한 피해, 물에 의한 전기적인 비해가 발생하였다. (7) 배선 등 배선에 있어서는 고정, 지지 등에 있어 천정, 벽 등의 낙하, 붕괴 등에 의해 단선, 단락이 발생하는 사례가 많았다. (8) 자가발전설비 냉각수관, 연료용 배관의 파손에 의해 기능의 불량하게 되는 사례가 많았다. 또한 방 진장치를 설치하지 않은 것에 의해 작동하지 않은 것으로 인하여 메인터넌스 불량에 의한 것을 들 수 있다. (9) 지지대 등의 고정방법 앵커-볼트 등에 의해 벽, 바닥에 고정하는 장치, 설비 등의 부분에 앵커-볼트의 파 손, 이에 수반한 전도, 이동 등의 사례가 있었다 피해를 입은 소방설비에 의해 발생하는 2차 피해 사례 소방용설비가 피해를 받는 경우에는 이에 수방하여 2차적인 피해가 발생하게 되는데 이러한 2차 피해는 다음과 같다. (1) 스프링클러 설비의 헤드가 손상됨에 따라, 화재가 발생하지 않았음에도 물이 살 수되어 내장재, 가구, 임의 물건 등이 살수된 물에 의해 피해가 발생하였다. 이 러한 문제를 제어하기 위해서는 제어계통에서 살수 정지 조치를 강구함으로써 피 해 확산을 막는 것이 필요하다. (2) 가스계 소화설비에 있어서는 오작동에 의해 소화약제가 방출하게 된다. (3) 상용전원이 정전된 후 자가발전 설비가 자동으로 기동하여, 시급성이 없는 설비 기기 등에 전기를 공급하면, 연료가 바닥나 정지함으로써 필요한 기동을 할 수 없는 경우가 발생한다. 정지 조치나 전기의 공급 조정을 하지 않았기 때문에, 스프링클러설비의 펌프가 운전을 계속해 방수가 계속된다. 전동기가 무 부하에 가까운 운전을 계속 하는 등에 의해 연료를 다 사용해, 연료 의 보급을 할 수 없어, 사용해야 할 시기에 시동할 수 없었다

101 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 4.1 일반사항 내진설계(Seismic Design)란 향후 발생할 것으로 예상되는 지진에 대하여 구조물이 원하는 만큼 안전할 수 있도록 설계하는 것을 말한다. 여기서 원하는 만큼의 안전이라 고 한 이유는 현실적으로 볼 때 어떠한 큰 지진에도 견딜 수 있는 설계라는 것은 불가 능 하며, 지역에 따라 일정기간 동안 통계적으로 예측되는 최대 지진의 크기와 구조물 의 중요도 등에 따라 원하는 피해수준이 다를 수 있기 때문이다. 이러한 여러 수준의 성능요구조건을 모두 만족시킬 수 있도록 구조물을 설계하고자 하는 것을 성능기반설 계(PBD, Performance-Based Design)라 하는데 이는 세계적인 추세가 되고 있으며 진보된 내진설계 개념의 기초가 되고 있다. 소방시설의 내진설계도 이러한 성능기반설 계의 관점에서 접근 하는 것이 하나의 방법이 될 수 있으며 이 경우 국내 타산업시설 의 내진설계 방향과 일치하는 장점이 있다. 미국 및 일본을 포함한 선진 외국에서는 소방시설에 대한 내진해석 및 설계에 대하 여 각 국가의 독특한 지역적, 지진학적 특성에 적합하도록 기준을 제정하여 운용하고 있다. 미국의 경우 소방설비의 내진 설계기준은 IBC, UBC, CBC 기준에서 제시하고 있는 내진 범주 별로 등급을 설정하고, 내진 범주 B~D의 경우는 국가화재방호협회 (NFPA)에서 작성한 기준을, 내진 범주 E~F는 NFPA 및 비구조 설비의 내진지침을 규 정한 ASCE 기준 등으로 보다 강화하여 설계를 하고 있으며, 대부분의 주에서 시행하 고 있는 실정이다. 일본의 경우에도 소방활동의 법적근거와 주요내용에 대하여 소방법, 동 시행령, 동 시행규칙을 적용하고 있으며, 세부시행 지침에 있어서는 건축설비 내진 설계 시공지침(2005) (일본건축센터 출간)를 준용하는 등 지진에 대비한 소방시설의 내진조치의 법적 근거를 완비하고 있다고 할 수 있다. 반면 국내의 경우는 일정규모 이 상의 방화수조 또는 물탱크에 대한 설계에서 일부 내진지침이 규정되어 있을 뿐, 소방 설비의 대부분을 차지하고 있는 일반 배관이나 소화수조, 소화기 등에 관한 내진설계는 제시되지 않다. 또한 실무적으로 이러한 시설에 대한 내진조치에 대하여 설계자 또는 발주자가 원하는 특별한 경우에는 외국 기준을 참고 하여 내진설계를 시행하고 있는 실정이라 할 수 있다

102 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 본장에서는 선진외국(특히 미국 및 일본)의 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례를 분석함으로써, 국내 소방설비 기준 마련의 기초자료로 활용하고자 하였다. 이를 위하여 먼저 소방설비의 내진해석 및 설계 방법을 살펴보고, 미국 및 일본에 있어서의 적용 기 준 및 사례를 분석하였다. 또한 국내 관련시설에 대한 내진기준을 찾아 이를 분석함으 로써 소방설비에의 적용가능성을 평가하였다. 그림 내진해석의 개념과 설배의 내진해석 과정

103 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 내진해석 개요 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 본 연구에서 소방시설의 내진해석 및 설계란 건축물 내 소방설비를 구성하고 있는 각종 기기의 내진성능 확보를 목적으로 수행되는 일련의 과정을 말한다. 여기서 내진해 석은 건축물 부지에 발생 가능한 설계입력지진을 정의하고 구조물의 동적해석모델을 작성한 후, 이를 입력 자료로 하여 동적응답해석을 수행하여 구조물 및 기기에 작용하 는 지진하중을 산출하는 과정을 말한다. 한편 현실적으로 이러한 과정이 일반 실무자들 에게는 매우 어렵고 복잡하기 때문에 기준에서는 이러한 과정을 생략하여 간편 해석 방법을 제공하고 있기도 하다. 내진설계는 내진해석결과로 얻은 지진하중에 대하여 소방설비를 이루는 각각의 기기 (배관을 포함)가 견디도록 설계하는 단계로써, 대부분의 설비기기는 기성제품이 설계지 진하중에 견딜 수 있는지를 확인하는 내진검증 과정을 거치게 된다. 이러한 소방시설에 있어서 내진해석 및 설계 단계를 그림 4.2.1에 나타내었다 설계 지진입력 운동 (1) 지진입력운동의 작성 일반적인 내진해석의 첫 번째 작업은 먼저 일정기간 동안 발생가능성이 높은 수준의 지진을 기준으로 하여 설계 지진을 작성하는 것이다. 실제로 국내에서는 지진기록이 부 족하기 때문에 미국의 여러 가지 지진기록을 토대로 하여 작성된 인공지진을 참고로, 여기에 해당지역의 지반특성을 고려하여 작성하는 것이 보편적이다. 이때 설계지진은 지진시간기록의 형태로 주어지거나 지진시간기록을 주파수별 1자유도계에 적용시켰을 때의 최대 응답들을 표시한 지진응답스펙트럼의 형태로 주어지게 된다. (2) 설계지반응답 스펙트럼 1 응답스펙트럼(Response spectrum) 응답스펙트럼이란 서로 다른 고유진동수와 감쇠특성을 갖는 1자유도계 시스템들의 기초에 진동이 작용할 때, 그 1자유도계 시스템들의 최대응답을 그래프로 나타낸 것으 로, 1자유도계의 운동방정식은 다음과 같다

104 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 그림 지반조건별 설계응답스펙트럼의 예(KBC 2005) ẍ+2βωẋ+ω 2 x=-u (t) (4.2.1) 여기서 ẍ,ẋ,x : 상대가속도, 속도, 변위 β ü(t) : 시스템의 감쇠값 : 입력가속도 시간이력 설계응답스펙트럼이란 다양한 지반조건에서 기록된 다수의 지진기록으로부터 통계적 처리를 통하여 결정된 응답스펙트럼으로 KBC 2005에서 규정하고 있는 설계응답스펙트 럼은 그림 4.2.2와 같다. 2 가속도 시간이력 가속도 시간이력이란 실제 지진파와 유사한 형태로서, 기준의 요건을 만족하도록 인 공적으로 작성한 지진파를 말하며, 그리 4.2.3에 예를 나타내었다. 가속도 시간이력은 두 수평방향과 수직방향의 3개 시간이력을 한 조로 작성하게 되 며, 시간이력 해석 시 입력 자료로 사용한다. 가속도 시간이력을 작성하는 방법은 실제 기록된 지진파를 수정하여 작성하거나, 임의의 진동수를 갖는 정현파를 합성하여 작성 하게 된다. 물론 이때 작성된 시간이력의 응답스펙트럼은 설계지반응답스펙트럼을 포괄 해야 한다

105 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 그림 인공지진 시간이력의 형태 내진해석 모델링 기법 모델링이란 복잡한 구조물을 수학적으로 이상화시키는 과정으로서, 내진해석에 있어 모델링의 기본은 구조물의 질량특성( M ), 감쇠특성( C ), 강성( K )을 정확하게 계산하여 실제 구조물과 유사한 동적특성을 구현하는 것이라 할 수 있다. 다자유도계 시스템의 운동방정식은 다음과 같다. [M]ẍ+[C]ẋ+[K]x=-[M]ü(t) (4.2.2) 여기서 [M],[C],[K] : 구조물의 질량, 감쇠, 강성행렬 ẍ,ẋ,x : 상대가속도, 속도, 변위 ü(t) : 지반 가속도 시간이력 (1) 해석모델의 종류 1 유한요소 모델 유한요소 모델은 지진운동의 크기를 나타내는 가장 간단한 방법으로서 일반적으로 중력가속도에 대한 계수로 표시한다. 유한요소모델에서는 부재를 보요소, 판요소, 쉘요 소, 솔리드 요소 등과 같은 유한요소를 사용하여 직접적으로 모델링하기 때문에, 설비 의 형상, 질량 및 강도특성을 정확하게 나타낼 수 있으며, 정확한 지진응답 또는 국부 적인 응답을 얻을 수 있어 해석결과를 그대로 설계에 사용할 수 있다는 장점이 있다

106 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 그러나 많은 자유도가 고려되므로 해석이 복잡하고, 해석시간이 길며, 특히 설비의 설 계가 변경되거나 재료특성 또는 강성에 관련된 변화가 있는 경우 이를 모델에 반영하 기 위해서는 많은 노력이 필요한 단점이 있다. 또한 실무에서 내진해석을 수행하게 될 구조기술자 또는 소방기술자가 이러한 유한요소모델을 기술적으로 이용하는데 한계가 있는 것도 현실적인 고려 대상이다. 2 집중질량-보요소 모델 본 모델은 설비 등 부재의 동적특성을 단순한 보요소와 집중질량의 조합으로 모델링 하는 것이다. 이때 구조물의 강성은 별도로 계산하여 등가의 보요소로 치환하며, 부재 의 질량 특성도 별도로 계산하여 구조물의 층슬래브 위치에 집중시키게 된다. 또한 집 중질량은 질량중심에 위치시키고 보요소는 전체 설비의 강성 중심에 위치시킴으로써 질량중심과 강성 중심간의 편심에 의해 발생하는 비틀림 효과도 고려할 수 있다. 본 모델의 장점은 해석모델의 크기가 상대적으로 작기 때문에 재료특성이나 설계변 경을 고려한 다양한 변수해석을 쉽게 수행할 수 있다는 것이다. 그러나 각 층 위치에서 의 응답가속도, 변위, 지진하중, 응답스펙트럼 등의 해석결과를 쉽게 얻을 수 있는 반 면, 설계에 사용하기 위해서는 해석결과로부터 얻은 지진하중을 각각의 설비에 재분배 시켜야 하는 불편함도 있다. 3 모델링 방법(집중질량-보요소 모델을 중심으로) 집중질량-보요소 모델을 중심으로 모델링 방법을 살펴보면 다음과 같다. 질량 특성값의 모델링에 있어서는 3 병진방향(두 수평방향 및 수직방향) 과 3 회전 방향(두 수평회전방향 및 비틀림 방향)의 관성질량으로 계산하여 해석 모델의 절점에 집중시킨다. 이때 계산된 집중질량은 기기의 자중, 기기 내의 물질 등 기기의 총 중량 과 동일해야 한다. 또한 내진해석 시 구한 동적모드 형태가 실제 지진 시 기기의 변위 거동을 잘 나타낼 수 있도록 해석모델에 충분한 수의 질량점을 고려해야 하는데, 이를 위해서는 어떤 한 방향으로의 질량자유도수가 정확한 지진응답을 얻기 위해 필요한 방 향으로의 모드수보다 적어도 2배 이상 되도록 해야 한다. 강성의 모델링에 있어서는 기기내의 모든 부재가 포함되어야 한다. 구조물의 재료 특성은 그 재료의 최적 추정치를 사용하는 것이 좋으나 대체로 설계기준에서 제시된 값을 사용하게 된다

107 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 표 구조 감쇠값 예 (미국 원자력 규제위원회 규제지침 1.61) 구조물의 종류 운전기준 지진(%) 안전정지 지진(%) 기기, 직경 12in 이상 배관 직경 12in 이하 배관 용접된 강구조물 볼트 접합된 강구조물 프리스트레스트 콘크리트 구조물 철근콘크리트 구조물 감쇠 특성의 모델링 감쇠(Damping)는 반복하중이나 지진하중 작용 시 기기의 재료나 시스템의 비탄성거 동에 의해 에너지가 소산되는 현상을 말한다. 이러한 감쇠값의 크기에 따라 기기의 지 진응답은 달라지므로 정확한 구조물 감쇠값의 예측이 필수적이지만 현실적으로는 매우 어려우므로 대개 규제 기준이나 산업기준에서 보수적으로 설정한 값을 이용하게 된다. 표 4.2.1은 원전구조물의 내진해석 시 적용되는 구조감쇠 값의 예를 나타낸다. 물론, 설비 또는 기기의 제품 사양서에 감쇠값이 제시되어 있는 경우에는 그 값을 이용해야 한다. 4 기타 고려사항 소방설비 중 행거로 지지되는 배관 등과 같이 구조물에 지지된 부계통 비연계 설 비는 구조물의 내진해석 시에는 단지 질량만을 고려한 다음, 구조물의 내진해석결과를 이용하여 별도의 설비 모델에 대한 2차 해석을 수행해야 한다. 또한 대부분의 설비기 기나 부품과 같은 부계통은 구조물의 내진해석 시 연계시키지 말고 차후 별도의 해석 을 수행해야 한다. 집중질량-보요소 모델에서는 층슬래브가 평면내 방향과 평면외 방향으로 모두 강 체라고 가정하여 층슬래브 위치에 집중질량 형태로 모델링되기 때문에 구조물의 슬래 브와 같이 수평방향으로 큰 강성을 갖는 구조물의 경우에는 합리적인 해석결과를 보인 다고 할 수 있다. 그러나 수직방향으로는 기둥이나 일부의 벽만이 존재하기 때문에 유 연한 경우가 많으며, 이로 인하여 층슬래브 중앙에서는 수직방향으로의 지진응답이 상 당히 증폭될 가능성이 있으므로 이러한 층슬래브의 수직방향으로의 유연성을 고려해야 한다. 고려방법으로는 유연한 층슬래브의 유한요소모델이나 등가의 1자유도계 모델을

108 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 작성하여 내진해석결과 얻은 층슬래브 위치에서의 수직응답을 입력으로 한 2차 해석을 수행하여 최종 수직방향 응답을 구하거나, 유연한 층슬래브를 나타내는 수직방향 1자유 도계 모델을 구조물이 내진해석 모델에 연계시켜 내진해석을 수행하여 최종 수직방향 응답을 직접 구하는 방법을 들 수 있다. 질량중심과 강성중심간의 편심에 의해 발생하는 기하학적 비틀림 효과는 유한요소 해석의 경우 실제 구조물과 유사하게 모델링하므로 자동적으로 고려되지만, 집중질량- 보요소 모델의 경우에는 집중질량은, 질량중심에 위치시키고 보요소는 전체 강성중심에 위치시킴으로써 이를 고려해야 한다. 또한 설계와 시공과정의 차이나, 내진해석 모델 작성 시 포함될 수 있는 불확실성 을 고려하기 위한 우발 비틀림 효과(Accidental torsion)는 수평 두 방향에 대하여 각 각 해석방향에 직각 평면치수의 최소한 5%에 해당하는 우발편심에 그 방향으로의 층 전단력을 곱하여 산정한 후 SRSS법에 의해 조합하여 최종 우발 비틀림모멘트를 구해 야 한다. 최종 비틀림모멘트는 기하하적 비틀림모멘트와 우발 비틀림모멘트를 합하여 계산한다 내진해석 방법 및 해석결과의 활용 소방시설의 내진해석방법은 앞에서 언급하였듯이 크게 동적해석방법과 정적해석방법 으로 나눌 수 있다. 동적해석방법은 구조물을 계산이 편리한 형태로 간단하게 모델화하 여 모드 해석을 수행한 다음, 지진 가진력의 동적 영향을 고려하여 지진응답을 구하는 방법이고, 정적해석법은 동적 해석을 생략하고 대신 보수적인 계수를 고려하여 간단하 게 해석하는 방법이다. 동적해석법에는 응답스펙트럼해석법(Response Spectrum Analysis Method)과 시간이력해석법(Time History Analysis Method) 등이 있다. 동 적해석법은 시설물의 동적 특성과 건물과의 상호관계 등을 고려하여 해석할 수 있으므 로 해석의 정확성과 신뢰성이 높을 수 있지만 해석을 위하여 시간, 비용 및 전문성 등 이 요구되는 단점이 있다. 정적해석법은 불확실성을 고려하기 위하여 때로 지나치게 보 수적일 수 있다는 단점은 있으나 계산상의 간편함과 해석에 소요되는 시간과 비용이 적게 들기 때문에 상대적으로 다소 복잡한 동적해석법의 대용으로 많이 활용되고 있다. 이러한 정적해석법에는 등가정적해석법이나 지진하중계수법 등이 있다. 일반적으로 구

109 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 조물의 내진해석을 위해서 두 가지 방법이 다 가능하다고 할 수 있는데 일예로서, 배관 의 지진응답 계산방법은 동적해석법과 정적해석방법 모두 선택적으로 활용할 수 있도 록 허용하고 있다. (1) 동적해석방법 1 모드해석(Modal Analysis) 모드해석은 구조물의 질량과 강성만을 갖는 비감쇠시스템에 대한 하중이 작용하지 않는 자유진동문제(Free Vibration Problem)로서, 고유치해석(Eigenvalue Analysis) 이라고도 한다. 해석결과는 시스템의 고유진동수(Natural Frequency, fn ), 고유주기 (Natural Period, Tn ) 또는 각 진동수 (Circular Frequency, ω n )를 얻게 되며, 1자유도 계 시스템인 경우 이 들의 관계는 다음과 같다. f n = 1 T n = 1 2π ω n= 1 2π K M (4.2.3) 또한 각각의 진동수에 대한 시스템의 변위 패턴인 모드형태(Modal Shape)를 얻게 되며, 이러한 모드 형태의 정규화 된 모드 행렬(Normalized Modal Matrix, { φ} )은 다 음과 같은 특성이 있다. {φ} T [M]{φ}=1 {φ} T [M]{φ}=1 {φ} T [M]{φ}=1 (4.2.4a) (4.2.4b) (4.2.4c) 모드해석의 장점은 내진해석 과정에서 풀어야 할 운동방정식 수를 줄일 수 있다는 것이며, 복잡하게 연계된 운동방정식을 단순한 형태로 분리하여 해를 구한 후 최종적으 로 이들 결과를 조합하여 최종결과를 얻는다는 것이다. 또한 모드형태는 지진하중 작용 시 구조물의 변형을 이해할 수 있는 정보를 제공한다. 2 응답스펙트럼해석(Response Spectrum Analysis) 응답스펙트럼해석법은 지반의 입력운동으로 응답스펙트럼을 사용하여 해석하는 방법

110 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 이다. 응답스펙트럼이란 과거의 역사지진기록이나 인공적으로 작성한 지진시간이력을 고유진동수 값이 서로 다른 여러 개의 1자유도계에 작용시켰을 때 나타나는 최대 응답 들을 각각 구하여 주파수-응답 평면에 나타낸 선도이다. 이 방법에서는 구조물을 동적 해석에 적합하도록 단순화 모델링 작업을 먼저 하여 모드 해석을 수행한다. 또한 그 결 과를 이용하여 주어진 응답 스펙트럼에 대한 각 모드별 최대응답을 직접 계산하며 계 산된 응답들을 모드별로 조합하여 한 방향의 최대응답을 계산하게 된다. 마지막으로 수 평 두 방향과 수직방향 각각의 최대응답들을 또 다시 조합하게 되면 구조물에 작용되 는 최대 응답을 결정하게 된다. 결국 여기서 계산된 최대응답으로부터 구조물에 작용하 는 외력과 모멘트 등을 계산하게 된다. 이와 같이 응답스펙트럼해석은 입력응답스펙트럼에 대한 각 모드별 최대응답(변위) 을 직접적으로 계산할 수 있으며 다음과 같다. Sa j q j,max =Γ j ω 2,j=1,2,,N (4.2.5) j x ij,max =φ ij q j,max (4.2.6) 여기서 q j,max Sa j : j 번째 모드의 최대변위응답 : 진동수 ω j 와 감쇠값 β j 에 대한 스펙트럼가속도 Γ j : 모드참여계수( Γ j = N φ ij m i ) i=1 x ij,max φ ij : j 번째 모드에 대한 절점 i 의 최대변위 : j 번째 모드에 대한 절점 i 의 모드변위 또한 계산된 최대변위 xij,max 로부터 구조물에 작용하는 축력, 전단력, 휨모멘트를 계 산하게 된다. 앞에서 설명한 모드간 응답의 조합방법이나 서로 수직한 방향간의 응답 조합방법에 는 주로 자승합의 제곱근(SRSS) 방식을 사용하고 있다. 과거에 사용하던 방식은 구조 물이 두 개의 근접모드를 갖거나 또는 강체모드를 조합하는 경우 비보수적이거나 적지 않게 오차를 가질 수도 있다는 점 때문에 이러한 점을 고려한 수정된 자승합의 제곱근

111 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 (SRSS) 방식을 사용하고 있다. 그러나 아직도 구조물의 동적 특성에 따라 있을 수 있 는 부정확성의 논의가 계속되고 있으며 이를 개선하기 위한 모드 조합방식들이 계속적 으로 제안되고 있다. 실제 해석의 수행 시 스펙트럼법의 모드 조합방법이나 고차 모드 의 고려 방법 등에 대하여는 주로 원전에 적용하는 규제지침서(USNRCRG 1.92, SRP 3.7.2) 등에 제시하는 지침을 참고로 활용하고 있다. 응답스펙트럼 법에 있어서의 또 한 가지 사항은 건물의 지진해석에 사용되는 응답스 펙트럼이 지반-구조물 상호작용 해석을 거치지 않고 얻어진 경우 지반 특성의 영향에 대한 불확실성을 고려하기 위하여 최대응답에 해당하는 주파수 영역을 약 15% 정도 확 장하여 사용하도록 권장하고 있다는 점이다. 응답스펙트럼법을 이용하여 소방 배관과 같은 내부구조물을 해석하기 위해서는 건물 내 구조물이 놓여 있는 층의 층응답스펙트럼 입력 자료가 필요하다. 층응답스펙트럼의 작성은 일반적으로 건물을 층별 집중질량을 가지는 보요소로 작성하여 건물기초에 지 진시간이력을 입력으로 작용시켜 건물을 우선 해석하여 집중질량점이 있는 각 층의 지 진시간응답을 구한 다음, 이를 앞에서 설명한 응답스펙트럼 작성방법과 같이 만들게 되 면 층응답스펙트럼이 작성된다. 층응답스펙트럼은 건물의 거동에 미치는 내부구조물의 영향이 작다는 가정 하에 작성되기 때문에 앞에서 논의된 바와 같이 상대질량이 크거 나 고유진동수 끼리의 근접된 경우에는 오차가 클 수 있음에 유의하여야 한다. 배관 설비의 경우에는 지진 시 동적 해석방법으로 응답스펙트럼해석법을 주로 활용 하고 있다. 응답스펙트럼해석법은 구조물의 거동에 대한 시간이력은 알아낼 수 없지만 최대응답은 계산해 낼 수 있기 때문에, 내진설계 목적에 잘 맞고, 주로 선형거동을 보 이는 구조물에서는 계산 오차가 아주 적기 때문에 배관설비 등과 같이 지진 시 주로 선형거동을 보이는 구조물의 지진 해석에 많이 사용되고 있다. 3 시간이력해석(Time History Analysis) 시간이력해석법은 실제지진과 가까운 조건을 적용하여 동적 해석을 수행하기 위하여 설계용 지진시간기록을 직접 입력으로 활용하는 해석방법으로서 설계용 지진기록이 실 제의 지진에 가깝게 만들어 졌다면 가장 정확한 해석결과를 얻을 수 있는 방법이다. 그 러나 앞으로 발생할 지진을 정확히 예측하는 것은 불가능하기 때문에 국내와 같이 역 사지진기록이 부족한 경우에는 주로 보수적인 관점에서 인공적으로 합성하여 작성되는 인공지진시간기록을 활용한다. 시간이력해석법에는 모드중첩법(Modal Superposition

112 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 Method)과 직접적분법(Direct Integration Method) 등이 있는데 모드중첩법은 여러 개의 연계된 운동방정식을 모드해석결과를 이용하여 각각의 독립된 방정식으로 분리하 여 적분한 다음, 이들 방정식의 해석결과를 중첩하여 응답을 계산하는 방법이다. 직접 적분법은 여러 개의 연계된 운동방정식을 직접 적분하여 응답을 구하는 방법으로 중앙 차분법, Houbolt법, Wilson- Θ 법, Newmark- β법 등이 이용된다. 시간이력해석에 있어 입력시간이력의 시간구간 t 는 시간구간을 1/2로 줄이더라고 10%이상의 변화가 없으면 사용할 수 있는데, 일반적으로 해석 시 고려하는 구조물의 최대고유주기에 대한 1/10정도를 설정하게 된다. 모드중첩법은 N개의 연계된 운동방정식(미분방정식)을 모드해석결과를 이용하여 다 음식과 같은 N개의 독립된 방정식으로 분리하여 해석한 후, 이들 방정식의 각 해석결 과를 중첩하여 최종응답을 계산하는 방법이다. q j +2 β j ω j q j +ω 2 jq j =-Γ j u g, j=1,2,,n (4.2.7) x ij =φ ij q ij x ij =φ ij q j x ij =φ ij q j (4.2.8a) (4.2.8b) (4.2.8c) 직접적분법은 N개의 연계된 운동방정식(미분방정식)을 직접 적분하여 최종응답을 구 하는 방법으로 충격하중과 같이 고진동수 성분을 갖는 동적하중이나 고감쇠시스템의 해석 및 비선형 해석에 효과적으로 사용될 수 있다. 시간이력 해석법은 모델이 크기에 따라 해석이 다소 복잡해질 수 있고 시간과 비용 이 많이 소요될 수 있는 단점이 있으므로 기울어짐 해석, 미끄러짐 해석, 탄소성 해석 등의 비선형 해석이나 층응답스펙트럼의 작성 등의 꼭 필요한 경우를 제외하고는 주로 동적해석법 중에서 선형해석 방법인 응답스펙트럼해석법을 사용하고 있다. 4 복소진동수응답해석(Complex Frequency Response Analysis) 복소진동수응답해석은 입력시간이력을 푸리에(Fourier) 변환을 통하여 단일진동수를 갖는 조화진동의 조합으로 변화시켜 진동수영역해석을 수행하는 방법을 말한다. 이 방

113 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 법은 수천 개의 점으로 표시되는 시간이력을 단일진동수의 조화진동으로 입력운동을 단순화시킴으로써 지반-구조물 상호작용 시스템과 같이 대규모 해석모델의 동적해석에 효과적으로 적용될 수 있는 장점이 있으나, 정확한 응답을 얻기 위해서는 시스템 고유 진동수에서 전달함수의 진동수 구간을 적절하게 선택해야 함에 유의해야 한다. (2) 정적해석방법 1 등가정적해석법(Quasi-Static Analysis Method) 동적 해석방법과는 다르게 구조물의 지진응답을 정적으로 계산하는 방법으로서 등가 정적해석법이 있다. 등가정적 해석법은 구조물에 대한 지진의 영향을 등가의 정적하중 으로 환산한 다음 이를 이용하여 정적해석을 수행하는 방법이다. 이 방법에서는 기초에 서의 전단력을 계산하기 위하여 계의 고유진동수를 잘 모르거나 다자유도계 모델의 경 우 입력응답스펙트럼 최대가속도 값의 1.5배를 계의 질량에 곱하여 구하게 된다. 또한 기본진동수가 33Hz 이상인 계의 경우는 입력응답스펙트럼의 영주기 가속도 값을 사용 할 수 있다. 2 지진하중계수법 (Seismic Load Coefficient Method) 최근에는 주로 정적해석법으로서 과거에 사용하던 등가정적해석법 대신에 지진하중 계수법(Seismic Load Coefficient Method)이 소개되어 배관 설계자들이 이를 많이 선 호하고 있는 편이다. 지진하중계산법은 이전에 사용하던 등가정적해석법이 지나치게 보 수적이라는 단점을 보완한 방법이다. 등가정적해석의 경우 지진에 의한 배관의 관성력 은 자중에 층응답스펙트럼 최대가속도의 1.5배 값을 배관계통 자중에 곱하여 구했었다. 그러나 동적해석법에 의하여 구해진 결과 값과 비교할 때 이 계수에 의한 설계 값이 지나치게 보수적이라는 점이 지적되어 이를 보안하기위하여 지진하중계산법이 등장하 였다. 이 방법은 지진 시 배관계의 응답을 계산할 때 층응답스펙트럼의 최댓값에 0.4~1.0의 계수를 곱한 값을 활용한다. 이 때 계수들은 배관 지지 점의 간격에 의해 결정되며 일반적으로 간격이 클수록 배관계의 주파수는 낮아지고 따라서 그 때의 계수 값도 작아진다. 또한 직선형 배관의 경우에는 수평방향 층응답스펙트럼 최댓값에 1.2를 곱하여 사용한다. 이 방법은 배관의 수평지지 간격에 따라 바뀔 수 있는 배관의 분포된 집중질량 값들 에 적절한 가속도계수를 곱하여 관성력을 계산하는 방법으로서 항상 등가정적해석방법

114 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 에서 사용해 오던 계수 1.5보다 작은 값을 사용한다는 장점을 들 수 있다. 또한 다른 장점으로는 배관 지지부의 강성도나 처짐을 조정할 필요가 없기 때문에 지지부의 크기 와 비용을 크게 줄일 수 있다는 점을 들 수 있다. (3) 구조응답의 조합 1 모드응답의 조합 응답스펙트럼해석을 수행할 경우 해석결과로서 각 모드에 대한 최대응답이 계산되며, 최종응답은 이들 모드응답을 다음 식과 같은 SRSS법에 의해 조합하여 구할 수 있다. N R= R 2 k (4.2.9) k=1 만일 어떤 인접한 모드가 근접한 경우, 즉 인접 모드의 진동수의 변화가 10% 이내인 경우에는 다음의 방법에 따라 모드응답을 조합한다. 그룹법(Grouping Method) N R= k=1 R 2 p k+ q=1 j l=i j m=1 R lq R mq, l m (4.2.10) 10%법(Ten-Percent Method) N R= R 2 k+2 R i R j, k=1 i j, ω j -ω i ω i 0.1 (4.2.11) 이중합산법(Double-Sum Method) N R= N k=1 s=1 R k R s ks (4.2.11) 여기서 ks= ( 1- ω' k-ω ' -1 s β ' ω k k+β ' ω s s) ω ' k=ω k 1-β 2 k,β ' k=β k + 2 t d ω k (4.2.12a) (4.2.12b)

115 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 2 방향성분의 조합 세 방향 지진분력을 받는 구조 부재의 설계를 위한 구조응답(응력, 변형, 모멘트, 전 단력, 변위 등)은 각 방향별 응답을 다음과 같은 SRSS법으로 조합하여 구할 수 있다. R= i R 2 i (4.2.13) 다른 조합방법으로는 Newmark에 의해 제안된 방향성분계수법(또는 법)을 사용할 수 있다. R=±1.0R x ±0.4R y ±0.4R z R=±0.4R x ±1.0R y ±0.4R z R=±0.4R x ±0.4R y ±1.0R z (4.2.14a) (4.2.14b) (4.2.14c) 또한 모드중첩법에 의한 시간이력해석 결과는 각 시간에서 산술적으로 합하여 구하게 되며 다음과 같다. R(t)= i R i (t) (4.2.14) (4) 해석결과의 활용 1 동적해석결과 동적 내진해석으로 부재력, 변위, 층응답스펙트럼(FRS, Floor Response Spectrum) 등 과 같은 구조물에서의 지진응답을 얻을 수 있다. 이때 구한 부재력은 축력, 전단력, 휨모멘트, 비틀림모멘트 등으로서 구조물의 내진설계 시 사용하게 된다. 변위는 인접 구조물간의 간섭사항 검토, 구조물간에 연결된 부계통의 안전성 검토 등에 이용된다. 층응답스펙트럼 9) 은 건물의 특정 위치(층)에 놓인 부계통의 최대지진응답을 나타내며, 주구조물에 지지 또는 부착된 부계통의 내진해석 또는 내진 검증 시 입력운동으로 사 9) 층응답스펙트럼이란 구조물의 지반에 어떤 지진이 발생할 때 구조물 내의 어느 층에 놓인 단일 자유도를 갖는 진동체(예를 들면 장비 등의 설비)의 최대 응답을 진동체의 고유진동수 와 감쇠비의 함수로 나타낸 것이며 이 층응답스펙트럼은 주구조물 내에 설치될 기기나 설비 의 내진설계를 위한 입력하중이 된다. 따라서 층응답스펙트럼은 응답 스펙트럼과는 달리 주 구조물의 특성, 설비위치 등에 크게 좌우된다

116 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 용하게 된다. 2 층응답스펙트럼 작성방법 층응답스펙트럼은 일반적으로 다음과 같은 두 가지 방법으로 얻을 수 있다. 시간이력해석 결과 얻어진 구조물의 특정 위치(층)에서의 응답시간이력으로부터 작 성(그림 4.2.4) 구조물의 동적특성(고유진동수, 모드형태)과 설계지반응답스펙트럼을 입력하여 구 조물 특정위치에서의 층응답스펙트럼을 직접 계산. 층응답스펙트럼의 계산 시 적용되는 진동수 간격은 표 4.2.2에 보인 바와 같으며(미 국원자력규제위원회 규제지침 1.122에 제시), 표에 제시된 진동수 외에 구조물의 고유 진동수가 반드시 포함되어야 한다. 감쇠값은 임계감쇠값의 1%~5%의 범위가 사용된다. 설계층응답스펙트럼은 설계와 건설과정의 차이, 구조물의 모델링 시 포함된 불확실성 등을 고려하기 위하여 응답스펙트럼의 첨두값을 나타내는 진동수를 최소한 ±15%범위 까지 응답스펙트럼 값을 광폭화하여 작성한다(그림 4.2.5). 이상과 같은 층응답스펙트 럼에는 적용할 감쇠값, 구조물에서의 위치 및 방향, 지진준위 등의 정보가 표시되어야 한다. 또한 특수 층응답스펙트럼이 있는데 예를 들어, 포괄응답스펙트럼은 구조물의 여러 곳에 동시에 놓이는 부계통의 내진해석을 위하여 관련된 여러 개의 층응답스펙트럼을 포괄한 응답스펙트럼이며, PVRC 응답스펙트럼은 ASME Code Case N-411-1에 제시 된 진동수 구간에 따라 다른 감쇠값을 적용한 응답스펙트럼으로서 배관계통의 내진해 석에 사용된다(그림 4.2.6). 표 층응답스팩트럼에 적용되는 진동수 간격(미국원자력규제위원회 지침 1.122) 진동수 구간(Hz) 증분(Hz) 비고 0.2~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 대안으로 좌측의 진동수구간에 따른 진동수 증분을 적용하는 대신 바로 전 진동수의 10%씩을 증가시켜 나갈 수 있음

117 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 (a) 2층 구조물 (b) 4층 구조물 (c) 6층 구조물 그림 층응답스펙트럼의 예

118 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 그림 설계 층응답스펙트럼의 예 그림 PVRC 층응답스펙트럼의 예

119 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 3 구조물의 내진설계 내진해석결과에서 얻은 설계 지진하중을 사용하여 구조물의 내진설계를 수행하게 되 는데, 설계 지진하중은 사하중, 활하중, 온도하중, 풍하중 등 여타 하중과 조합되게 되 며, 구조물은 이렇게 조합된 하중에 견디도록 설계해야 한다. 일반적으로 지진하중을 제외한 하중은 수직으로 작용 하는 경우가 많고 수평방향 하중이라도 그 크기가 지진 하중에 비해 매우 작기 때문에 지진하중이 구조물 설계를 지배하는 경우가 대부분이라 할 수 있다. 단 초고층 구조물의 경우에는 풍하중이 지배하는 경우도 있다. 4 소방설비의 지진에 대한 안정성 검토 설비 등을 포함한 구조물의 지진에 대한 안정성은 크게 전도(Overturning), 활동 (Sliding), 침하(Settlement)등으로 살펴볼 수 있다. 구조물의 전도에 안정성 여부는 구조물의 전도저항모멘트와 전도모멘트의 비로 정 의되는 안전계수로 나타내는데, 이때 수평지진하중이 구조물의 전도를 유발하는 주된 하중이 된다. 구조물의 활동에 대한 안정성 여부는 일반적으로 구조물의 활동저항력과 활동력의 비로 정의되는 안전계수로 나타내는데, 여기서 활동저항력은 주로 구조물 기초 바닥과 지반사이의 마찰력과 구조물 측면토질에 의한 수동토압이며, 활동력은 수평지진하중과 구조물 측면토질의 동적주동토압이 된다. 지반의 지지력에 대한 안전성여부는 지반의 동적 극한지지력과 구조물 자중, 수직 지진하중 등과 같은 구조물에서 전달되는 상부하중에 의한 지반반력의 비로 정의되는 안전계수로 나타낼 수 있다. 기초 침하에 대한 안정성 여부는 지반의 최대침하량과 허용침하량을 비교하여 검 토하는데, 지반하중 작용 시 발생가능성이 있는 구조물 자체 또는 건물간의 부등침하가 주관심사가 된다. 구조물의 기울어짐은 기초의 부등침하와 지진 시 기초의 부분적인 들림에 의해 발 생하는데, 이 때 구조물 안에 설치된 안전관련 기기들의 기능이나 작동성에 문제가 발 생하지 않도록 기기제작자가 제시한 허용한계를 검토하여야 한다. 지진 시 인접한 구조물이 서로 반대로 거동하는 경우 구조물 상부의 수평변위가 구조물 간격을 초과하여 부딪칠 가능성(간섭)이 있는 지를 검토하야야 한다

120 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 검증시험 또는 조치에 의한 방법 해석에 의한 방법 이외의 내진설계 방법으로는 시험에 의한 방법이나 내진효과를 높 일 수 있는 적절한 조치를 취하는 방법 등이 있다. (1) 내진 검증 시험에 의한 방법 시험에 의한 방법은 설계지진의 조건과 동일한 시뮬레이션을 통하여 설계 대상 구조 물의 건전성 여부를 시험하는 것이다. 여기에는 일반적으로 3축 진동시험대가 사용되 며 목적에 따라 2축 진동대도 사용될 수 있다. 이 방법은 해석이 곤란하거나, 안전성과 관련되어 직접시험이 요구되는 장치, 또는 동일제품이 다량 사용되는 전기기기 등의 내 진성능 검증을 위하여 주로 활용된다. 시험에 의한 방법은 실제에 가장 가까운 조건을 적용하기 때문에 검증의 신뢰도가 높으나 비용이 많이 드는 단점이 있다. (2) 면진장치 등과 같은 조치에 의한 방법 최근 들어 건물과 그 내부구조물의 내진성능 향상에 각광을 받고 있는 방법 중 하나 는 건물기초의 면진 기술로서 많은 연구와 실험을 통하여 그 장점이 입증된 바 있다. 예로서 건물 기초에 고무적층베어링을 적용 설치하게 되면 지진이 발생하였을 때 건물 뿐만 아니라 그 내부 구조물들의 지진응답도 현저히 줄어든다는 점이 밝혀졌다. 외국 의 경우 실제로 지진 다발 지역에 이러한 면진기술이 실용화되어 사용되고 있으며 국 내에서도 여러 차례의 실험과 연구를 통하여 개발하여 현재 상용화를 추진하고 있다. 이러한 방법이 건물에 적용되는 경우에는 그 내부의 소방배관은 추가적인 내진설계 가 필요치 않은 장점이 있다. 그러나 아직까지는 초기 설치비용이 매우 크고 유지보수 가 필요하며 특히 지진 발생 시 에너지를 흡수하기 위하여 기초부분에서 지반과의 상 대변위가 커질 수 있다. 이 경우 소방배관과 같이 외부로부터 에너지나 물 등을 공급받 아야 하는 연결구조물의 경우 지반과 건물 상이를 연결하는 연결부에서 예상되는 과도 한 상대변위를 흡수하기 위한 조치가 필요한데 보통 벨로우즈관 또는 가요성(Flexible) 지진분리 배관을 사용하고 있다. (3) 기기 자체의 가요성을 부여하는 조치에 의한 방법 내진조치 방법 중의 하나는 지진 시 배관이 건물의 층간변위를 흡수 할 수 있는 조 치를 취하는 것이다. 이것은 내진성능을 높이기 위한 조치방법으로서 예를 들면 배관구 조물에 발생하는 지진에 의한 과도한 응력을 줄이기 위하여 배관의 이음부에 홈 조인

121 4.2 소방시설의 내진해석 및 설계 일반 트 등과 같은 가요성 이음을 사용하는 것이다. 배관의 연결방식은 용접, 플랜지, 나사식, 조인트 등 조건과 목적에 따라 여러 가지 방법이 사용되고 있는데 가장 내진에 적합한 방식은 가요성 이음 방식으로서 그 중에 서도 지진을 견디기 위해서는 상대적인 유연도를 많이 가지는 이음일수록 유리하다. 가 요성 이음의 일반적인 특징은 지진 시 두 마주하는 배관 사이에 발생할 수 있는 일정 한 양의 상대 변위, 굽힘, 편심, 회전 등을 흡수해주는 역할을 함으로써 파손을 방지하 는 기능을 가지고 있다. 예로서 일본과 미국의 소방기준을 보면 지진 시 소방배관의 파손을 방지하기 위하여 가요성 이음의 사용을 의무화하고 있다. 이 때 가요성 이음의 허용변위는 지진 시 예상 되는 건물의 층간변위 보다 커서 상대변위를 흡수 할 수 있도록 하는 것이다. 그러나 과도한 변위를 방지하기 위하여 배관의 한 쪽 끝은 건물구조물에 지지하도록 하여야 하며 이 때 지지물의 위치와 개수, 강성도 등을 적절히 제시하여 가급적 지진 시 감쇠 효과가 크도록 유도하는 것이 좋다. 추가하여, 배관이 건물을 관통하는 경우 배관과 건 물 사이에 적당한 틈새를 두거나 연성물질로 채워 건물이 직접적인 거동영향을 흡수할 수 있도록 하여야 한다. 참고로, 앞에서 살펴본 바와 같이 미국이나 일본의 경우 소방시설의 내진기준 특징은 전체 소방시설에 대한 내진해석 방법의 제시 보다는 지진에 대비하여 주로 배관의 보 호에 초점을 맞춘 내진조치 방법을 제시하고 있다. 이는 일반적으로 영세한 소방설비 관련 업체들의 경우 현실적으로 해석에 의한 방법의 활용이 쉽지 않고 건물들 중에서 내진설계 요건의 적용을 받지 않는 건물에 대해서도 소방시설의 내진성능을 높임으로 서 지진 시 화재에 의한 피해의 감소를 유도할 수 있는 방안이 되기 때문인 것으로 해 석된다. 또한 지진 시 우선 건물의 붕괴 방지를 위한 설계와 함께 일차적으로 화재 발 생 요인을 제공하는 가스 또는 전기시설의 내진설계 또는 조치가 중요하며 소방시설의 내진성능은 이론적으로 볼 때 앞의 시설물들에 비하여 2차적인 요구대상이기 때문이기 도 하다. 이러한 여건을 감안할 때 결국, 국내에서는 외국과 유사하게 주로 내진조치의 일환으로 간단한 배관보호 기준을 설정하여 시행하는 방법과, 최근에 내진기분의 정립 과 내진설계의 요건화 추세에 있는 타 산업시설물들의 경우와 조화가 맞도록 소방시설 의 내진기준을 성능기준과 기술기준으로 체계화하여 상세하게 작성하는 방안 등이 선 택적일 수 있다

122 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 미국 소화설비의 내진설계 기준 현황 미국의 경우 소방관련 설비의 주요 기술기준을 포함하고 있는 국가화재방호협회 (NFPA) 기준을 살펴보면 소방설비 중에서 소방용수를 공급하는 배관과 물탱크, 펌프 등 부속 장치들에 대하여 지진을 고려한 설계를 요구하고 있다. 먼저, 배관의 내진설계에 관하여는 스프링클러 설치기준(NFPA 13)에서 지진에 대한 배관보호를 요구하고 있다. 지진에 의한 배관파손을 방지하기 위하여 스프링클러 설비 를 보호해야 하며 내경 64mm이상 배관에 대해서는 건물의 과도한 변형을 흡수하기 위 한 가요성(flexible) 배관 커플링(말단에 홈이 있는 배관과 연결하는)의 사용, 요구 이 상의 커플링 필요시 내진브레이스의 설치, 지상 건물의 신축이음부(익스펜션조인트)를 가로지르는 곳에서의 지진분리배관의 설치, 벽과 바닥 등을 관통하는 모든 배관 주위에 틈새 유지 등을 규정하고 있다. 또한 스프링클러 설비는 지진에 대한 보호 대책으로 다 음과 같은 요건들을 제시되고 있다. a) 건물의 불 균일 움직임으로 인한 배관의 응력을 최소화시키기 위하여 가요성이음 을 사용하거나 적당한 이격거리를 유지하여야 한다. (단, 직경 50mm 이하의 배관 은 유연성이 충분하므로 일반적으로 가요성 커플링이 필요하지 않다.) b) 지진 시 움직일 것으로 예상되는 천장 등의 건물요소에 배관이 지지되고 있을 경 우 내진브레이스를 사용하여 배관이 움직이지 않도록 해야 한다. 내진브레이스의 형태, 위치 등을 적절히 지정하여 지진에 의한 진동 발생 시 상대적으로 무거운 주배관이 가지배관을 당기는 경우 가지배관의 건물에의 고정에 기인하여 과도한 응력발생에 의한 관 부속품들의 파손을 방지 하여야 한다. c) 지상 건물의 신축이음부를 가로지르는 곳에서는 지진분리배관을 사용하여야 한다. 그 외 연결수송관 및 호스 설비 설치기준(NFPA 14), 원심소화 펌프의 설치기준 (NFPA 20), 사설 소방용수 주배관 및 부속장치의 설계기준(NFPA 24) 등의 배관의 지 진에 의한 파손을 최소화하거나 방지하기 위한 내진설계요건은 스프링클러 설치기준 (NFPA 13)을 참고로 따른다. 사설 소화설비용 물탱크 기준(NFPA 22)의 경우 주요 구 조물의 설계는 독립적으로 용수저장용 코팅 처리된 볼트체결용 강철탱크(AWWA, D103)의 지진설계 규정을 따르도록 요구하고 있다. 내진브레이스에 관하여는 고려해야

123 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 하는 지진하중의 종류, 배관 직경에 따른 하중의 크기, 형상에 따른 특징, 설치간격 및 주의사항 등에 관한 상세 사항을 규정하고 있다 소방설비 관련 적용 기준 분석 소방설비의 내진해석 및 설계와 관련하여 미국에 있어서 적용되는 기준을 분석하면 다음과 같다. 미국의 경우 1961년 이전까지는 UBC(Uniform Building Code)에 비구조 부재에 대한 내진 설계가 존재하지 않았었다. 1964년 알래스카 지진 및 1971년 산 패 르난도 지진에 대한 교훈으로 최초로 건축물에 포함되는 비구조부재에 대한 기준이 제 정되었다고 할 수 있다. (1) 설비에 대한 지진하중 계산 1 SEAOC(1996) 캘리포니아 구조협회에 의해 만들어진 SEAOC(1996)에서는 설비에 대하여 식 과 같은 허용 지진하중을 도입해야 한다고 규정하고 있다(1994 UBC 기준은 허용응력 도 설계 방법을 기본으로 하고 있음). F p =ZI p C p C f C g W p (4.3.1) 여기서, Z : 내진 지역계수(Zone 4 = 0.4) I p : 중요도 계수, 1.5값을 갖는 위험지역을 제외한 곳은 1.0 C p : 설비기기의 내진계수, 0.75~2.0 C f : 유연성 계수(고정장치 1.0(주기 0.06s 이하), 유연한 장치 2.0) C g : 등급계수(유연한 부분 위 1.0, 횡방향 구속 부분 0.67) W p : 가동 중 설비기기의 무게 식 4.3.1은 건물의 높이별 일정 바닥 가속도를 가정한 것이다. 2 UBC(1997) 1997년의 UBC 기준은 강도설계법을 근거로 하여 지진하중, Fp 을 다음과 같이 규정 하고 있다

124 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 F p = a pc a I p R p ( 1+3h x h r ) W (4.3.2) p 0.7C a I p W p F p 4C a I p W p (4.3.3) 여기서 ap : 1.0~2.5 사이의 값을 갖는 증폭계수 C a h x h r R p : 내진계수, 지진지역계수 및 지반조건의 함수 : 구조물의 밑면으로부터 설치되는 설비까지의 평균 높이 : 구조물의 밑면으로부터 지붕층까지의 평균 높이 : 비구조요소의 반응수정계수로서 1.5~3.6 사이의 값 I p : 비구조요소의 중요도계수로서 1.0~1.5 W p : 가동 중 설비기기의 무게 식 4.3.2는 건물 높이를 따라 바닥 가속도가 비례하는 것으로 가정하고 있다. 또한 UBC에서는 식 4.3.3과 같이 건물높이에 따른 바닥가속도 최대값을 규정하고 있다. 3 NEHRP(1997) 및 IBC(2000) NEHRP 가이드라인 10) 은 비구조 부재 및 설비에 대한 내진 해석에 있어 해석적 방법 과 근사적 방법을 제시하고 있다. 이를 위하여 NEHRP 가이드라인에서는 설비를 가 속도민감 요소(acceleration-sensitive component) 와 변형민감 요소 (deformation-sensitive component) 로 분류하고 있는데, 가속도민감요소는 강도 기 반 지진하중 Fp 에 저항해야 하며, 다음과 같이 나타낼 수 있다. F p = 0.4a p S XS W p ( 1+ 2x h) R p (4.3.4) 0.3S XS I p W p F p 1.6S XS I p W p (4.3.5) 여기서 ap : 1.0~2.5 사이의 값을 갖는 증폭계수 10) The NEHRP Guidelines for Seismic Rehavilitation of Buildings and its commentary(atc 1997a, 1997b)

125 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 S XS : 단주기에서의 설계스펙트럼 가속도 h : 구조물의 밑면으로부터 지붕층까지의 평균 높이 I p : 비구조요소의 중요도계수로서 1.0 또는 1.5 R p W p F p : 비구조요소의 반응수정계수로서 1.25~6.0사이의 값 : 비구조요소의 가동중량 : 비구조요소 질량중심에 작용하는 설계 지진하중 x : 구조물의 밑면으로부터 비구조요소가 부착된 높이. 식 4.3.4는 건물의 높이에 따른 바닥 가속도의 선형변화를 가정한 것이다. 또한 NEHRP 가이드라인에서는 기기의 지진에 의한 상대변위에 대하여 설계하도록 하고 있 는데, Dr 을 다음과 같이 결정한다. D r = δ xa-δ ya X-Y (4.3.6) 동일한 구조물 또는 구조시스템상의 수직위치가 x와 y인 두 연결점에 대하여 D p 는, D p = δ xa +δ ya (4.3.7) 여기서 X : 구조물 밑면으로부터 상부 부착지점 x까지의 높이 Y : 구조물 밑면으로부터 하부 부착지점 y까지의 높이 δ xa,δ ya,δ : 구조물 A 또는 B상의 수직위치 x 또는 y에서의 변위 yb IBC 2000은 NEFRP 가이드라인의 지진하중과 변위에 대한 설계식을 채용하고 있다. UBC(1997) 및 IBC(2000)의 설비 기기에 대한 하중조합은 지반의 수평방향, 수직방 향 효과를 모두 포함하고 있는데 다음과 같다. 여기서 U : 소요강도 U 1.2D+0.5L+E h +E v (4.3.8) U 0.9D-E h -E v (4.3.9)

126 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 D L E h E v : 고정하중 : 활하중 : 수평지진하중 : 수직지진하중 수평지진하중 Eh 는 UBC(1997)의 경우 식 및 식 4.3.3으로, IBC (2000)의 경 우 식 및 식 4.3.5로 정의된 지진하중 Fp 을 말한다. 수직 지진하중 Ev 는, UBC(1997)의 경우, E v =0.5C a W p (4.3.10) IBC (2000)의 경우, E v =0.25S DS W p (4.3.11) 이며, 여기서 Ca 는 지진지역계수, SDS 는 설계 가속도 스펙트럼을 말한다. UBC(1997) 와 IBC (2000)에 있어 설비기기에 대한 지진하중은 매우 유사한 것을 알 수 있다. (2) 설비기기에 대한 설계 가이드라인 설비기기에 대한 내진설계 가이드라인 중 미국의 대표적인 것은 FEMA-172 핸드북 (BSSC 1992)이다. 이밖에도 각 시설 협회별로(예를 들어 EPRI(전기협회), SMACNA (공조설비협회)) 독자적인 설계가이드라인을 제정하여 운용하고 있는 실정이다. FEMA-172에서는 잠재적인 지진피해를 상정하여 건물내의 설비가 피해를 최소한으로 할 수 있는 여러 가지 기술적 지침을 제시하고 있는데, 예를 들어 엘리베이터와 에스컬 레이터 시스템, 기계 및 전기 장치, 덕트 및 배관, 자가 발전설비, 위험물 저장시설, 그리고 컴퓨터 장치 등이다. 그중 소방설비와 관련지을 수 있는 덕트 및 배관설비의 내 진지침에 관하여 살펴보면 다음과 같다. UBC(1997)는 특히 배관설비에 대하여 지진하중 계산식을 규정하고 있는데, 설계 수 평 지진하중 Fp 는 다음과 같이 간략화 하여 나타낼 수 있다. F p =0.56C a IW (4.3.12) 여기서, C a I : 기초형식 및 지진지역 계수를 고려한 계수 : 중요도 계수, 1.0=중요하지 않은 배관, 1.25=중요한 배관

127 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 W : 배관의 고정하중 IBC (2000)은 배관설비에 있어 보다 복잡하교 정교한 식을 도입하고 있으며, 설계 지진하중 Fp 는 다음의 경계를 갖는다. 0.3S DS I p W p F p 1.6S DS I p W p (4.3.13) 여기서 S SD : 단주기에서의 설계스펙트럼 가속도 I p : 비구조요소의 중요도계수로서 1.0 또는 1.5 W p : 비구조요소의 가동중량 ASCE 7-95는 미국 토목학회에 의해 제정된 기준으로 배관의 내진설계에 대한 요구 사항을 포함하고 있으며, 그 규정은 IBC 2000과 매우 유사하다. 일반적으로 배관설계 실무에 있어서는 두 가지 설계 방법이 이용되고 있다. 첫 번째 방법은 규준에 의한 설계 라 통칭되는 것으로 지지점과 배관에서의 응력과 변형은 허용값 이내에 있는 것으로 가정하여 배관 지지를 명확하게 할 수 있는 간격을 결정하 는 방법으로 구성되어 있으며, 이러한 방법은 전기발전 연구협회(EPRI 1990, Electric Power Research Institute)에서 제정하였다. 두 번째 방법은 해석방법에 의한 설계 로써, 지지점에서의 하중과 배관에서의 응력의 합은 지진하중을 고려하여 계산하고, 이 러한 값을 허용응력 값이나 허용내력과 비교하여 설계를 수행하는 방법을 말한다. 실용 적으로는 작은 직경의 배관, 지진위험도가 낮은 지역에서는 규준에 의한 설계 가 광 범위하게 이용되고 있다. 배관의 내진설계에 있어서 실질적인 영향을 받는 변수는, 시설물의 위치, 지진지역과 관련하여 배관 진격 배관의 중요성 등(여기서 중요성이란, (a)배관 내에 위험물질이 들어 있거나, (b) 운용 온도가 650 를 초과하거나, 9c) 지진 중에 지속적인 기능을 유지해야만 하 는 중요한 배관을 의미한다.) 라 할 수 있다. SMACNA(1992) 11) 에서는 지진등급이 높은 지역에 대한 기계 시스템 및 펌프 배관설

128 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 비에 대한 내진 설계 가이드라인을 제정하였는데, SMACNA 가이드라인에서 제시하고 있는 덕트에 대한 내진브레이스의 지침은 다음과 같이 요약할 수 있다. 직사각형 덕트에 있어 면적이 0.54m 2 이상인 경우, 원형 덕트에 있어 직경이 710mm 이상인 경우에는 내진브레이스를 설치해야 한다. 횡방향 브레이스는 중심, 구부러진 곳, 각 단부에서 최대 12m 이내에 설치해야 한 다. 종방향 브레이스는 중심에서 최대 24m 이내에 설치해야 한다. 예외조항, 만약 구조부재에 지지되어 있는 곳으로부터 덕트 상부에서 300mm 더 나가 있거나, 스트렙이 덕트의 상부에 부착되어 있는 경우 SMACNA는 배관의 내진브레이스에 대해서도 규정하고 있는데 다음과 같다. 직경이 2.5in 이상의 모든 배관에 대해서는 내진브레이스를 설치해야 한다. 또한 그 이하 직경의 배관이라도, 가스, 유류, 의료가스, 압축 또는 보일러실에 설치된 배관, 기계실에 설치된 배관, 냉동저장창고에 설치된 배관에는 내진브레이스를 설 치해야 한다. 횡방향 브레이스는 중심에서 최대 12m 내에 설치해야 한다. 종방향 브레이스는 중심에서 최대 24m 내에 설치해야 한다 스프링클러 설비관련 내진기준(NFPA 13) 분석 미국에 있어 스프링클러 설비에 대한 최초의 내진기준은 1947년에 NBFU 13 12) 의 부 록 A471에 지진 시 배관 손상의 방지(Protection of Piping against Damage Due to Earthquakes)"편에 제정되었다. 여기서는 벽이나 지반을 포함한 바닥을 관통하는 배관은 1~2in의 이격을 두어야 하고, 수직 도관 주변의 이격된 홀은 화염 차단을 위해 무기섬유나 유연한 재료로 충진해야 한다. 11) SMACNA 1992, The Sheet metal and Air-Conditioning Contractors National Association, USA 12) NBFU 13, "Standards of the national Board of Fire Underwrites for the Installation of Sprinkler Equipments as Recommended by the National Fire Protection Association"

129 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 Santa Barbara Imerial Valley Coalinga Morgan Hill Whitter 표 ~80년대의 주요지진(미국) 지진명 일시 규모(Richter Scale) 스프링클러 수직도관에는 1개 이상의 지점에 가요성 커플링을 사용해야 한다. 급수배관과 교차배관에는 횡방향, 종방향 브레이스를 설치해야 하며, 분기관에는 브레이스가 필요 없고, 행거는 인장이나 압축에 의한 변위에 저항하도록 설계해야 한다. 는 등의 기본적인 내진조치를 포함하고 있었다. 1950년에는 위의 문구에 대한 수정 없 이 NBFU 13에서 NFPA 13으로 개정이 이루어졌다. 1951년 개정판에서 많은 부분이 보완되었는데, 대표적인 것이 종방향, 횡방향 브레이 스, 브레이스의 최대 세장비, 수직도관에서의 가요성 커플링 등이다. 또한 그림을 추가 하여 브레이스의 위치와 형태, 세장비 200에 해당하는 앵글, 로드, 플렛, 배관의 최대 길이를 규정하였으며, 급수배관 및 교차배관에는 최대 9~12m 간격으로 종방향 브레이 스가 설치되도록 하는 등, 이후 20년간 중요한 기준으로 이용되었다. 이후 1980년대는 표 4.3.1과 같은 지진을 교훈을 하여 부분적인 개정이 이루어졌으 며, 지진재해 시 화재 피해를 상당수 경험한 로마 프리에타 지진( ) 및 노스 릿지 지진( )을 교훈으로 NFPA에서 스프링클러 협회 및 내화위원회의 협조를 받아 전반적으로 개정 보완이 이루어져 현재에 이르고 있다. NFPA 13 기준이 지진에 대하여 소방설비의 피해를 억제하기 위해 추구하고 있는 전 반적인 목표는 다음과 같다. 지진에 의해 이동이 예상되는 건물에 있어 배관계통의 유연성(flexibility)과 이격 (clearances)을 제공함으로써 배관에 응력을 최소화하는 것 지진에 의해 이동이 예상되는 건물에 배관을 고정하는 바닥/천정 부착 설비 등과 같은 설비에 있어 피해를 주는 하중을 최소화하는 것

130 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 그림 미국의 가속도 A v 에 대한 지진구역 설정 또한 NFPA 13에는 그림 4.3.1에 나타나 있는 IBC 2000기준에서 정한 내진구역에 따라 작용하는 지진하중을 산정하여 이를 내진설계에 적용하고 있다. NFPA 13에 제시 하고 있는 주요 기준안을 살펴보면 다음과 같다. 소화설비 피해의 일반적인 원인은, 1 인접한 구조물이나 기타 설비와의 충격에 의하여 오버헤드 스프링클러 배관이 손 상되거나 분리되는 것, 또는 스프링클러가 파괴되는 것

131 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 2 브레이스 되어있지 않은 천정 서스팬션과 배관 드롭 사이의 서로 다른 초과 이동 에 의하여 스프링클러 또는 배관드롭이 파괴되는 것 3 랙의 과대이동에 의하여 스프링클러나 인랙 스프링클러 설비 배관이 파손되는 것 4 소화수의 유출을 포함하여, 소화설비가 직접적인 피해를 입거나 또는 방화가 필요 한 급수 공급원 또는 시설이 파손되는 것 이라 할 수 있다. 중요한 것은 이러한 소화 설비의 피해에 의하여 지진 시 구조물이 심각한 화재 손실에 노출될 수 있다는 것이다. 이러한 기존의 지진에 대한 소방설비의 피해사례 분석으로부 터 다음 2개의 명백한 결론을 얻을 수 있다. 1 지진으로부터 잠재된 피해를 감소시키기 위해서는 적절한 내진브레이스, 유연성, 명확한 앵커링 등의 설비가 제공되어야 한다. 2 적절한 내진성능을 갖기 위한 전술한 제 구성설비가 생략된 경우는 심각한 지진 피해가 발생하여 소화수의 파손이 발생할 수 있다. 또한 더 큰 손상을 멈추기 위 해 폐쇄를 하는 경우는 소화 설비의 전체의 손상을 가져올 수 있다. (1) 지진하중에 대한 적용 기준(IBC 1614) 소방설비의 내진설계를 위해서는 화재기준과 건축기준을 동시에 참고해야 한다. 즉 내진하중 및 구조물 관련 기준은 건축기준을 참고하고, 설비의 내진설계 상세는 화재기 준을 참고한다. 미국에서 일반적으로 적용하고 있는 화재기준 및 건축기준은 표 와 같다. 먼저 건축기준을 살펴보면 모든 구조물은 절 4항의 조건에 따라 지진 운동의 효과에 저항할 수 있어야 한다. 지진설계 그룹 A'의 경우에는 만을 적용한다(구 조요소에만 적용). 스프링클러 시스템의 내진설계 제외대상은 다음과 같다. 표 소방설비의 내진설계를 위한 적용 기준 화재 기준 UFC IFC NFPA 13(2002)(2007) 건축기준 ASCE 7-02 (9)( ) ASCE 7-05 (13)( )( ) UBC IBC(2003) ( ) NFPA(5000) CBC(2001) (1632)(1632.5)

132 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 매우 적은 지반 가속도(지진등급 참조) 구조물이 내진설계 그룹 A' 또는 'B'에 있는 경우 또한 다음의 경우에는 제외할 수 있다. 구조물이 ASCE 7에 의해 설계되는 경우 단주기 응답스팩트럼에 대한 지진그룹 A', 'B', 'C'의 내진설계 102.2절에 대한 단독 또는 2개 주거 목구조의 내진 저항 시스템에 대하여 절에 규정되어 있는 해석이 요구되지 않는 2308절 규정을 만족할 때 농가구 창고 구조물로써 절의 조건을 만족할 때 지진 등급(Mapped)상, 구조물이 단주기 응답스팩트럼 S a 가 0.15g 이하이거나, 1 초 주기 S 1 이 0.04g 이하일 때(내진 설계 그룹 A') 지진 설계(Design)상, 구조물이 응답스팩트럼 S s 가 0.167g 이하이거나, 1초 주기 S이 0.04g 이하일 때(내진 설계 그룹 A') 1 (2) NFPA 13에 의한 상세 설계 NFPA 13에서는 스프링클러 설비의 내진설계에 있어 커플링(Coupling), 분리 (Separation), 이격(Clearance), 내진브레이스(Sway Bracing)의 규정 및 기준을 규정 하고 있다. 1 커플링 (9.3.2절) 직경이 64mm 이상의 배관 단부에 대한 가요성 배관 커플링은 부착되는 구조물 각각 부재에 발생하는 상이한 이동을 허용할 수 있도록 가요성 조인트를 설치해야 한다. 또 한 커플링은 구조물내의 요소와 분리할 수 있도록 요철을 두어 배치해야 한다. 요구되 는 것보다 더 많은 가요성 커플링을 사용한 설비 배관은 에서 요구되는 추가 적인 내진브레이스를 설치해야 한다. 가요성 커플링의 설치는 다음과 같다. 수직도관(Riser)의 상 하 610mm 이내 예외 No.1 : 수직도관이 0.9m이하이어서 가요성 커플링의 생략이 허용될 때 예외 No.2 : 수직도관이 m 길이이고 가요성 커플링이 적절할 때

133 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 (a) 수직도관 상세 (b) 단 수직도관 상세 (c) 주 수직도관 및 브랜치 배관 수직도관 상세 (d) 수직도관에 가요성 커플링 설치 예 그림 수직도관에 있어 가요성 커플링 상세 및 설치 예

134 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 (a) 내진분리 장치 상세 (b) 내진 분리 장치 설치 예 그림 내진분리 장치 설치 예

135 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 다층 구조물에서 305mm 위 610mm 아래 바닥 하부에 있는 가요성 커플링이 바닥 주 공급 타이-인 주배관의 상부에 있을 때에는 타이-인 배관의 수직부분에 설치해야 한다. 벽 표면 30cm 이내의 조적벽이나 콘크리트 벽 측면 양측 건물 익스팬션조인트 610mm 이내 배관 직경에 상관없이 중이층, 랙스프링클러, 배관에 있어 드롭의 상부 및 하부 610mm 이내 배관 직경에 상관없이 1개 이상의 스프링클러 설비 중 4.6m을 초과하는 드롭 상부 의 610mm 이내 수직도관이나 기타 수직 배관에 있어 상하, 임의 중간부분 2 분리 (9.3.3절) 구조물의 신축이음부를 가로지르는 스프링클러 배관에 있어서는 배관 직경에 관계 없이, 지반 상부에 가요성을 갖는 내진 분리 장치를 설치해야한다. (b) 배관 이격의 예 그림 벽을 통과하는 배관의 이격 홀

136 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 3 이격(9.3.4절) 벽, 바닥, 플랫폼, 기초, 드레인 포함, 소방관련 접합부, 또는 기타 배관 등을 통과하 는 모든 배관은 주변을 이격해야 한다. 예) A 2인치의 경우 4인치의 홀 필요 A 4인치의 경우 8인치의 홀 필요 4 내진브레이스(9.3.5절) 스프링클러 설비의 배관은 지진하중으로부터 발생하는 수직 이동을 방지 하고, 횡방향 및 종방향 지진하중에 저항하기 위하여 브레이스를 설치해야 한다 내진브레이스는 인장력과 압축력에 효과적으로 저항할 수 있도록 설계되 어야 한다 횡방향 내진브레이스는 최대 12.2m 간격으로 급수배관 및 교차배관(직 경에 상관없음)에 설치하여야 하며, 63.5mm 이상의 직경을 갖는 모든 브랜치 배 관 및 기타 배관에 설치하여야 한다 마지막 브레이스와 배관 단부의 간격은 6.1m을 초과하지 않아야 한다. 이 요구사항은 아래 단락에서 설명하는 횡방향 브레이스가 종방향 브레이스로 이 용되는 경우에는 적용하지 않는다 배관의 단부, 교차배관 및 급수배관의 단부는 횡방향 브레이스를 설치해 야 한다 횡방향 브레이스는 만약 76mm 이상의 직경을 갖는 배관의 610mm 이 내에 종방향으로 브레이스 되어 있다면 종방향 브레이스로 거동하는 것으로 한다 횡방향 브랜치의 간격은 7.6m까지 허용하며, 마지막 브레이스와 배관 단 부의 마지막 브레이스 사이의 거리는 1.2m을 어용한다 횡방향 내진브레이스는 152mm 이하의 로드로 지지되어있는 독립적인 배관에는 요구되지 않는다 종방향 내진브레이스의 최대간격은 24m로 교차배관 및 급수배관에 설치 해야 한다 배관의 단부와 마지막 브레이스의 간격은 12.2m을 초과할 수 없다

137 4.3 미국의 소방설비 관련 내진기준 (a) 내진브레이스 상세 (b) 내진브레이스 설치 예 그림 내진 브레이스 상세 및 설치 예

138 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 일본 소화설비의 내진설계 기준 현황 앞에서 살펴본 바와 같이 국내 소방법의 체계는 일본의 관련법 체계와 유사성이 많 으므로, 기준 작성 시 이를 참고하기 위하여 일본의 소방법에서 규정하고 있는 내진관 련 요건을 상세히 살펴볼 필요가 있다. 일본의 소방설비에 관한 내진설계 규정은 먼저, 소방법 시행규칙 의 9항에 탱크, 가압송수장치, 비상전원, 배관 등(이하 저수조 등 이라 함)에는 지진에 의한 진동을 견디기 위한 유효한 조치를 취해야 한다. 를 명시하고 있다. 또한 각 지역별로 유사한 내용으로 제정되어 있는 소방용 설비 등의 운용기준 에서 이러한 유효한 조치의 내용을 구체적으로 제시하고 있는데, 이를 정리 하면 다음과 같다. 1 가압송수장치의 흡입관칙과 토출관 등에 가요성 이음장치를 사용하여 접속할 것. 2 가요성 이음장치의 길이는 내경 80mm이하는 500mm 이상, 그 이상은 내경의 10배 이상으로 할 것. 3 가요성 이음장치는 가압수송장치의 주변 배관에 사용하는 가요성 관이음장치에 관하여 를 따를 것. 4 저수조 등(탱크, 가압송수장치, 비상전원, 배관 등)은 벽과 바닥에 고정하되 그 설계 및 시공은 건축설비 내진설계 시공 규칙 에 따를 것. 여기서 참조하고 있는 건축설비 내진설계 시공 규칙(2005) 에서 배관 관련 내진 설계지침의 경우를 살펴보면, 배관의 종류를 크게 가로배관 및 수직배관으로 분류하여 내진지지 방법을 규정하고 있다. 가로배관의 내진지지는 배관축의 수직방향의 과도한 변위를 억제할 것을 요구하고 있다. 먼저 지지방법의 견고성에 따라 S A 종, A종, B종의 3등급으로 나누어 그 등급별 로 지지방법을 고정부위에 따라 선택적로 제시하고 있으며, 배관, 덕트, 전선배선 등에 대하여 건물 내부의 설치장소(층높이)에 따라 서로 다른 내진 지지방법 및 최소 설치 간격을 제시하고 있다. 한편 배관의 집중하중을 고려하기 위하여 배기배관 및 방화구획 을 관통하는 배관에 대한 지지상의 유의사항을 설명하고 있는 것이 특징이다. 수직배관의 내진지지는 배관 축과 지각방향의 과대한 변형을 억제하고, 지진 시 건물

139 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 의 층간변위에 추종하도록 하는 지지방법을 요구하고 있다. 또한 건물의 일정 층간 변 위각을 가정하여 내경의 크기별로 내부에 물이 충진된 관과 속이 비어있는 배관에 대 하여 용접식 연결배관과 나사식 연결배관에 대한 내진지지 간격의 범위를 제시하고 있 다. 지지위치에 대해서는 슬래브의 관통부, 배관 중앙부, 배관 하부 등으로 나누어 지 지부재의 강도와 지지방법을 제시하고 있는 것이 특징이라 할 수 있다. 일본의 경우를 종합적으로 정리하면 소방설비 관련법과 기준 등에서 내진설계요건의 기본사항만을 제시하고 상세한 내진설계 기술기준은 주로 건축설비의 내진설계 시 공 지침(2005) 를 참조하도록 규정하고 있는 것이라 할 수 있다 소방설비 관련 적용 기준(건축설비 내진설계 시공지침)의 분석 일본에서 소방설비에 대한 내진지침으로 운용하고 있는 건축설비 내진설계 시공 지 침(2005) 에 관하여 보다 상세히 살펴보면 다음과 같다. 지상 60m 이하의 건축물에 있어서 건축설비 내진의 안전성에 있어서는 1978년 미야기현( 宮 城 縣 )지진의 건축설비 등의 피해를 교훈으로 하여, 건축설비 내진설계 시공지침 1982년 판 (일본건축센터 출간)에서, 건설성 주택국 지도과 감수를 거쳐 행정지도서로 출판되었다. 이 당시의 지 침에서는 지진 진도 6 정도를 가정하여 허용응력도법에 의해 설계하도록 하였으며, 설 비기기의 지진 입력값은 바닥응답가속도에 대한 응답배율을 고려한 정적해석방법 보다 는 국부진도법에 의해 구하도록 하였으며, 이러한 방법은 현재에도 통용되고 있는 방식 이라 할 수 있다. 1995년 한신이와지( 阪 神 淡 路 ) 대지진(효고현 남부지진) 재해에 있어서는 지역에 따라 진도 7의 거대한 지진이 발생하여 건축구조물, 건축비구조물 및 건축설비, 그리고 도시 인프라 시설에 많은 피해가 발생하였다. 특히 본 지침에 따라 설계 시공된 곳에 있어서 도 피해율은 감소하였으나, 곳에 따라 수%~20%에 이르는 피해가 발생한 것으로 보고 되었다. 이러한 현실을 바탕으로, 한신이와지 재해에서의 피해상황을 고려하고, 시설 사용자에 의한 내진성의 목표정도에 대한 선택의 폭을 넓혀 건축용도와의 관련을 고려 하면서, 동시에 설비가 전체적으로 균형 있게 내진설계 시공되도록 해야 한다는 필요성 이 제기되었다. 이러한 필요성 및 피해 상황을 교훈으로 하여, 내진조치에 대한 개선을 통하여, 건축설비 내진설계 시공지침 1997년 에 개정되었으며, 이후 단위계 등의 소 폭의 수정을 가하여 동 2005년 판 으로 수정 보완되어 현재에 이용되고 있다. 현시

140 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 점에서 개정된 주요한 사항은 다음과 같다. 1 건축용도(특히 중요한 용도)와 내진성능의 목표정도에 대한 선택의 폭을 증가시켰 다(내진등급 S). 2 설계용 지진하중의 간략화를 위하여 지진하중을 국부진도법으로 계산하도록 하였 다. 3 배관지지재의 선정에 내진등급 S(특히 중요한 시설)에 대응하는 내진지지재의 SA 종을 설정하였다. 4 건축구조의 층간 변위각에 제한을 설정하여, 강구조 1/100, 철골철근콘크리트 및 철근콘크리트 1/200에 대응하도록 하였다. (1) 적용범위 본 지침에서 취급하고 있는 대상구조물의 범위는 1 강구조(S구조), 철골철근콘크리트구조(SRC구조), 철근콘크리트구조(RC구조)에 대 하여, 높이 60m 이하의 건축물에 설치되는 건축설비(기기, 배관 등)의 설치, 설비로 하고 있으며, 기기 본체의 내진성능은 별도 제조자에게 확인받는 것으로 하고 있다. 2 중량이 1kN 이하의 경량기기의 설치, 설비에 대해서는 본 지침을 따르거나, 혹은 동등한 설계용 지진 하중에 견디는 방법으로 설계 시공되도록 권장하고 있다. 단, 설비 의 상세에 있어서는 경량인 점을 고려하여 기기 제작사가 지정하는 방법으로 확실히 시공하도록 한다. 이때 특히 기기나 설비를 지지를 받고 있는 부분(천장, 벽, 바닥 등 의 마감부분)이 지진으로 발생하는 힘에 충분히 견딜 수 있도록 검토해야 한다. (2) 설비기기의 지진하중 계산 1 국부진도법에 의한 설비기기의 지진하중 산정 방법 동적해석이 이루어지지 않는 통상적인 구조에 대한 건축물에 있어서는 다음과 같은 설계용 수평진도 KH 을 구하도록 한다. K H =Z K s (4.4.1) 여기서, K s : 설계용 표준진도(표 4.4.1) 값 이상으로 한다. Z : 지역계수(그림 4.4.1, 통상적으로 1로 함)

141 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 표 국부진도법에 의한 건축설비 기기의 설계용 표준진도 건축설비비 기기의 내진등급 내진등급 내진등급 내진등급 S A B 상층부, 옥상 및 옥탑 적용 층구분 중간층 지하층 및 1층 1.0(1.5) * 0.6(1.0) 0.4(0.6) *( )안의 수치는 지하층 및 1층(지표)에 설치하는 수조의 경우에 적용한다. 상부층의 정의 중간층의 정의 2~6층 건축물에서는 최상층을 상층부로 한다. 7~9층 건축물에서는 상층 2층을 상층부로 한다. 10~12층 건축물에서는 상층 3층을 상층부로 한다. 13층 이상의 건축물에서는 상층 4층을 상층부로 한다. 지하층, 1층을 제외한 층중에서 상층부에 해당하지 않는 층을 중간층으로 한다. (주의) 각 내진등급의 적용에 대하여 1) 설비기기의 응답배율을 고려하여 내진등급을 적용한다. (예, 방진장치를 부착한 기기는 내진등급 A 또는 S에 따른다) 2) 건축물 또는 설비기기 등에 지진 시나 또는 지진 후의 용도를 고려하여 내진등급을 적용한다. (예, 방재건축물 또는 중요도가 높은 수조 등) (a) 지진등급 (b) 지진 등급별 최대 지반가속도 분포 예 그림 지진지역계수 Z

142 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 2 국부진도법에 의한 설비기기의 지진하중 설비기기 및 수조의 경우 수평진도의 계산 값 KH ' 는 표 4.4.1의 설계용 표준진도 값 은 다음 식에 의해 산출할 수 있다. K H '=K 0 K 1 K 2 Z D s I s I k (설비기기의 경우) (4.4.2) =K 0 K 1 K 2 Z β I (수조의 경우) 여기서, K 0 K 1 : 응답해석이 이루어지지 않은 때의 기준진도 = 0.4로 설정 : 응답해석이 이루어지지 않은 때의 기준진도에 대한 건축물 각 층 바 닥 진동의 응답배율 K 2 : 설비기기의 응답배율(표 4.4.2) Z D s : 지역계수(여기서는 1.0으로 한다) : 설비기기의 고정용 구조특성계수 : 진동응답해석이 이루어지지 않은 설비기기의 경우, Ds =2/3 으로 설정 I s : 설비기기의 용도계수 ( Is =1.0~1.5 ) I k : 건축물의 용도계수 ( Ik =1.0~1.5 ) 단, Is I k 2.0 이어야 하며, 따라서 I s I k D s =0.67~1.0~1.33 β : 수조설치장소와 응답배율(표 4.4.3) I : 수조의 용도계수(표 4.4.4) 표 설비기기의 응답배율 기기의 설치상태 방진 지지 기기 견고하게 설치된 기기 응답배율, K 표 수조의 응답배율 β 장 소 1층, 지하층, 지상 중간층, 상층부, 옥상, 옥탑 응답배율, β 표 수조의 용도계수 I 용 도 용도계수, I 내진성능을 특히 중시하는 용도 내진성능을 중시하는 용도 그 밖의 용도

143 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 3 건축물의 동적해석이 이루어진 경우의 지진하중 일부 면진구조의 건축물 빈 제진구조의 건축물의 경우, 구조물의 설계 시 동적해석이 이루어지고 각 층의 진동응답 가속도치 G f (cm/s 2 )가 주어진다. 이 경우의 설계용 수평 진도 KH 을 구하는 방법은 다음과 같다. a) 진동응답해석 결과가 있는 경우의 산출식 전항(2)에서 고려한 방법과 동일하게, 진동응답해석결과가 있는 경우의 각 바닥 진동 응답값 Gf 는, G f =K o K 1 Z I k G (4.4.3) 의 값에 상당한다고 할 수 있으므로, K H '=(G f /G) K 2 D s I s =(G f /G) β I (설비기기의 경우) (수조의 경우) (4.4.4) 여기서, G f : 각 층 바닥의 진동응답 가속도 값 ( cm/s 2) G : 중력가속도 = 980 ( cm/s 2) 여기서, 표 4.4.3, 표 및 표 4.4.5를 이용하여 KH 값을 설정하면 된다. 또한 KH ' 는 표 4.4.5에 의해 KH 로 한다. b) 설계용 수직진도 Kv 설계용 수직진도를 고려할 필요가 있는 경우에는 다음의 식을 이용한다. K v =(1/2)K H (4.4.5) 다만, 면진구조 건축물의 설계용 수직진도는, 특히, 해석되어 있지 않은 경우에는 (1)항 의 국부진도법에 의한 설비기기의 지진하중 값에 따르며, 최소치는 0.4로 한다. 표 건축물의 동적해석이 이루어진 경우의 설계용 수평진도 KH 설계용 수평진도 KH a-1) 항 및 a)항에 의해 계산된 KH ' 값 0.42 이하(통상 건축물의 경우) 0.63 이하(용도계수가 높은 건축물 설비의 경우) 0.63을 초과 1.10 이하의 경우 1.10을 초과 1.65 이하의 경우 1.65를 초과하는 경우

144 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 (3) 배관 등의 내진 조치 1 기본사항 배관 등의 내진조치에 대한 기본적인 고려사항은 다음과 같다. 배관의 내진조치를 할 때에는 지진 시에 배관 및 지지재의 각 부에 발생하는 응력이나 변형 등이 실제 운용 상 지장이 없는 범위에 놓이는지를 확인해야 한다. 이를 위해서는 배관이 설치되어 있는 건축물의 각 부분에 어느 정도의 응답(가속도 빛 변형)이 발 생하는지의 여부 위의 응답에 따라 배관 및 지지재의 각 부에 어느 정도의 응력이나 변형이 발생하 는지의 여부 위의 응력이나 변형 등이 허용한계 이내에 있는지의 여부 의 3가지 사항에 대하여 검토해야 한다. 위의 3가지는 각각 지진입력, 설계계산 수법, 내력 판정의 문제로써 이미 여러 가지 방법이 보고되고 있다. 개별 배관 계에서는 실제 배관의 지지간격이 시공상의 제약으로 인하여 등간격이 아니므로, 개개 지지재 간의 하중이 다를 수 있다. 따라서 개개 지지 재에 가해지는 힘도 각각 다르게 되기 때문에, 각각에 적합한 지지형식 부재를 선정하 는 설계 작업 또는 그 검사나 확인 작업도 복잡하게 되어 실수가 발생하기 쉽다. 따라 서 본 지짐에서는 건축설비배관의 내진조치에 대해서는 배관의 중량과 지지형식에 따 라 각각에 적합한 지지형식 부재 선정이 가능한 방법을 채용하기로 하였다. 구체적인 방법을 살펴보면 다음과 같다. 구체적으로는 배관의 내진지지 간격 을 배관 허용응력, 허용변형 이내가 되도록 실무상의 관점을 고려하여 정하고, 이 내진 지 지재간의 배관 중량(내용물을 포함)에 따라 적당한 부재 지지형식을 갖는 내진지지 부재 선정을 하는 방법을 채용한다. 앞에서 살펴본 바와 같이, 한신이와지 지진재해의 피해상황을 고려하여, 시설자가 내 진성능에 대한 목표정도의 선택폭을 넓힘에 따라 A 종에 추가로 SA 종 내진지지 부재 선정표의 예를 추가하였다. 구체적으로는 가로배관에 대해서는 지지재에 가해지는 수평 하중으로써 내진 지지재 간의 배관 중량의 0.1배로 하여 SA 종 내진 지지부재를 선정한 다. 또한 입관에 대해서는 원칙적으로 층간변형각이 강구조의 경우에는 1/100, 철근콘 크리트구조 및 철골철근콘크리트 구조의 경우에는 1/200이 발생하는 것에 주의해야 한

145 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 다. 기타 지지형식을 이용하는 경우에는 상기 조건에 따라 부재의 선정을 동등한 방법 으로 한다. 또한 열응력에 의한 신축에 대해서는 별도로 검토하도록 한다. 2 건물 신축이음부(익스펜션 조인트)를 통과하는 배관 건축물의 신축이음부를 통과하는 배관으로써, 변위를 억제할 수 없는 경우는 변위 흡 수가 가능한 조치를 취한다. 신축이음부에서 양 건물의 상대변위량 δ는 층간변형각 R 에 따라 다음으로 계산한다. δ=2rh (4.4.6) 여기서, h R : 배관이 통과하는 부분의 지상높이(m) : 층간변형각(rad) 원칙적으로 강구조의 경우에는 1/100, 철근콘크리트구조 및 철골철 근콘크리트 구조의 경우에는 1/200으로 하며, 이를 초과할 우려가 있는 경우는 건축구조설계자의 지시에 따른다. (a) 가요성 관이음 (b) 유니버셜형 관이음 주) 가요성 이음 부분을 지지하는 지지철물은 배관에 비해 강성이 낮은 것이나 스프링행거 등을 사용 한다. 그림 4.4.2(a) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(1)

146 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 (a) 볼 조인트형 관이음 (b) 스위블조인트 형 관 이음 그림 4.4.2(b) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(2) 슬라이드형 관이음을 사용하는 예(가스배관) 그림 4.4.2(c) 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(3)

147 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 (a) 전선관 공사 (b) 케이블 공사 그림 4.4.2(d) 건축물 신축이음부를 통과하는 전기배선 예(2) 또한 건축물의 상층부에서는 δ가 커지므로 주요한 배관들은 건축물의 하층부에서 신 축이음부를 통과하도록 하는 것이 유리하다. 그림 4.4.2(a)~(d)에 배관, 덕트, 전기배 선 등의 내진조치의 예를 나타내었다. 층간변형각 R 은 X방향, Y 방향으로 나누어 생각할 수 있기 때문에, 변위흡수조치는 (관)축직각 방향 및 (관)축방향의 2방향에 대하여 행하는 것을 원칙으로 한다. 3 건축물 도입부의 배관 지반의 상태가 아주 불안정하여 건축물과 지반 간에 변위가 생길 우려가 있는 경우 건물 도입부의 배관 등에 설비하는 내진조치의 예를 그림 4.4.3(a)~(d) 및 표 4.4.6에 나타내었다. 배관설비에 있어서는, 배관의 관통에 의해 건축물의 구조내력 상 지장이 발생해서는 안 되며, 관통부분에 슬리브를 설치하는 등의 유효한 배관 손상방지 조치를 강구해야 하며, 변형에 의해 배관에 손상이 발생하지 않도록 가요성 이음을 설치하는 등 유효한 손상방지조치를 강구해야 할 필요가 있다

148 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 (a) 관의 인성을 이용하는 예 (b) 가요성 관이음 (c) 유니버셜형 관이음 (d) 볼 조인트형 관이음 (e) 볼형 신축가능형 관 (b) 스위블 형 관 이음 위의 그림과 같이 트렌치를 설치할 경우에는 건축물과 구조적으로 일체화시키지 말 것 예를 들면 조인트 바 등으로 일체화 하는 것은 피한다. 따라서 배관은 건물측에 고정하고, 트렌치 측 출구는 가용성을 갖도록 되메우기를 한다. 또한 트렌치 내에 배수장치를 설치한다. 그림 4.4.3(a) 건축물 도입부의 배관 예(1)

149 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 (a) 콜게이트관 이음(가스) (b) 슬라이드형 이음(가스) 그림 4.4.3(b) 건축물 도입부의 배관 예(2) 폴리에틸렌 관(가스) 그림 4.4.3(c) 건축물 도입부의 배관 예(3)

150 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 (a) 지중인입(1) (b) 지중인입(2) 그림 4.4.3(d) 건축물 도입부의 전기배선 예(1) 표 건축물 도입부의 전기배선 예(2) No. 대응방법 개념도 침하대응량의 예 A FEP+칼집관에 의한 완충 파이프 ~20cm B FEP+이음+주름관 ~40cm C FEP+이음+1편 신축관+주름관 ~60cm D FEP+이음+주름관 + 양편 신축관 ~100cm E FEP+완충방호관 ~100cm

151 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 적층 고무 등을 이용한 면진구조 건축물의 경우에는 지진시의 상대 변형량을 흡수할 수 있는 조치를 시행해야 한다. 이러한 상대 변형량은 일반적인 면진구조 건축물의 경우는 400mm 정도로 고려하면 되지만, 구조설계자와 협의하여 설계상 상정할 수 있는 최대 변형량을 이용한다. 면진 구조 건축물에 있어서 면진 층을 지나가는 배관 등에 설치되는 설비의 내진조치의 예 를 그림 4.4.4(a) 및 (b)에 나타내었다. 4 가로배관 가로배관은 지진으로 인한 축 직각 방향의 과대한 변위를 억제하도록 내진 지지한다. (a) 내진지지의 종류와 적용 - 내진지지의 종류는 다음에 나타내는 SA 종, A 종, B 종 3종류가 있다. S A, A종 내진 지지는 지진 시에 지지재에 작용하는 인장력, 압축력, 휨모멘트에 각각 대응한 부재를 선정하여 구성되어 있는 것. (a) 지중인입(1) (b) 지중인입(2) 그림 4.4.4(d) 면진건축물 도입부의 배관 예(1)

152 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 전기인입 배선 면진 대책도 그림 4.4.4(b) 면진 건축물 도입부의 전기배선 예

153 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 표 내진지지의 적용 설치장소 배 관 덕 트 전 기 배 선 설치간격 종 류 내진 등급 A B 대응 상층부, 옥상, 옥탑 배관의 표준 지지 간격 (<표3-14>참조)의 3배 이내 (단, 동관의 경우 에는 4배 이내)에 1개소를 설치한다. 전부 A종 50m 이내에 1개소 A종으로 하고 그 외는 B로 해도 됨 전부 B종이라도 무 방 덕트의 지지간격 12m 마다 1개소를 A종 또는 B종을 설치한다. 통상 시공법에 따르 다. 전기배선의 지지간격 약 12m마다 1개소를 A 종 또는 B종을 설치한 다. 통상 시공법에 따른다. 내 진 등 급 S대 응 상층부, 옥상, 옥탑 중간층 지하1층 배관의 표준 지지간격 (<표3-14>참조)의 3배 이내 (단, 동관의 경우에는 4배 이내)에 1개소 설치 한다. 전부 SA종 50m 이내에 1개소는 SA종으로 하고 그 외는 A종 도 가능 전부 B종이라도 무 방 덕트 지지 간격 약 12m 마다 1개소 SA 종 또는 A종을 설치한 다. 덕트의 지지간격 약 12m 마다 1개소 A종 을 설치한다. 전기배선의 지지간격 약 12m 마다 1개소를 SA종을 설치한다. 전기배선의 지지간격 약 12m 마다 1개소 A 종 또는 B종을 설치한 다. 단, 아래의 어느 하나에 해당하는 경우는 상기의 적용을 제외한다. (ⅰ) 50A 이하의 배관, 단, 동관의 경우 에는 20A 이하 배관 (ⅱ) 행거길이가 평균 30cm 이하의 배관 (ⅰ) 주변길이 1.0m 이하의 덕트 (ⅱ) 행거길이가 평균 30cm 이하의 덕트 (ⅰ) φ82 이하의 단독 전선관 (ⅱ) 주변길이 80cm 이 하의 전선배선 (ⅲ) 정격전류600A 이 하의 버스 덕트 (ⅳ) 행거 길이가 평균 30cm 이하의 전기배선 [그림3-29] 참조

154 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 (금속덕트) (전선관) (테이블 랙) 그림 전기배선의 내진지지 적용제외 B종 내진지지는 지진하중에 따라 지지재에 작용하는 압축력을 자기 무게로 인장 력과 상쇄시킴으로써 행거, 진동방지 경사재가 인장재(철근, 플랫바 등)만으로 구 성되어 있는 것을 말한다. 표 4.4.9는 가로강관의 표준지지 예를 나타내며, 표4.4.9에 배관 내지진지지의 예 를 나타내었다. 덕트, 전기배선 등은 이것에 준하도록 한다. - 내진 지지의 적용은 표 4.4.7에 따른다. 표 4.4.8a 가로강관의 표준지지간격의 예 호칭 직경(A) 이상 표준지지간격( lv )[m] 주) 간편한 인서트 철물 등을 이용해 지지할 때는 배관의 지지간격에 주의할 것. 표 4.4.8b 가로강관의 표준지지간격의 예 호칭직경(A) 이상 일반배관용 표준지지간격( lv )[m] 냉매배관용 표준지지간격( lv )[m]

155 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 표 4.4.9a 배관의 내진지지방법의 종류(1) 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 SA 및 A 종 내 진 지 지 의 예 보 벽 등 의 관 통 부 기 둥 벽 등 의 이 용 법 기 둥 벽 등 의 사 이 이 용 법 브 래 킷 지 지 법 (1) 건축물구체의 관통부(보, 벽, 바닥 등) 는 관통부 주위를 모르타르 등으로 충진 하면 배관의 축 직각방향 진동을 방지할 수 있다. 관통부의 처리방법 예 (ⅰ) 보온되고 있는 배관 보온재 표면과 관통부 사이를 모르타르 등으로 충진하 다. (ⅱ) 나배관 (ⅰ)과 같이 충진한다. 기둥(또는 벽)을 이용하면 비교적 쉽게 배관의 축직각 방향의 진동을 방지할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 첫 번째 예이다. 기둥(또는 벽)과 벽 사이의 공간에 배관 하는 경우에는 비교적 쉽게 배관의 축직 각방향의 진동을 방지할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 그 첫 번째 예이 다. 기둥이나 벽에서 브래킷에 의해 지지되 는 배관은 축직각방향의 진동을 방지할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 그 첫 번째 예이 다

156 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 표 4.4.9b 배관의 내진지지방법의 종류(2) 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 SA 및 A 종 내 진 지 지 의 예 브 래 킷 지 지 법 (2) 보 천 정 슬 래 브 에 배 다 는 장 법 (1) 위 와 같 음 (2) 기둥과 벽 등에서 브래킷에 의해 지지된 배관은 축직각방향의 진동은 방지할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 그 중 한 예이다. 내진지지재의 행거는 압축력에 좌굴하지 않는 재료로 한다. 여기에 나타내는 것은 내진지지재를 트 러스가구로 하는 경우의 한 예의다. 라멘가구의 한 예를 나타내고 있으며 방 법은 위와 같다. 단, 행거와 보재의 접 합부분은 휨을 전달할 수 있기 때문에 강접합을 해야 한다. 위 와 같 음 (3) 특수한 행거를 사용한 단관으로 매다는 경우의 트러스 가구의 예이다

157 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 S A 및 A 종 바 닥 슬 래 브 에 지 지 하 는 방 법 (1) 위 와 같 음 (2) 표 4.4.9c 배관의 내진지지방법의 종류(3) 바닥 위에 배관 가대를 설치하여 배관 의 축직각방향의 진동을 구속하는 방 법이다. 여기에 나타내는 것은 라멘가 구의 한 예이다. 단, 입재( 立 材 )와의 접합부분은 휨을 전달할 수 있기 때문 에 강접합으로 해야 한다. 위와 갗은 방법이고 여기에 나타내는 것은 트러스 가구의 한 예이다. 내 진 지 지 의 예 위 와 같 음 (3) 앞서 말한 것과 같은 방법이고 여기에 나타내는 것은 배관을 세로로 나란히 세우는 경우의 트러스 가구의 한 예이 다. 위 와 같 음 (4) 굴림배관 등에서 형강을 끼워 기초를 지지하는 경우의 한 예이며, 배관의 축직각방향의 진동은 쉽게 방지할 수 있다

158 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 B 종 내 진 지 지 의 보 나 천 장 슬 래 브 에 매 다 는 방 법 표 4.4.9d 배관의 내진지지방법의 종류(4) 자중지지용의 행거와 같은 급 이상의 경 사재를 설치하여 축직각방향의 진동을 방지 한다. 경사재는 진동을 방지하는 것으로 덜거덕거림이 생기지 않도록 조 여 매고, 너무 지나치게 조여매서 배관 등의 중량을 부담하는 일이 없도록 주의 한다. 여기에 나타내는 것은 복수 개수의 배관 을 지지하는 경우의 한 예이다. 예 위 와 동 일 여기에 나타내는 것은 1개의 배관을 지 지하는 경우의 한 예이다. 방법은 위와 같다. 관 지 름 이 다 른 병 행 관 의 연 결 방 법 관 직경이 달라, 내진 지지 간격이 현저 하게 다른 배관이 병행하는 경우 짧은 내진지지간격 이내마다 그림과 같이 배 관을 연결하여 긴 내진지지 간격 이내로 할 수 있다. 이때 긴 내진 지지 간격을 가진 배관에 가해지는 하중증가가 1배 이내이면 지지재는 하중에 맞는 것을 선정 하고 최대 내진지지 간격의 값을 10% 줄이면 된다. (b) 내진지지 시 고려할 유의점 a 배관의 집중하중에 대한 배려 배관 도중에 특히 중량이 큰 판을 설치할 경우, 지진 시에 배관 등의 손상이 생기지 않 도록 중량에 맞는 조치를 강구해야 한다. 그 지지의 예를 그림 4.4.6에 나타낸다. b 분기부의 배관과 지지 굵은 배관에서 가는 배관으로 분기하는 경우는 굵은 배관에 걸리는 응력이 가는 배 관에 그대로 전달되지 않도록 배관형상 및 지지방법을 고려한다. 그 예를 그림 4.4.7에 나타낸다

159 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 그림 배관 도중에 집중하중이 있는 경우의 지지방법 예 그림 분기부의 배관, 지지 위치 예 c 전기배선의 배선 축방향의 지지 - 가선지지 가선의 가로방향으로의 내진지지와 같이 축방향에 대해서도 그림 4.4.8과 같이 내진 지지를 한다. 지하의 경우에도 전기실 주변처럼 중요한 부분에서는 상층부, 옥상, 옥탑과 같은 내진지지를 적용한다. 또한 덕트는 휨 부분 부근에서 내진조치 를 취하면 효과적이다. 그림 배관 도중에 집중하중이 있는 경우의 지지방법 예

160 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 그림 강재 내진형 부착물의 예 그림 방화구획 관통부의 지지 예 - 강재로 부터의 내진지지 강재부분에서의 내진 지지용의 부착철물은 수평방향에서 인장 하중이 작용해도 탈락 방지 구조의 부착철물을 사용해야 한다. 그림 4.4.9에 철물의 예를 나타낸다. d 전기 배선의 방화구획 관통부의 내진 지지 예 방화구획 처리재의 파손을 방지하기 위해 관통부 부근에 적절한 내진 지지를 한다. 5 수직 배관 등 수직배관은 지진에 의한 관축직각방향의 과대한 변형을 억제하고, 동시에 건축물의 층간변위에 따르도록 내진지지하며, 기본 원칙은 다음과 같다. a 수직 배관의 내진 지지 간격 범위의 예는 표 에 나타낸다. 이 표는 층간변 위각 1/100을 나타내고, 1/200의 경우는 지지간격을 크게 할 수 있지만, 실무상 으로는 이 표를 사용해도 무방하다. 내진지지 종류의 예를 표 에 나타낸다. b 덕트는 각 층마다 자중 지지함으로써 과대 변형을 억제토록 한다. c 전기배선은 표준지지간격으로 자중( 自 重 ) 지지 함으로써 과대 변형을 억제토록 한 다. 단, 정상부 한 점에 매다는 케이블의 경우는 9~12m의 범위 내에서 스페이서 로 내진지지를 행한다

161 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 표 a 수직배관의 내진지지간격 범위 예 강관 l n(m) 호칭직경(A) 층간변위각 R=1/100 STPG38 Sch40 SGP 공관( 空 管 ) SGP 만수관( 滿 水 管 ) 만수관( 滿 水 管 ) 용접접합 나사접합 용접접합 나사접합 용접접합 ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~21.5 주) 내진지지재(대공 밑잡이)의 설치간격은 이 표의 범위 내로 할 것. 표 b 수직배관의 내진지지간격 범위 예 동관 l n/m 호칭직경(A) 동관 L타입 동관 M타입 공관( 空 管 ) 만수관( 滿 水 管 ) 공관( 空 管 ) 만수관( 滿 水 管 ) ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

162 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 표 a 내진지지방법의 종류(1) 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 슬 래 브 관 통 부 바닥슬래브의 관통부는 주위를 모르타르 등으로 충진하면 축직각 방향의 진동을 방지 할 수 있다. 관통부의 처리 예 (ⅰ) 보온되고 있는 배관 보온재 표면과 관통부 사이를 모르타르 등으로 충진하다. (ⅱ) 나배관 (ⅰ)과 같이 충진한다. 수 직 배 관 의 내 진 지 지 예 배 관 도 중 의 지 지 방 법 (1) 파이프 스페이스 등의 주변구체(슬래브 및 보 등)를 이용하여 수직배관의 축직각 방향을 구속하고 동시에 자중지지에도 겸 용 할 수 있는 지지방법을 나타낸다. 위 와 같 음 (2) 벽면 등을 이용해서 수직배관의 축직각 방향의 변위를 구속하는 방법을 나타낸 다. 이 경우는 자중지지를 겸용할 수 없 다

163 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 표 b 내진지지방법의 종류(2) 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 수 직 배 관 의 내 진 지 지 예 배 관 하 부 에 서 의 지 지 방 법 강 관 의 경 우 자중을 배관 하부에서 지지하는 경우에 는 이 부분에서 배관의 축직각 방향을 구속 할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 그 한 예이다. 또 한(c)타입의 경우, s 가 긴 경우는 피 하는 것이 바람직하다 위험물 시설의 소화설비 내진대책에 관한 운용 현황 위험물시설의 소화 설비, 옥외 탱크 저장소의 연결다리 및 옥내 저장소의 내진 대책 과 관련되어 운용되는 현황을 살펴보면 다음과 같다. 위험물 시설의 지진 대책에 대해서는, 위험물 시설에 있어서 지진 대책의 추진에 대 해 (1983년 9월 29일, 소방위 제 89호)에 의해 지진 대책을 철저히 세우고 있었지만, 효고현 남부 대지진 이후 여러 가지 문제점이 발견되었다. 위험물 시설에서 있어 지진 피해를 살펴보면 화재의 발생이나 위험물의 대량 누설 등의 중대한 피해는 발생하지 않았으나, 소화용 저수조의 균열 좌굴 옥외 저장탱크간의 연결다리의 낙하, 옥내 저 장소에 있어서의 용기의 전도 낙하에 수반하는 위험물의 누설 등의 피해가 발생하였 다. 이러한 상황을 근거로 해 소방청에서는, 대규모 지진에 의한 위험물 시설의 피해 방지를 도모하기 위하여, 효고현 남부 대지진에 있어서의 위험물 시설의 피해 상황을 분석하였으며, 안전대책의 검토 등을 실시하여, 위험물 시설의 소화 설비, 옥외 탱크 저장소의 연결다리 및 옥내 저장소의 내진 대책을 강구하였으며, 이를 각 하부 관청에 전파하여 지도하고 있다. 이러한 운용현황은 다음과 같다

164 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 (1) 소화설비에 관한 사항 제조소 등의 소화 설비와 관련된 기술기준에 대해서는, 소화 설비 및 경보 설비와 관련되는 위험물의 규제에 관한 규칙의 일부를 개정하는 청령의 운용에 대하여 (1989 년 3월 22일 소방위 제 24호)에 의해 운용되고 있는 곳 중에서, 제1종, 제2종 또는 제3종 소화설비의 저수조 등에는, 지진에 의한 진동 등에 대한 유효한 조치를 강구해 야 한다. 여기서 해당 조치란 다음 각 항에 해당되는 것을 말한다. 또한 기 시설된 것 에 대해서는 보수 보강 등의 가능성을 파악하고 해당 조치를 강구해야 하며, 바다, 하 천 등의 자연 수리를 가지는 경우 유동식 펌프 등의 보유여부와 응급조치가 가능한지 에 대한 체제를 확보해야 한다. 1 저수조 철근 콘크리트 구조의 경우 위험물의 규제에 관한 규칙의 일부를 개정하는 청령(1994년 자치성령 제 30호) 부칙 제5조 제 2항 제 1호에 정하는 기준에 적합하지 않은 지반에 저수조를 설치하는 것에 있어서는, 방화 수조와 동등의 강도를 가지는 구조 또는 지진에 의해서 콘크리트에 균 열이 생겨도 누수를 방지하는 라이닝 등의 조치를 강구할 수 있는 구조로 할 것을 권 고하고 있다. 이러한 경우에 대하여, 방화 수조와 동등의 강도를 가지는 구조란, 소방 방재 시설 정비 보조금 교부 요강(1991년 4월 22일 소방소 제 96호) 별표 제 2중, 제1 방화 수조 의 규격(지표면의 높이와 관련되는 사항을 제외하다.) 또는 제 11 내진성능을 갖는 저 수조의 규격에 적합한 것인 것을 말한다. 또한 설계 수평 진도 0.288g에 대해, 발생 응력이 허용 응력도 이내의 강도를 가지는 저수조에 대해서는 동등의 것으로 해서 취 급하도록 하고 있다. 강구조의 경우 지상에 설치하는 경우에는 저수조의 규모에 응한 옥외 저장탱크와 동등 이상의 강도 를, 지하에 설치하는 경우에는 지하 저장탱크와 동등 이상의 강도를 가지도록 하고 있 다. 이 경우에 용량 1,000kl 이상의 옥외 저장탱크와 동등의 강도란, 1994년 정령 제 214호에 의해서 개정된 위험물의 규제에 관한 정령의 일부를 개정하는 정령(1977년 정 령 제 10호) 부칙 제 3항 제 2호의 기준에 적합한 것을 말한다

165 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 2 소화 약제의 저장조 전술한 1(2)에 정하는 지상에 설치하는 강철 제품 저수조와 동등 이상의 강도를 가 져야 한다. 3 가압 송수 장치, 가압 송액 장치 및 예비 동력원 펌프, 모터 등에 있어서는, 동일한 기초 위에 설치하는 등, 지진에 의해서 발생하는 변위에 의하여 기능장애를 일으키지 않는 조치를 강구해야한다. 4 배관 배관 이음부는 기기와 일체가 되는 곳을 제외하고, 용접 접속 또는 플랜지 이음부(이 음부와 배관의 접합이 용접인 것에 한정한다.)로 하여야 한다. 다만, 기기를 설치하는 말단 배관 부분에 대해서는 예외로 한다. 5 기타 소화 설비 기타 소화설비는 지진 시에 주변 공작물 또는 설비의 피해에 의해 손상할 우려가 없 는 곳에 설치해야 한다. (2) 기존 옥외 저장탱크와 관련된 연결다리에 관한 사항 기 시공되어 운용되고 있는 시설의 옥외 저장탱크와 관련되는 연결다리에 대해서는, 시급하게 다음의 내진 대책을 강구해야 한다. 1 연결다리의 구조는, 지진 진동에 의한 탱크간 상호 변위에 의해 탱크 본체를 손상 할 우려가 없는 구조이어야 하며, 동시에 낙하 방지를 도모하기 위하여 변위에 대 해 추종 할 수 있는 유연성을 가지는 것으로 하여야 한다. 이때, 연결다리가 가져 야 할 최소 여유 길이는, 연결다리가 장착되고 있는 탱크에 대해 각각의 연결다리 의 지반으로부터의 설치 높이에 0.03을 곱한 값 이상으로 해야 한다. 2 연결다리에는, 상정한 변위량을 넘는 변위를 고려하여, 낙하 방지를 위한 체인을 설치하는 등의 조치를 강구해야 한다. (3) 옥내 저장소에 관한 사항 옥내 저장소의 가설대의 구조 및 설비 기준에 있어서는 위험물의 규제에 관한 규칙 (1958년 총리부령 제 55호) 제16조의 2의 2에 규정하고 있으나, 옥내 저장소에 위험물 을 저장하는 경우에는, 다음의 항목에 유의해야 한다

166 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 1 가설대의 구조에 대하여 신설되는 가설대 지진시의 하중에 대하여 좌굴이나 전도를 일으키지 않는 구조로 해야 한다. 이 경우, 설계 수평 진도( kh )는 정적진도법에 의해 다음과 같이 계산할 수 있다. 여기서 ν t : 지역별 보성계수 k h = 0.15 ν t ν z (4.4.7) ν z : 지반별 보정계수 또한 설계 연직 진도는 설계 수평 진도의 1/2로 한다. 다만 높이가 6m이상의 가설대에 있어서는 응답을 고려해, 수정진도법에 따르는 것으로 한다. 옥내 저장소의 수정진도법 에 의한 계산은 다음과 같다. 가설대의 각 단계에 대한 설계 수평 진도 Kh(i) 는 다음 식으로 구할 수 있다. 여기서 ν t : 지역별 보정계수 K h(i) = 0.15ν t ν z ν s(i) (4.4.8) ν z ν s(i) : 지반별 보정계수 : 높이 방향의 진도 분포 계수 ν s(i) = 1 W i {( i=1 n W i ) A ī ( n i=i+1w i ) A i+1} 또한 i=n 인 경우에는 제 1항에 의한다. W i A i n : i 번째 고정하중과 적제하중의 합 : i 번째 설계 수평진도의 분포계수 : 가설대의 단수 A i = 1+(1/ α ī α i )2T/(1+3T) α i T : 가설대 A를 계산하기 위해 제 i단의 고정하중과 적재하중의 합을 해 당 가설대의 고정하중과 전 적재하중의 합을 제한 값 : 가설대의 설계용 1차 구유주기로 다음의 값을 갖는다. T=0.03h 여기서 h는 가설대의 전체 높이(m)

167 4.4 일본의 소방설비 관련 내진기준 가설대의 고유치해석을 수행하는 경우에는 이러한 값을 이용할 수 있다. 가설대의 각 단에 작용하는 지진하중 Pi 는 다음 식으로 구할 수 있다. P i = W i K h(i) (4.4.9) 가설대의 각 단에 작용하는 전도모멘트 Mi 는 다음 식으로 구할 수 있다. M i = n i=i+1 {P i (H ī H z )} (4.4.10) 가설대 지반면에 작용하는 전도모멘트 M0 는 n M 0 = (P i H i ) (4.4.11) i=1 또한 고층 창고 등에서 가설대가 건물과 일체화가 되어 있는 구조는, 건축 기준법에 따를 수 있다. 지정 수량의 50배 이상 위험물을 저장하는 기존 옥내 저장소에서 실제 설치되어 있는 가설대의 보수 보강여부를 파악하여 지진시의 하중에 대해서 좌굴이나 및 전도 를 일으키지 않는 구조가 되도록 보강해야 한다. 2 저장 위치에 대해서는 다음과 같다. 저인화점의 위험물에 대해서는, 가능한 한 낮 은 장소에 저장하도록 해야 한다. 3 용기의 낙하 방지 조치는 다음과 같다. 용기의 낙하 시험 높이(위험물의 규제에 관한 기술상의 기준의 세목 고시(1973년 자치성 고시 제 99조 제68조의 5 제 2항 제 1호에 제시한 표에 정하는 위험 등급에 대 응하는 낙하 높이를 말한다)를 초과하는 가설대에 저장하는 경우, 용기를 적하물 붕괴 방지 밴드로 결속 하고, 파렛트로 저장하는 등의 조치를 통해 일체화를 도모한다. 팔레 트를 이용하는 경우에는, 가설대에 팔레트의 낙하 방지도구, 이동 방지도구 등을 설치 한다

168 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 마루 면에 직접 겹쳐 쌓아 저장하는 경우에는 용기를 적하물 붕괴 방지 밴드로 결 속 하는 등의 조치를 통하여 일체화를 도모해야 한다. (4) 기타 1) 옥외 저장소에 있어도, 앞에서 살펴본 옥내 저장소의 내진 대책과 같은 조치를 강 구해야 한다. 4.5 국내 설비시설 관련 내진기준 일반사항 (1) 국내 설비시설의 내진설계 기준 현황 국내의 소방시설에 대한 내진기준 및 대책은 아직까지 일부에 대해서만 정립되어 있 을 뿐 일반화 되어 있지 않다. 그러므로 본 연구에서는 소방설비와 관련지을 수 있는 국내의 건축설비 내진설계 기준 및 현황에 관하여 분석함으로써 향후 소방시설에 있어 내진설계의 방향을 제시하고자 한다. 국내의 건축설비 내진설계 관련 기준은 1988년에 제정한 건교부의 건축물의 구조 기준 등에 관한 규칙 제 14조 9항 비구조 부재 및 건축설비의 내진설계 에 관한 규정에서 언급하고 있으나, 구체적인 기준이 제시되어 있지 않으며 내진설계 시 간단한 조치사항만 언급되어 있다고 할 수 있다. 또한 설비의 내진대책은 해당분야 전문가의 판단에 의해 안전성을 확보하도록 하였다. 이후 2000년 5월 개정에서 건축물의 골조에 정착되는 비구조 부재 및 건축설비는 지진하중에 대한 조치를 하도록 하고 지진하중과 하중계산 방법을 제시하였다. 2005년 대한건축학회에서는 건축구조설계기준(KBC 2000)을 개정 보완하여 KBC 2005를 제정하였다. 본 기준에서는 설비의 종류를 이전 보다 세분화 하여 기준을 제시하고 있으며, 현재 소방설비의 내진설계가 가능하다면 이 를 적용할 가능성이 있다고 할 수 있다. 그러나 소방시설에 대한 구체적인 내진기준이 나 지침은 없으며, 실질적으로 활용하기 위한 내진 설비 설계 및 시공지침은 전무한 실 정이다. (2) 국내 산업시설의 내진설계 요건화 방향 1980년대에 발생한 멕시코지진(1986)이나 미국 LA지진(1989)의 영향으로 국내에서

169 4.5 국내 설비시설 관련 내진기준 도 1980년대 말 건축법을 개정하여 내진설계 개념을 도입한 뒤, 1990년대 중반 일본의 고베지진(1995)등의 영향으로 건축물뿐만 아니라 여러 가지 산업시설에 대하여도 내진 설계 요건화의 필요성에 대한인식이 점차 확산되었다. 정부는 자연재해대책법에서 내진 설계 대상시설을 지정하였으며 지진에 대비하도록 조치하였다 이에 따라 지진 다발국 으로서 내진설계 관련기술이 앞서있는 미국이나 일본 및 유럽의 내진설계 기준에 관한 연구동향을 분석하고 발전추세를 검토하여 국내에서는 지진공학회를 중심으로 내진기 준의 체계를 다음과 같이 설정하였다. 1) 내진설계 기준을 상위개념의 성능기준과 하위개념의 기술기준으로 나누어 작성. 2) 성능 기준 간에 통일성과 체계성 부여. 3) 설계, 시공, 운영의 각 단계의 품질관리. 4) 미래 지향적 기준(2 단계 성능수준, 기술선택의 자유보장 등) 또한 우리나라의 지진 재해 지도를 도출하고 기존 지진구역의 설정을 보완하였다. 내 진설계 기준의 설정은 최근 미국의 차세대 내진설계 절차와 규범에 관한 연구에서 주 요 개념인 성능기준설계를 참고로 하였는데 그 내용을 살펴보면 내진설계 기준을 이원 화하여 상위개념의 내진설계 개념으로서 성능기준을 먼저 확립하고 다음으로 하위개념 의 기준인 기술수준을 작성하는 방식을 추구하였다. 이 때 성능기준은 중앙부처의 장이 사회적, 환경적 여건 및 성능요구사항에 따라 정하며 기술기준은 관련학회나 협회 등에 서 작성하여 방법상 대안선택이 가능한 표준 시방서의 형태로 제시하는 것이다. 이렇게 하면 전반적인 기간시설간의 성능기준에 대한 체계성과 통일성을 기할 수 있고 품질관 리 등의 효율성 증대와 함께 종합적인 내진 신뢰성을 높일 수 있다는 관점이다. 참고로 내진설계 성능기준의 주요 구성항목은 다음과 같다. - 시설물의 분류와 등급결정 - 등급별 내진성능 목표 설정 - 설계지반 운동수준 및 표현방법 제시 - 설계거동 한계 규정 - 기본적인 내진설계 방법과 절차규정 - 품질보증에 대한 기본적인 요건규정

170 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 - 표준 시방서의 제시 - 지진 응답 계측에 관한 요건 및 방법제시 내진설계 기술기준은 관련학회나 협회에서 연구하여 정하며 성능목표를 달성하기 위 한 기술시방을 제시하며 최신의 기술적 방법에 의한 대안 선택도 가능하도록 융통성을 부여한다. 그 내용은 성능기준을 토대로 하여 좀 더 구체적인 방안과 기술표준을 제시 하며 그 골격과 형식은 타 기술기준과 일관성을 유지하도록 한다. 1996년부터 실시한 건설교통부의 내진설계 기준연구에 따르면 우선적으로 사회 주 요 기간시설인 도로교, 고속철도, 공항, 항만, 지중구조물, 댐, 터널, 도로, 철도, 건축 물 등에 대하여 내진설계기준을 수립하고자 하여 이러한 주요 산업 시설물들에 대하여 내진설계 성능기준이 작성되었다. 1998년 이후부터 안전상 주요도가 높은 가스설비 등 을 시작으로 내진설계 기술기준의 작성 작업이 일부 완료되었거나 진행 중에 있으며 최근에는 가스시설 등의 내진설계 의무화를 위한 법제화가 추진되어 이미 적용되고 있 다. 또한 기타 수도, 전기 등의 시설에 관한 내진설계 기술 기준도 제정 또는 보완이 현재 진행 중에 있다. 이러한 현황으로 볼 때 지진 시 화재로 인한 인명과 재산피해를 최소화하기 위하여 타 라이프라인 시설물들과 함께 소방시설의 내진 설계 요건화도 조 만간 이루어져야 할 과제로 판단된다 건축, 기계 및 전기 설비 내진설계 세부기술기준 분석(KBC 2005) 건축구조설계기준(KBC 2005)은 미국 IBC 2000기준을 국내 실정에 맞게 재정립한 것으로 여기서는 건축, 기계 및 전기 비구조요소(0306.9절) 및 공작물의 내진설계 ( 절)로 세분하여 설비에 관한 내진설계 기준을 제시하고 있다. 건축, 기계 및 전기 비구조요소(0306.9절) 중에서 소방설비와 관련성을 지을 수 있는 부분을 분석하 면 다음과 같다. (1) 일반사항 및 적용범위 지진피해 사례 기록이 하나같이 지적하는 바는 건축구조물 자체는 구조적으로 완벽 하게 거동하였거나 손상이 적더라도 비구조요소의 파손에 의해 인명피해가 발생하고, 건물기능수행에 타격을 주며, 주된 경제적 손실을 가져올 수 있다는 명백하고 심각한 사실이다. 그러므로 KBC 2005에서는 구조물에 영구히 설치되는 건축, 기계 및 전기설

171 4.5 국내 설비시설 관련 내진기준 비 등의 비구조요소는 의 규정에 따라 결정된 등가정적 하중과 변위에 견디도록 설계하여야 한다. 단, 다른 구조물에 의하여 지지되는 공작물의 중량이 전체 중량의 25%를 초과하는 경우에는 10의 규정에 따르도록 하고 있다. 비구조요소는 비구조요소가 설치되는 구조물과 동일한 내진설계범주( )에 속 하는 것으로 간주한다. 단, 다음의 요건에 해당하는 비구조요소는 IBC 2000규정과 마 찬가지로 의 규정을 적용하지 않아도 된다. 내진설계범주 A 의 건축물에 설치된 모든 비구조요소 내진설계범주 B 의 건축물에 설치되고, 중요도계수 Ip 가 1.0인 건축 비구조요소로서 내력벽이나 전단벽에 의하여 지지되는 난간 이외의 것. 내진설계범주 B 의 건축물에 설치된 기계 및 전기 비구조요소 내진설계범주 C 의 건축물에 설치되고, 중요도계수 Ip 가 1.0인 기계 및 전기 비구조 요소 모든 내진설계범주의 건축물에 설치되고, 중요도계수 Ip 가 1.0인 기계 및 전기 비 구조요소로서 덕트나 파이프와의 연결부가 유연한 재료로 구성되어 있고, 바닥으로 부터 설치높이 1.2m 이하, 중량 1,800N 이하이면서 구조물의 기능에 큰 영향을 주지 않는 것 내진설계범주 D 의 건축물에 설치되고, 중요도계수 Ip 가 1.0인 중량 100N 이하의 기계 및 전기설비 비구조요소로서 덕트나 파이프와의 연결부가 유연한 재료로 만 들어진 것 (2) 지진하중의 계산 지진에 의한 등가정하중 Fp 는 식 4.5.1에 의하여 결정한다. Fp 는 비구조요소에 작용 하는 가동하중과 함께 고려하되, 축방향 및 축 직교방향에 대하여 각각 독립적으로 적 용하도록 한다. 비구조 외벽에 작용하는 풍하중이 Fp 을 초과하는 경우에는 풍하중에 대 하여 설계하여야 한다. F p = 0.4 α p S DS W p z ( R p h) I p ) (1+2 (4.5.1)

172 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 F p 는 다음의 값을 식 4.5.2a를 초과할 필요는 없으며 식 4.5.2b 이상이어야 한다. F p =1.6S DS I p W p F p =0.3S DS I p W p (4.5.2a) (4.5.2b) 여기서 α p : 1.0~2.5 사이의 값을 갖는 증폭계수 (표 또는 표 4.5.2) F p : 비구조요소 질량중심에 작용하는 설계지진하중 I p : 비구조요소의 중요도계수로서 1.0 또는 1.5 ( ) h : 구조물의 밑면으로부터 지붕층까지의 평균 높이 R p : 비구조요소의 반응수정계수(1.0~5.0)(표 또는 표 4.5.2) S SD : 단주기에서의 설계스펙트럼 가속도 W p z (3) 상대변위 : 비구조요소의 가동중량 : 구조물의 밑면으로부터 비구조요소가 부착된 높이. z=0 : 구조물의 밑면 이하에 비구조요소가 부착된 경우 z=h : 구조물의 지붕 층 이상에 비구조요소가 부착된 경우 지진에 의한 상대변위 Dp 는 다음과 같이 결정한다. 동일한 구조물 또는 구조시스템 상의 수직위치가 x와 y인 두 연결점에 대하여 Dp 는, D p =δ xa -δ ya (4.5.3) 그러나 Dp 는 다음 값을 초과할 필요는 없다. D p =(X-Y) Δ aa h sx (4.5.4) 독립된 두 개의 구조물 또는 구조시스템상의 수직위치가 각각 x와 y인 두 연결점에 대하여 Dp 는, D p = δ xa + δ yb (4.5.5)

173 4.5 국내 설비시설 관련 내진기준 그러나 Dp 는 다음 값을 초과할 필요는 없다. D p = X Δ aa + Y Δ ab (4.5.6) h sx h sx 여기서 Dp : 비구조요소가 수용해야 할 지진에 의한 상대변위 h sx : 허용 층간변위를 정의하기 위하여 사용된 층고 δ xa,δ ya,δ yb : 탄성해석에 의하여 계산된 값에 Cd 값을 곱하여 구한 구조물 A 또는 B상의 수직위치 x 또는 y에서의 변위 X Y : 구조물 밑면으로부터 상부 부착지점 x까지의 높이 : 구조물 밑면으로부터 하부 부착지점 y까지의 높이 Δ aa,δ ab : 구조물 A 또는 B의 허용 층간변위 (4) 중요도 계수 비구조요소의 중요도계수 Ip 는 1.0으로 한다. 단, 다음에 해당할 경우에는 Ip 을 1.5로 해야 한다. 인명안전과 관련된 비구조요소로 지진 후에도 작동하여야 하는 경우 위험물이나 발화물질이 비구조요소에 담겨 있는 경우 대형 창고형 매장 등에 설치되어 일반 대중에게 개방된 적재장치 내진등급 (특)에 해당하는 구조물에서 시설물의 지속적인 가동을 위해 필요하거나, 손상 시 시설물의 지속적인 가동에 지장을 줄 수 있는 비구조요소 (5) 정착 비구조요소의 정착은 다음에 따라야 한다. 비구조요소 연결부에 작용하는 하중은 2항에 따라 결정한다. 다만 비구조요소가 팽창성 정착물이나 화학성 정착물, 또는 (낮은 변형도의) 현장 타설 정착물에 의하여 얕게 정착될 경우 Rp 는 1.5를 사용하여 연결부의 힘을 산정한다. 콘크리트나 조적조에 묻히는 정착물은 다음 중 가장 작은 값의 힘을 전달하도록 설계한다

174 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 표 건축 비구조요소의 종류 및 Fp, Rp 1. 내부 비구조벽체 및 칸막이벽 a. 비보강 조적벽 b. 기타 벽체 및 칸막이벽 건축 비구조요소 또는 부재 α p R p 2. 캔틸레버 부재(횡지지 되어 있지 않거나 질량중심 아래에서 골조에 지지된 경우) a. 파라펫 및 내부 캔틸레버 비구조벽체 b. 굴뚝 및 골조 구조에 지지된 수직 배기구 3. 캔틸레버 부재(횡지지되거나 질량중심 위에서 골조 구조에 지지된 경우) a. 파라펫 b. 굴뚝 및 배기구 c. 외측 비구조벽체 4. 외측 비구조벽체 부재 및 접합부 a. 벽체 부재 b. 벽판 접합부의 몸체 c. 접합시스템의 조임구 5. 표면 마감재 a. 변형이 제한된 부재 및 부착물 b. 변형성능이 낮은 부재 및 부착물 옥탑(건물골조가 연장된 골조의 경우 제외) 천장 캐비닛 a. 저장용 캐비닛 및 실험장비 접근로 바닥 a. 특수 접근로 바닥 b. 그 외 10. 부가물 및 장식물 표지판 및 광고판 ~11 이외의 기타 강성의 비구조요소 a. 대변형이 가능한 부재 및 부착물 b. 변형이 제한된 부재 및 부착물 c. 변형성능이 낮은 재료 및 부착물 13. 1~11 이외의 기타 연성의 비구조요소 a. 대변형이 가능한 부재 및 부착물 b. 변형이 제한된 부재 및 부착물 c. 변형성능이 낮은 재료 및 부착물

175 4.5 국내 설비시설 관련 내진기준 표 기계 및 전기 비구조요소의 종류 및 F p, R p 1. 일반 기계 a. 보일러 및 난방기계실 b. 덮개 있는 자립형 압력용기 c. 수직 배기구 d. 캔틸레버 굴뚝 e. 기타 2. 제조 및 처리 기계류 a. 일반 b. 운반기(승용 제외) 3. 배관시스템 a. 대변형이 가능한 부재 및 부착물 b. 변형이 제한된 부재 및 부착물 c. 변형성능이 낮은 재료 및 부착물 4. HVAC시스템 장비 a. 진동 격리된 경우 b. 진동 격리되지 않은 경우 c. 덕트와 함께 붙어서 설치된 경우 d. 기타 기계 및 전기 비구조요소 또는 부재 α p R p 5. 승강기 비구조요소 이동계단 비구조요소 트러스로 지지된 탑(자립형 또는 케이블로 지지된 경우) 일반 전기 a. 분산된 시스템(모선덕트, 배선, 케이블선반) b. 장비 전기조명기구 연결부의 설계강도 - 연결부의 Fp R p 에 해당하는 힘의 1.3배 - 비구조시스템이 연결된 부위에 전달되는 힘의 최대값 정착부의 내력은 편심의 영향을 고려하여 정한다. 상세한 동적 해석에 의하여 입증된 경우에는 더 낮은 α p 을 사용할 수 있으나, 1 이상의 값이어야 한다. 감소된 α p 는 1과 2.5 사이의 값을 갖는데, 1은 강하게 접합된 장비의 경우에, 2.5는 유연하게 접합된 장비의 경우에 사용한다

176 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 공작물의 내진설계 세부기술기준 분석(KBC 2005) 소방설비에 있어 옥외에 설치되는 방화수조 등과 같은 구조물은 건축물과 유사하지 만 기능과 성능은 건물과 엄연히 다르다고 할 수 있다. KBC 2005에서는 이러한 시설 에 대하여 공작물의 내진설계 세부 기준을 제시하고 있다. (1) 적용범위 본 내진설계 규정은 연직하중을 받는 구조물 중에서 건축물, 차량 또는 철도용 교량, 원자력발전소, 해양선착장 또는 댐으로 분류되지 않는 모든 구조물(이하 공작물이라 함)의 설계에 적용한다. 공작물의 범위에 대한 정의는 중량이 지지구조물의 중량합계의 25% 이상인 경우로써, 공작물이 다른 구조물에 지지되어 있으면서 공작물의 중량이 공 작물과 지지구조물의 중량 합계의 25%보다 작은 경우에는 4.5.2절의 기준을 따른다. 반응수정계수는 전체 시스템 중에서 공작물이 상대적으로 유연한 경우, 전체 시스템의 반응수정계 수는 3을 초과할 수 없으며, 전체 시스템에서 공작물의 강성이 상대적으로 큰 경우, 전체 시스템의 반응수정계 수는 지지구조물에 대한 값을 적용하도록 한다. (2) 내진설계 규정 지진하중에 저항하는 공작물의 설계는 다음의 사항을 따라야 한다. 설계지진하중 계 산을 위한 유효중량은 고정하중과 저장 탱크, 용기 및 파이프 내부의 내용물 등을 포함 한 가동중량의 합으로 한다. 또한 눈이나 얼음으로 인한 하중이 유효중량의 25% 이상 을 차지하는 경우에는 이 하중을 포함하여야 한다. 기본 진동주기는 약산식에 따라 계 산하거나 저항요소의 변형특성과 구조적 특성을 고려하여 적절한 방법으로 해야 한다. 반응수정계수의 수정 공작물의 설계지진하중 산정에 있어 반응수정계수는 기본반응수정계수 및 표 중 작은 값으로 한다. 한편 표 4.5.3에 있는 반응수정계수를 사용한 경우, Cs 는, C s =0.14S DS I E (4.5.7) 중요도계수는 표 4.5.4에 주어진 것으로 한다

177 4.5 국내 설비시설 관련 내진기준 표 공작물의 설계계수 공작물의 지진하중 저항시스템 R Ω 0 C d 1. 골조 시스템 a. 철골 중심가새 골조 모멘트저항 골조 시스템 a. 철골 모멘트골조 b. 철근콘크리트 중간 모멘트골조 c. 철근콘크리트 보통 모멘트골조 4. 고가탱크, 저장용기, 저장상자 또는 깔대기 상자 1) a. 가새지주에 지지 b. 비가새지주에 지지 c. 단일 받침대 또는 스커트에 지지된 불규칙한 가새지주 d. 용접된 철골 e. 콘크리트 5. 받침대에 지지된 수평의 용접접합된 철골조 저장용기 건물과 유사한 구조용 탑에 지지된 탱크 또는 저장용기 지면에 지지된 평평한 하부의 탱크 또는 저장용기 a. 고정 (용접 또는 볼트 체결된 철골) b. 비고정 (용접 또는 볼트 체결된 철골) 8. 철근콘크리트 또는 프리스트레스트 콘크리트 a. 미끄럼을 방지하는 보강 밑면을 갖는 탱크 b. 고정된 유연한 밑면을 갖는 탱크 9. 고정 또는 구속되지 않은 탱크 a. 유연한 밑면 b. 다른 재료 15. 냉각탑 a. 콘크리트 또는 철골 b. 목구조 골조 위에 포함되지 않은 자립형 구조물, 탱크 또는 저장용기 ) 절에서 정의한 비정형성을 갖는 타워 2) 조명용 지주, 집중조명기 등 3) 내진설계범주 C,D 에서는 조적조 구조는 적용되지 않음 표 공작물의 중요도계수( IE )와 내진등급의 분류 중요도계수 I E =1.0 I E =1.5 내진등급 II (특) 위험성 H-1 H-2 기능성 F-1 F-2 H-1 = 저장된 물품이 생물학적 또는 환경적으로 양호한 경우; 화재 또는 물리적 위험이 적은 경우 H-2 = 저장된 물품이 소방법, 유해화학물질관리법 또는 산업안전보건법에 의해 건강장해물질, 환경유해 성 물질 또는 물리적 위험물로 분류되는 경우 F-1 = F-2로 분류되지 않은 공작물 F-2 = 내진등급 (특)에 해당하는 공작물 또는 내진등급 (특)으로 분류되는 지정된 부속물로서 내진등급 이 (특)에 해당하는 구조물의 운용에 필요한 공작물(통신 탑, 연료저장탱크, 냉각탑 또는 전력변전 구조 물과 같은 구조물 등)

178 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 공작물의 중요도계수를 예를 들어 설명하면 다음과 같다. 예) 공장시설에서 스프링클러 시스템의 작동을 위한 물을 공급하는 방화수조가 사 람들이 일하는 곳으로부터 멀리 떨어져 있는 곳에 위치하고 있는 경우 - 내진등급 : 구조물과 내용물 모두 크게 중요하지 않으므로 내진등급 II - 위험성 : 내용물이 위험하지 않으므로 H-1 - 기능성 : 물탱크는 진화를 위한 물을 공급해야 하지만, 건물 자체는 내진등급 특 에 해당하지 않으므로 F-1 - 종합결론 : 물탱크의 중요도 계수는 1.0이 된다. 한편, 기본 진동주기가 0.06초 미만(강성이 큰 공작물)인 공작물과 그 고정장치는 다음 과 같은 밑면전단력에 대하여 설계하여야 한다. V=0.3S DS WI E (4.5.8) 여기서 IE S DS V W : 표 4.5.4에서 정의한 중요도계수 : 단주기의 설계스펙트럼가속도 : 공작물의 전체 밑면전단력 : 공작물의 유효중량 표 부지특성에 따른 하중계수 Kh 의 값 방향 수평 토양층( V < 3500ft/sec ) 암반층( V < 3500ft/sec ) K h 값 조 건 K h 값 조 건 1.0 L h <3.5Lν 1.0 L h <2.5Lν Lν <L h <5.0Lν Lν <L h <5.0Lν Lν <L h Lν <L h 수직 0.75 L h <4.0Lν Lν <L h 1.0 여기서 V = 지층의 전달파 속도 L h = 수평지지부의 배관축 방향 간격 L ν = 배관의 공칭 치수에 해당하는 수직 지지부 간격

179 4.5 국내 설비시설 관련 내진기준 배관의 정적 내진해석 방법 예 (1) 배관하중의 계산 지진에 의하여 건물내에 설치된 배관계통에 미치는 지진관성력은 다음 식을 이용하 여 계산한다. F π=k h S W (4.5.9) 여기서 Fπ : 배관의 등가정적 지진관성력 K h : 하중계수 S W : 층응답스펙트럼의 최대가속도 : 배관계의 총자중 또한 하중계수 Kh 의 결정은 표 4.5.5에 따른다. (2) 지지점 반력에 대한 고려 본 방법을 고려하여 배관지지점의 지진하중을 구하려면 수평 및 수직방향의 지지대 최소설계하중을 알아야 한다. 최소설계하중은 배관의 크기에 따라 다르며 다음 식에 의 하여 결정된다. R L =α ω S 2 1+S 2 2 (4.5.10) R L =α ω S ν (4.5.11) 여기서 RL : 지지점의 수평방향 최소설계지진하중 R ν α ω S 1,S 2 S ν : 지지점의 수직방향 최소설계지진하중 : 최소지지하중계수 (표 2 참조) : 배관의 단위길이당 총 자중 : 서로 수직하는 두 수평방향 층응답스펙트럼의 최대 가속도 : 수직방향 층응답스펙트럼의 최대 가속도 (3) 배관선상기기의 연장구조물 직렬요소 연장구조물의 무게중심에 작용하는 지진가속도는 다음 식으로 결정된다

180 제 4장 국내외 소방시설 관련 내진기준 및 설계사례 분석 표 최소 지지하중 계수 배관공칭치수(inch) Φ 2 2 <Φ 4 4 <Φ 6 6 <Φ 8 8 <Φ <Φ 최소지지하중계수(ft) α L =0.9 S 2 1+S 2 2 (4.5.12) α ν=1.2 Sν (4.5.13) (단, ω i h 2 ω = ft in 2 을 만족하는 경우에 한함 ) 여기서 α L α ν ω i h : 직렬요소 연장구조물의 무게중심에 작용되는 수평방향 가속도 : 직렬요소 연장구조물의 무게중심에 작용되는 수직방향 가속도 : 직렬요소 연장구조물의 무게중심에서의 중량 : 배관중심으로부터 직렬요소 연장구조물의 무게 중심까지의 높이 직렬요소가 연장구조물의 연직축이 전체 좌표계의 수직축과 일치하지 않을 경우 최 대가속도 및 4,5 두 식의 가속도 방향이 직렬요소 지역좌표계의 수직 및 수평축과는 일치하도록 주의하여야 한다. 이 식은 배관선상기기 연장구조물의 고유진동수가 20Hz 이상일 때에만 적용 가능하다. 직렬 배관요소의 고유진동수는 해석 시험, 또는 판단 등 에 의해 결정할 수 있으며 이 때 직렬배관요소 몸체는 구속되어 있다고 가정한다. 배관 해석을 통하여 계산된 배관내 각 방향의 하중, 모멘트 또는 응력들은 제곱합의제곱근 (SRSS) 기준에 의하여 조합될 수 있으며 음의 부호도 가질 수 있다. 지진 하중계수법을 사용하기 위하여 배관계통 해석모델을 작성할 때에는 플렌지, 직 렬계측장치, 밸브 등의 부분질량 효과가 근사적으로 표현될 수 있도록 하여야 한다. 앞 의 1식에서 정의된 지진하중은 관성력만을 나타내며 배관이 설치되어있는 장비와 배 관지지물 사이의 상대적인 거동효과는 포함하지 않고 있다. 이러한 효과를 특히 지진앵 커 거동이라 부른다. 이 배관해석방법에서는 배관지지물은 구속방향으로는 변위가 없는 고정단으로 가정해도 좋다

181 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 5.1 일반사항 소방시설의 내진설계와 관련하여 주요 설비로서 옥내외 소화설비, 경보설비, 피난설 비, 소화용수 설비, 소화활동 설비 등이 있다. 이들 중에서 지진 시 건물내 화재로 인 한 인명과 재산 피해를 최소화하기 위하여 우선적으로 고려해야할 내진설계의 주요 대 상은 지진피해 사례에서 살펴본 바와 같이 소화설비 및 소화용수설비 등의 배관과 소 화수조라 할 수 있다. 또한 피난설비, 소화활동 설비 등을 포함하는 기타 설비는 대부 분 건물에 견고하게 지지함으로써 내진설계가 필요하지 않거나 꼭 필요한 경우 건축물 의 내진설계에 이를 포함하여 고려하는 것이 효율적일 것이다. 따라서 배관과 소화수조 등에 대한 내진설계 기준의 설정방법은 본 보고서의 내용 중에서 국내외 현황 및 소방 시설물의 동적 특징을 고려하여 국내 소방설비의 내진기준에 적합한 형태의 기준을 작 성하도록 하였다. 5.2 내진설계 기준안 작성 방안 검토 국내 소방설비의 내진기준 작성은 다음과 같은 두 가지 방안(Model)이 고려될 수 있 다. 방안 1) 미국 및 일본 등 참조국의 경험과 기준을 참조하여 국내 현실에 맞도록 수 정 보안하는 방안 방안 2) 최근 국내 타산업시설들에 대하여 추진해 오고 있는 내진설계 기준을 참 조하여 이와 유사한 형태의 기준을 작성하는 방안 방안 1 : 외국의 소방기준을 참조하는 방안 본 방안은 소방설비 중에서 주로 배관 가압수송장치 및 저수조 등을 대상으로 하여, 건물의 내진거동에 대비하여 이들 설비의 손상을 최소한으로 줄이는 내진조치 방법을 제시하는 안이다. 본안의 내용은 다음과 같다

182 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 지진 시 건물의 이동 및 진동에 대한 배관 파손을 방지하기 위하여 가요성 커플링 의 사용과 건물과의 간격 유지 등의 조치를 요구한다. 지진 시 배관의 과도한 변형이나 이동을 방지하기 위하여 내진브레이스를 포함한 브레이스 등을 이용하여 건물에의 적절한 내진지지를 요구한다. 소화수조는 탱크류의 유사 내진설계 기준을 따르도록 하며, 방화구획시설, 피난 시 설 등의 기타 소방시설물은 건축물 내진설계방법에 따를 것을 요구한다. 본 방안은 일본과 미국에서 적용하고 있는 방안으로서 독립적인 내진설계 기술을 적 용하지 않으므로 소방설비 설계 및 시공관련 상세 내진해석이나 설계기술에 관한 관련 지식이 없어도 적용이 가능한 실질적인 방안이라 할 수 있다 방안 2 : 국내 타 산업설비를 참조하는 방안 본 방안은 최근 몇 년이 일정기간의 연구를 거쳐 국내 주요 산업시설에 적용하였던 설계기준과 유사한 상세 내진설계기준을 소방관련 모든 시설에 대하여 작성하는 것을 말한다. 이는 최근에 완성된 내진기술기준과 유사하게 소방시설의 내진설계 기준을 두 가지로 나누어 성능기준(안)과 기술기준(안)을 작성하는 방안이며, 이러한 방안을 이용 한다면 국내 유사 시설의 내진기준과 체계적으로 통일성을 얻을 수 있는 장점이 있다 기준(안) 작성 방안의 비교 전술한 두 가지 방안의 장단점을 비교하여 표 5.2.1에 나타내었다. 본 방안들을 비교 하면 방안 1은 미국과 일본의 소방시설에 현재 적용되고 있는 방법을 참고하여 제시하 는 방안으로써 배관, 소화수조 등 주요설비에 대한 내진조치를 요구하는 것이다. 그 내 용은 배관에 가요성 커플링을 사용할 것과 건물과 간격을 유지하도록 요구하여 건물의 층간변위를 흡수하여 배관에 과도한 응력을 발생으로 인한 파손을 예방하는 방법으로 서 과도한 변위를 방지하기 위하여 배관에 지지물 설치 방법을 제시하고 소화수조 및 기타설비는 건축법 또는 참고기준을 준용하도록 하는 방안이다. 이러한 방안의 장점으 로는 외국의 참조사례가 많으므로 적용이 쉽고 실질적이며 효율성이 높다는 점과 사용 자가 전문성이 없더라도 적용이 가능하다는 점이다. 그러나 국내 타산업시설 기준의 방 향과 일치하지 않으므로 종합적으로 볼 때 일관성이 부족해지는 측면이 있다

183 5.3 내진설계 기준 결정 표 소방설비 내진기준 설정방안의 비교 방안 방 안 I (외국의 소방기준 참조) 2 (국내 타산업설비 기준 참조) 주요설비에 대한 내진조치 배관에 가요성커플링의 사용 및 건 물과의 간격유지 요구 배관에 지지물 설치 방법의 제시 소화수조 및 기타설비는 참조기준 및 건축법을 준용 소방시설의 상세 내진기준 작성 국내 타산업설비의 기준안 참조 성능기준 및 기술기준의 제시 내진해석 방법에 대한 상세하고 구 체적인 방안 제시 장단점 장 점 단 점 외국의 참조사례 많 음 실질적이며 효율성 국내 타 시설 기준 높음 과의 차이 전문성이 없어도 적 용가능 타산업시설과의 일 관성 내진설계의 완성도 높음 전문적 지식과 경험 요구 내진설계 비용 높음 방안 2는 소방시설의 상세 내진기준을 설정하는 방안으로, 국내 타산업시설의 기준 을 참고하여 성능기준 및 기술기준을 제시하고 내진해석 방법에 대하여 상세하고 구체 적인 방법을 제시하는 것이다. 이러한 방안의 장점으로는 타산업시설의 기준과 일관성 을 유지할 수 있다는 점과 체계적인 방법의 제시로 내진설계의 완성도가 높다는 점을 들 수 있다. 그러나 해석을 수행하기 이해서는 전문적 지식과 경험이 필요하며, 그로 인하여 내진설계 비용이 높아질 수 있다는 단점이 있다. 그러므로 본 연구에서는 방안 1의 관점으로부터 국내 현실에 적합한 소방설비에 관 한 내진기준을 정립하고, 이를 이용하여 내진설계를 적절하게 수행할 수 있는 가이드라 인을 제시하는 것으로 기준(안) 방향을 설정하였다. 5.3 내진설계 기준에 대한 적용범위 결정 국내 구조물의 모든 소방설비에 대하여 내진기준을 적용하는 것은 매우 비효율적이 며, 경제적이지 못하고, 실질적으로 과대 투자의 성격이 강하므로, 국내의 지진 가능성 에 맞는 소방설비의 내진기준 적용범위 설정이 필요하다 미국의 소방설비 내진기준에 관한 적용범위 표 5.3.1은 미국에서 스프링클러 설비에 대한 내진기준을 적용하는 범위를 나타낸 것

184 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 이다. 미국에서는 기본적으로 약진지역을 제외한 모든 지역의 소방설비에 대하여 내진 기준을 적용하도록 하고 있으며, 내진기준 적용의 정도는 도입하는 지진하중의 크기를 통해 이루어지고 있다. 표 미국의 소방설비 내진기준 적용범위 기준 내 용 NFPA 13 IBC 2000 (1614) 스프링클러 설비 또는 지상의 소화설비 배관은 지진에 의해 손상을 받지 않도록 조치 해야 한다. 다만 동적 내진해석에 의하여 설비의 성능이, 설비가 설치되는 구조물의 성능과 동동 이상 임을 확인하는 경우에는 적용되지 않는다. 모든 구조물은 지진 운동의 효과에 저항할 수 있어야 한다. 다만, 지진설계 그룹 A' 의 경우에는 구조요소에만 지진운동 효과에 대하여 저항할 수 있도록 한다. 스프링클러 설비의 내진설계 제외대상은 다음과 같다. - 매우 적은 지반 가속도(지진등급 참조) - 구조물이 내진설계 그룹 A' 또는 'B'에 있는 경우에 대하여 다음조건에 해당되는 경우 1 구조물이 ASCE 7에 의해 설계되는 경우 2 단주기 응답스팩트럼에 대한 지진그룹 A', 'B', 'C'의 내진설계 102.2절에 대한 단독 또는 2개 주거 3 목구조의 내진 저항 시스템에 대하여 절에 규정되어 있는 해석이 요구되 지 않는 2308절 규정을 만족할 때 4 농가구 창고 구조물로써 절의 조건을 만족할 때 5 지진 등급(Mapped)상, 구조물이 단주기 응답스팩트럼 S a 가 0.15g 이하이거나, 1초 주기 S 1 이 0.04g 이하일 때(내진 설계 그룹 A') 6 지진 설계(Design)상, 구조물이 응답스팩트럼 S s 가 0.167g 이하이거나, 1초 주 기 S 1 이 0.04g 이하일 때(내진 설계 그룹 A') 표 설계스펙트럼 가속도와 내진등급에 따른 내진설계 범주 결정(IBC 2000) S DS 단주기 영역 SUG I 내진등급 SUG II SUG III S DS 1초 주기 영역 SUG I 내진등급 SUG II S DS 0.167g A A A S D g A A A 0.167g S DS 0.33g B B C 0.067g S D g B B C 0.33g S DS 0.50g C C D 0.133g S D1 0.2g C C D 0.50g S DS D D D 0.2g S D1 0.40g D D D SUG III

185 5.3 내진설계 기준 결정 국내 소방설비 내진기준에 관한 적용범위 국내의 경우 구조물의 내진해석 및 설계는 미국 IBC 2000을 참조하여 KBC 2005를 제정하여 현재 사용하고 있다. 또한 건물 규모별 적용범위에 있어서는 3층 이상 건축 물, 연면적 1,000m 2 이상 건축물에 대하여 내진해석 및 설계를 의무화하고 있다. 미국 의 경우와 같이 소방설비의 내진기준에 대한 적용범위를 KBC 2005 기준을 이용할 수 있는가? 에 관한 검토는 다음과 같다. 먼저 KBC 2005에서 제시하고 있는 일반 설비 관련 기준은 표 5.3.3~5.3.5와 같다. KBC 2005의 비구조요소 관련 내진기준은 IBC 2000과 매우 유사하다. 기준에서는 비구조요소에 대하여 등가정적 하중과 변위에 견디 도록 설계하는 것을 요구하고 있으며 예외 규정을 두고 있다. 만약 미국의 예와 마찬가 지로 소방설비의 내진 대책을 KBC 2005의 기준을 준용할 경우, 국내 구조물 중에서 소방설비의 내진대책을 강구하지 않아도 되는 경우는 다음과 같다. 표 국내의 소방설비 내진기준 적용범위 기준 내 용 KBC 2005 구조물에 영구히 설치되는 건축, 기계 및 전기설비 등의 비구조요소는 의 규정 에 따라 결정된 등가정적 하중과 변위에 견디도록 설계하여야 한다. 단, 다른 구조물에 의하여 지지되는 공작물의 중량이 전체 중량의 25%를 초과하는 경우에는 10의 규정에 따른다. 비구조요소는 비구조요소가 설치되는 구조물과 동일한 내진설계범주( )에 속 하는 것으로 간주한다. 단, 다음의 요건에 해당하는 비구조요소는 IBC 2000규정과 마 찬가지로 의 규정을 적용하지 않아도 된다. (1) 내진설계범주 A 의 건축물에 설치된 비구조요소 (2) 내진설계범주 B 의 건축물에 설치되고, 중요도계수 Ip 가 1.0인 건축 비구조요소 로서 내력벽이나 전단벽에 의하여 지지되는 난간 이외의 것. (3) 내진설계범주 B 의 건축물에 설치된 기계 및 전기 비구조요소 (4) 내진설계범주 C 의 건축물에 설치되고, 중요도계수 Ip 가 1.0인 기계 및 전기 비 구조요소 (5) 모든 내진설계범주의 건축물에 설치되고, 중요도계수 Ip 가 1.0인 기계 및 전기 비구조요소로서 덕트나 파이프와의 연결부가 유연한 재료로 구성되어 있고, 바닥으로부 터 설치높이 1.2m 이하, 중량 1,800N 이하이면서 구조물의 기능에 큰 영향을 주지 않 는 것 (6) 내진설계범주 D 의 건축물에 설치되고, 중요도계수 Ip 가 1.0인 중량 100N 이하 의 기계 및 전기설비 비구조요소로서 덕트나 파이프와의 연결부가 유연한 재료로 만들 어진 것

186 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 표 설계스펙트럼 가속도와 내진등급에 따른 내진설계 범주 결정(KBC 2005) S DS 단주기 영역 1초 주기 영역 내진등급 내진등급 II I 특 S DS II I 특 S DS 0.17g A A A S D1 0.07g A A A 0.17g S DS 0.33g B B C 0.07g S D1 0.14g B B C 0.33g S DS 0.50g C C D 0.14g S D1 0.2g C C D 0.50g S DS D D D 0.2g S D1 D D D 표 KBC 2005(구조물 내진설계규준)규정 구조물의 내진등급 내진등급 용도 및 규모 중요도 계수, Ip 도시계획 그 외 구역 지역 (특) 지진 후 피해복구에 필요한 중요시설을 갖추고 있거나 유해물질을 다량 저장하고 있는 구조물 연면적이 1,000m2 이상인 위험물 저장 및 처리시 설, 병원, 방송국, 전신전화국, 소방서, 발전소, 국 가 또는 지방자치단체의 청사, 외국공관, 아동 관련 시설, 노인복지시설, 사회복지시설 및 근로복지시 설, 15층 이상 아파트 및 오피스텔* I 지진으로 인한 피해를 입을 경우 대중에게 큰 위험을 초래할 수 있는 구조물 연면적이 5000m2 이상인 공연장, 집회장, 관람장, 전시장, 운동시설, 판매 및 영업시설, 5층 이상인 숙박시설, 오피스텔, 기숙사 및 아파트, 3층 이상의 학교 II 내진등급(특)이나 I 어디에도 해당되지 않는 구조물 내진등급(특) 및 I에 해당되지 않는 건축물 * KBC 2008 규준(안)에서 내진등급 I로 조정 내진설계 범주 A' 및 'B'의 모든 소방설비 내진설계 범주 C' 중에서 도시계획지역 이외지역의 구조물에 설치되는 소방설비 이상과 같은 기준을 소방설비 내진기준 적용범위로 설정하는 경우, 소방설비의 내진 기준을 적용해야 하는 구조물을 지반종류별로 구분하여 표 5.3.6에 나타내었다

187 5.3 내진설계 기준 결정 표 지반조건을 고려한 내진등급에 따른 내진설계 범위(KBC 2005) 지진지역 1* 지진지역 2** 지반조건 내진등급 내진등급 S DS S D1 특 I II S DS S D1 특 I II S A C B B A A A S B D C C C B C S C D D D D C C S D D D D D D D S E D D D D D D *지진지역 1 : 지진지역 2를 제외한 전지역, **지진지역 2 : 강원도 북부, 전라남도 남서부, 제주도 예를 들어, 우리나라 공동주택은 대부분이 15층 이상이기 때문에 내진등급 특 에 해당하고, 일부 15층 미만인 아파트는 내진등급 I에 해당한다. 15층 미만 아파트의 경 우 지진구역 1에서는 지반조건이 SA, SB 이면 내진설계 범주 C이하, 지반조건이 SC ~ SE 이면 내진설계 범유 D에 속하고, 지진구역 2에서는 지반조건이 SA ~ SC 이면 내진설계 범주 C에 속한다. 따라서 우리나라의 고층 공동주택의 대부분이 내진설계 범우 D에 속 하게 된다. 특히 국내 대부분의 주요 구조물들은 도시계획 구역 내에 위치하고 있으며, 지반 조건상 SB 에 해당되는 경우가 많아서 이러한 기준을 그대로 적용하는 경우 매우 비효율적일 가능성이 있다. 그러므로 소방설비의 내진기준 적용범위 설정에 있어 KBC 2005 기준을 준용하는 것은 현 시점에서 어려울 것으로 판단된다. 본 연구에서는 국내 현실을 감안하여 표 5.3.7과 같은 적용범위를 설정하도록 하였다. 표 소방설비 내진기준 적용범위(안) 기준(안) 내 용 내진해석 및 설계가 이루어진 모든 건축물의 소화시설은 지진에 의해 손상을 받지 않 도록 조치해야 한다. 기준(안) 다만 동적 내진해석에 의하여 설비의 성능이, 설비가 설치되는 구조물의 성능과 동동 이상임을 확인하는 경우에는 적용되지 않을 수 있다. 다음 조건을 갖는 경우에는 스프링클러 설비 또는 지상의 소화설비 배관에 있어서는 내진조치를 제외할 수 있다. - KBC 2005에서 규정하는 내진설계 범주 A', 'B', 'C'의 구조물에 설치되는 경우 예외규정(안) - KBC 2005에서 규정하는 내진설계 범주 D'에 있어서 내진등급이 'I' 및 'II' 범위의 구조물에 설치되는 경우, 다만 25층 또는 층고 100m을 초과하는 공동주택 및 오피스텔 은 제외

188 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 5.4 소방시설의 내진조치에 관한 고찰 소화설비 관련 내진조치 방향 (1) 실내 실외 소화전 설비 실내 실외 소화전 기기에 있어서는 소화수조 및 가압송수장치, 소화전 내부의 격내품 (호스, 벨브 등)의 산란 및 소화전 문의 변형에 의한 개패 곤란 등의 현상이 다수 발견 되고 있다. 이중 소화전 내부의 격내품에 대한 산란 문제는 사용상 제약을 받는 것은 사실이지 만, 기능상 문제가 발생하지는 않으며, 또한 내진장치에 대한 고찰에 있어서도 이러한 피해규모 보다, 설비의 사용에 중대한 영향을 미치는 것을 대상으로 하는 것이 시급하 다고 판단되기 때문에 특별한 조치는 필요치 않을 것으로 판단된다. 1 수조관계 수조의 피해에 있어서, 콘크리트재료로 설치된 소화수조는 일반적으로 건축구조물의 일부로 내진해석 및 설계가 이루어지고 있기 때문에 본 소방설비의 내진조치 대상에서 는 제외할 필요가 있으며, 이는 건축구조기술사 또는 토목구조시술사에게 위윔하는 것 이 합리적일 것으로 판단된다. 여기서는 특히 FRP제의 소화수조 및 고가수조의 피해에 있어서 내진조치에 관해 고찰한다. FRP 제의 소화수조/고가수조에 관한 피해에 있어 가장 큰 요인으로는, 내부 소화수 의 슬로싱(sloshing) 13) 현상에 의한 것이 많이 나타날 수 있다. 이러한 슬로싱 현상에 있어서 수조 자체의 중심위치의 이동에 의하여 수조의 이동, 파동현상에 의한 배관접속 부의 파손, 수조 자체의 파손이 일어나는 경우가 관찰되고 있어, 이러한 슬로싱 현상을 제어할 수 있는 유효한 수단이 필요하다. 이러한 현상을 방지하기 위해서는, 수조 자체를 강판제로 하고 슬로싱 현상을 방지하 기 위하여 수조내부에 방파판( 防 波 板 )을 설치하는 것이 유효할 것으로 판단된다. 또한 옥상부에 설치되는 고강가조의 고정방법에 있어서는, 방수층 위 콘크리트 위에 기초를 타설하는 방법보다 방수층 내부에 기초(실내 상부 슬래브 배근이 기기 기초와 연결되는 방식)를 채용하는 방식이 보다 견고한 고정을 할 수 있는 것으로 판단되었다. 13) 용기에 들어 있는 액체가 지진동으로 공진하여 액면이 크게 상하로 흔들리는 일

189 5.4 소방시설의 내진조치에 관한 고찰 2 격내박스 호스 격내박스에 관한 피해의 대부분은 내부 격내 물품의 산란이 많으며, 여기서는 현재 채용될 수 있는 격내박스의 문이 논록(Non-rock) 타입의 많기 때문에 진동이나 내부 격내품의 붕괴에 의해 간단하게 개패하기 때문으로 판단된다. 이것을 해결하기 위 해서는 문을 록(Rock)식으로 하여 해결할 수 있을 것으로 판단되지만, 록식에 있어서 도 변형 등에 의해 논록식과 같이 개폐가 불가능할 경우가 발생할 수 있으므로 이에 대한 신중한 대응이 필요하다고 생각된다. 또한, 벽매입형 및 자립형 격내박스의 탈락 에 있어서는 이러한 기초 형상 및 고정방법에 따라 달라질 수 있으며, 특히 벽매입형 격내박스에 관해서는 벽면강도에 대한 검토 및 고정방법에 의한 검토가 필요하다. 3 배관관계 배관의 피해에 있어서는 나사형 배관에 의한 피해가 많으며, 특히 매설배관에 있어서 의 손상이 많았다고 할 수 있다. 기본적으로 매설배관에 있어서는 나사배관을 채용하는 것은 피하는 것이 좋다고 할 수 있다. 나사의 가공은 절삭가공의 경우 강관의 두께가 얇아지기 때문에 내압이 얇아지지 않도록 하는 가공방법(전조나사산 등)을 채용하고 기 타의 용접방법을 채용하는 것이 보다 안전성을 높일 수 있을 것으로 판단된다. 또한 나 사식 배관에 있어서 파손이 발생하면 재 나사산을 내는 경우 구경이 변할 수 있고, 그 사용이 한정되므로 기타의 구경 배관에 있어서는 용접 접속 등의 접속 방식을 채용하 는 방안이 좋다고 할 수 있다. 한편 배관의 파손에 있어서는 그 지지방법에 기인하기 때문에 지지방법에 있어서도 여러 고려를 할 필요가 있다. (2) 스프링클러 설비 1 펌프 등 펌프에 있어서는 소방법에 의해 내진대책을 강구 하도록 되어 있으며, 앵커볼트, 가요성 관 등에 의한 대책이 강구되어 있기 때문에 피해는 발생하지 않으나 후드를 포 함한 썩션관(Suction)의 피해가 발생한다. 이것은 진동에 의한 인접한 수조의 내벽에 썩션관이 조밀하여 피해가 일어나는 것으로 판단된다. 현재 상태의 시공현황은 썩션 커 버에 의한 수조의 상부 바닥을 관통하는 1.5~2.0m 수중 아래에 위치하기 때문에 진동 방지가 되지 않으며, 이에 대한 대책이 필요하다. 2 배관

190 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 - 매설배관 : 피해조사보고의 사례는 많지 않으나, 구경이 클수록 매설배관이 피해 가 현저하였다. 이러한 이유는 다음과 같이 판단된다. 건물과 관통부에 진동 주기가 다른 경우에 있어서 나사부 등의 파손 / 지반의 액상화, 유동화 현상에 의하여 배관에 집중응력 발생 / 지중 매설부에의 나사, 용접 부의 방청처리 부족에 의한 취약화 / 전기부식 등의 영향에 의한 배관의 취약화 / 기기기초, 기기 본체에 접속되어 있는 배관이 기기 등의 전도에 의해 응력 발생 위의 원인으로 인한 피해는, 당연히, 지진의 강도, 방향, 지반의 상태 등에 의해 다 르지만, 침하방지의 조치, 방식처리의 조치 등을 통하여 어느 정도 방지할 수 있을 것 으로 생각된다. 또한 배설배관이 파손되는 경우에는 파손 개소의 발견, 보수가 매우 어 렵기 때문에 이러한 현상에 대한 시공기준 의 확립이 필요하다고 판단된다. - 입상배관 : 피해 자료에는 별로 나타나 있지 않지만, 이것은 강관 등에 있어 견고 하게 지지되어 있도록 하는 내진조치가 행해지고 있기 때문이라고 생각할 수 있다. - 가로배관 지관 : 건설성의 기준에 있어서, 50A이하는 진동방지에 대한 기준이 없 기 때문에 피해 현황조사에서 50A이하의 배관에 피해가 다수 보고되었다. 그러나 구경 이 작은 배관은 배관 자체가 상호 작용을 통하여 에너지를 흡수하여 피해상황은 생각 보다 많지 않았다. - 매달린 배관 : 종래의 배관에서, 이음에 의한 매달린 배관의 피해가 많이 보고되 었다. 이는 배관과 이것을 고정하는 천정(일반적으로 경량 천정 부)과의 이동방향 차이 에 의한 응력 취약에 의해 나사부에 부담하는 응력이 증가하여 파손된 것으로 판단된 다. 또한 가요성 관 등을 이용할 때에도 피해가 적지 않았으며, 시공방법 부착방법에 주의하여 한도에 맞는 시공 등이 필요할 것으로 판단된다. - 스프링클러 헤드 : 지진 중에 청정 보드와 배관에 접속되어 있는 스프링클러 헤드 의 진동방향이 달라 헤드 등의 감열부가 파손되는 사고가 발생하였다. 여기서는 스프링 클러의 감열부가 노출되기 때문에 횡방향, 종방향의 변위에 의한 청정보드와의 차이로 인하여 청정하부에서 충돌이 발생하여 파손된 것으로 생각되어진다. 이러한 현상을 방 지하기 위해서는 접속배관을 보다 강고하게 청정에 고정함으로써(이것은 접속배관의 나 사부에 많은 응력이 발생할 수 있으므로 이를 고려해야 한다.) 헤드의 강도를 증가시키 고, 감열부를 보호하는 구조를 하는 방안을 생각할 수 있다

191 5.4 소방시설의 내진조치에 관한 고찰 (3) 포소화설비 포소화설비에는 감지배관, 포배관, 호수배관 등에 피해가 발생하였으며, 그 원인으로 는 다음과 같은 것으로 판단된다. 배관에 큰 흔들림이 발생/ 벽, 보, 비품과의 접촉/ 서로 다른 큰 흔들림에 의 해 배관이 상호 반대방향으로 하중이 가해짐/ 배관, 단수의 강도부족/ 이러한 사항에 대하여 다음의 조치가 유효할 것으로 판단된다. 흔들림 방지공법을 충분히 고려한다. 장해물과 이격거리를 확보한다. 감지배관 과 포배관의 동일한 지진 또는 가요성 관을 이용하여 변화를 흡수한다./ 배관, 단수 부에 강도를 증가시킨다. (4) 가스계 소화설비 설비를 구성하는 기능에 있어, 용기 유콧트의 피해가 비교적 많았으며, 또한 인명의 2차 피해가 발생할 가능성이 큰 소화제의 오방출이 여러 건 있었다. 1 용기 유콧트 용기 유콧트의 전도 변형은, 전체적으로 건물 파손의 결과에 의한 것이어서, 기기 본 체의 내진강도에는 문제가 없다고 생각되지만, 그 가운데에는 용기 1개소에서 조잡한 용기가 발견된 사례도 있었다. 그러므로 내진조치는 구조물과 용기의 지지방법에 관한 검토가 필요하다고 할 수 있다. 또한 앵커에 있어서는 여러 건의 손상이 발견되었는데, 구조물의 콘크리트강도 부족은 지적되지 않았다. 용기 유콧트의 내진조치에 있어서는 용기의 상하에 2개소를 결속시킨 부분에서는 피해가 발생하지 않았으므로, 1개소를 결 속시킨 곳에는 2개소의 결속으로 변경하는 것이 유효한 것으로 판단되었다. 2 오방출 지진에 있어 건물 파손에 감지기작동, 기동용 전로의 단락 등에 의해 오방출이 보고 되었다. 감지기 작동은 대형변압기의 벽에의 충둘에 의한 진동이 원인으로 판단되며, 또한 전도 단락은 건물간의 전로의 선상에 의한 것으로 판단되었다. 양자 모두 건물축 에 원인이 있는 오방출이었으며, 지진에 의한 기기의 오작동으로 인한 오방출의 경우는 보고되지 않았다. 오방출의 원인이 지진에 의한 건물의 손상에 있기 때문에 그 영향도 를 추정하여 기기의 내진동 성능, 내충격 성능을 높이는 동시에 전로의 안전성, 강도를 증가시키기 위한 대책은 한계가 있어, 이산화탄소소화설비에 채용하는 감지기의 오보

192 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 및 기동회로의 단락에 의한 오방출을 방지하는 오방충 방지회로 를 전반적인 가스 계 소화설비에 도입하는 대책이 유효할 것으로 판단된다 경보설비 관련 내진조치 방향 건축물의 전체 붕괴 또는 붕괴 및 급배수 관에서의 누수등의 원인에 의한, 지진시의 화재 대책에 있어서는 별도 차원에서의 검토가 필요한데, 경보설비와 관련해서도 전술 한 피해사례를 참고로 하여 향후 경보설비의 지진시서 신뢰성을 보다 항상 시키기 위 한 내진조치가 필요하다고 할 수 있으며, 아래에 이를 정리하였다. (1) 수신기, 중계기 등 내부 프린트 기판, 커넥터의 콘센트 부분에 있어서, 콘센트 록 (Rock) 기구와 콘센트의 불량에 대비하여 주의 표시등을 나타내는 기능을 부가적으로 설치하는 것을 검토한다. (2) 광전식 분리형 감지기의 광축 조정부에 흔들림을 생기지 않도록 하기 위한 조치 (예를 들어 플랜지 볼트의 사용 등)를 시공하는 것을 검토한다. (3) 수신기능(벽 매립형, 자립형 및 종합 조작반의 설치 등을 포함하여)의 고정용 앵 커-볼트에 있어서는 수신기 등의 중량, 앵커-볼트의 직경, 본수, 매입깊이 및 공법 면 에서의 콘크리트 강도 등을 고려하여 표준 시공기준을 정하기 위한 방안을 검토한다. 또한 방재용 CRT에 있어서도 유효한 고정방법을 고려할 필요가 있다(CRT 설치에 있어 서도 표준 시공기준을 정하기 위한 방안을 검토한다). 수신기기 등의 고정용 앵커볼트 건축물과 연결하는 접속부 (신축이음 부)를 관통하는 플렉시블 전선관 등 (4) 건축물의 1층 이하 부분(전기실, 기계실, 펌프실 등의 배선 및 기기의 부착 등)에 있어서는 지진시의 액상화 현상, 태풍시의 침수 등을 배려하여 방수대책을 강화시킬 필 요가 있다. 더욱이 경보설비가 지진이 일어난 후에도 화재를 조기에 자동감지하지 못하 는 경우(인명 위험이 큰 부분(예를 들어 병실내부, 호텔의 객실 등), 방재 처점에 있는 부분(예를 들어 방재설비가 위치한 부분(방재센터), 기계실 등))의 내진 성 향상 및 피 난유도등의 기기(방송설비, 유도등 등)에 있어서도 동일하게 내진성능을 향상시킬 필요 가 있다고 판단된다. 이상과 같은 소방설비 관련 내진조치의 방향에 대한 검토결과를 표 5.4.1에 정리하여 나타내었다

193 5.4 소방시설의 내진조치에 관한 고찰 피해상황 No 피해내용 대책이 필요한 이유 내진조치 내진조치의 고려방향 지상수조, 펌프, 탱크 류의 기초에 있어서 건축 등에 대한 내진 대책 수조 등에 접속하는 가요관 등의 시공지지 방법 건물 도입부 (자립 송수구, 밸브 비트의 시공방법 가압송수장치의 1차 2 차배관의 지지방법 및 가용성 관의 사용개소 기기를 앵커-볼틀 고정 하여도 기초가 파손하 면, 이탈하여 기기의 피 해가 발생 접속하는 가요성 관 등 이 파손, 탈락하는 것과, 수원 수량 및 배관내에 충전되는 물을 확보할 수 없음 1. 수조 및 탱크는 슬롯싱 현상을 방지하기 이하여 수조 내에 방파판을 설치한다. 2. 기초는 독립적인 기초여서는 안 되며, 슬래브 철근에서 배근을 한 기초를 채용한다. 3. 앵커 볼트는 앵커 프레임(템플릿 등)을 매입한 앵커를 사용하는 것 을 원칙으로 한다. 기기류의 고정방법을 확실하게 하게 되면, 배관의 강도는 확보할 수 있는 것으로 판단되지만 이하의 대책도 필요하다. 1. 실내 고가수조에 이르는 배관에는 형강의 진동을 방지하는 지지를 설치해야 한다. 이러한 경우의 지지 간격은, 배관자중지지를 겸할 수 있도록 하며 2m이하로 한다. 2. 가요성 관은 원칙적으로 수조측에 마련하는 것으로 하며, 이 부분에 는 반드시 강재의 지동을 방지하는 지지부를 설치한다. 파손에 의해 배관내의 건축물에의 배관도입부에는 건축설비 내진설계시공지침 에 따라 비 송수 및 방화활동이 어 트를 설치하여, 가요성을 고려한 내진조치를 행할 수 있다. 려워진다. 소화설비에 있어 치명적 인 송부 불능을 가져올 수 있다. 표 소방설비의 내진조치 일람 1. 가압송수장치의 고정은 다음의 1 및 2에 따른다. 1 가압송수장치는 앵커-볼트로 확실하게 고정한다. 2 기초의 양생시간을 충분히 경과한 후, 앵커-볼트를 설치한다. 2. 가압송수장치와 배관의 접속은 다음의 1 및 2에 따른다. 1 가압송수장치와 배관 사이에 가요성 이음을 사용하여 지진 등에 의한 이동을 흡수할 수 있도록 한다. 2 가요성이음은 가능한 가압송수장치에 근접한 위치에 설치한다. 3. 배관의 고정방법은 다음의 1 및 2에 따른다. 1 배관은, 고정철물(앵글, 채널 등)을 사용하여 주요 구조물에 견고 하게 고정한다. 2 고정철물이 길지 않은 경우에는 보강철물 등의 채택을 고려한다. 수조 본체의 내진강도에 있어서는 수 조메이커의 조치사항으로 하고, 기초를 포함한 시공상의 미비에 의해 일어나 는 지진 등의 수조 이동에 관한 파손 등의 처리에 대해서는 기초 또는 앵커 에 있어서 내진조치를 강구해야 한다. 수조는 피해항목 1의 내진조치에 의해 확실하게 할 수 있으며, 해당 수조에 접속하는 배관의 시공에 있어서는 내 진조치를 명확히 하도록 해야 한다. 파손에 의해 소방활동에 영향을 줄 수 있는 방수구의 배관에 대한 내진조치 를 강구해야 한다. 현저한 피해예가 시공상의 문제에 있 어 견고히 구조물에 고정하여 해결하 는 것을 상정하였으며 시공요령을 나 타내었다

194 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 피해상황 No 피해내용 대책이 필요한 이유 내진조치 내진조치의 고려방향 후드본체, 배 관, 썩션, 가 요성 이음의 지지, 시공방 법 피해 예는 없으나 지진에 의해 수조 물의 흔들림에 의해 후드의 파손이 예상된다. 썩션측의 배관 및 지지고정방법은 다음에 따른다. 1. 썩션 측에, 가요성 이음을 사용할 경우에는 썩션유콧트를 슬래브 에 고정한다. 2. 썩션 측에 가요성 이음을 사용하지 않는 경우에는 썩션유콧트를 고정하지 않는다. 3. 썩션비트에 설치하는 경우에는 중앙부분에 한다. 플렉셔블 주 주요 구조물과 동일한 변위를 갖도록 파손한 것과 소화설비에 치명적인 플렉셔블 유콧트에 접속하는 배관은 주요구조물에 강고히 고정함으 관의 고정방 하기 위해 확고하게 고정하는 내진조 손상이 있어, 기능을 할 수 없다. 로써, 주요구조물과 동일한 변위를 갖도록 지지 고정한다. 법 치를 한다. 말단 시험, 포수동기동의 부착, 고정방 법의 검토 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 파손하여 완전히 소화기능을 상실한 다. 말단지관과 내려가는 부분에 접 말단 배관(가로배관)과 내려가는 관의 진동이 다를 것을 흡수하기 위 속에 내진을 고려하지 않은 배관의 하여 가요성을 확보한다. 진동 변위에 의해 엣지부 등의 파손 의 가능성이 높다고 할 수 있다. 스프링클러 배관의 말단에 세분되는 지관과 내려가는 관의 접속부 배관파 손을 방지할 수 있다. 1. 천정부에 설치된 주관에 접속하는 경우 내진조치에 있어서는 아 래의 1, 2, 3에 의한다. 1 포혼합기기 본체를 주요 수관과 일체로 할 수 있도록 혼합기 본체 양단(배관측)을 진동방지재(앵클)로 고정한다. 2 포약제송액관과 가압수도입관은 포약제 저장소에 고정한다. 포혼합기 배 파손에 의해 펌프에서 송수가 절단 3 고혼합기의 약제 송출관, 가압수조입관의 가로배관에 가요성이 포약제 저장조는 고정을 고려하여 배 관의 고정방 된다. 음을 사용하여, 포약제 저장조측의 배관에 접속한다. 관지지 방법을 준용한다. 법 2. 포약제 저장조와 일체화하여 접속하는 경우 내진조치에 있어서는 1 및 2에 의한다. 1 포혼합기는 포약제저장소와 일체 고정한다. 2 포혼합기의 일차측, 2차측배관은 천정부의 주수관에 접속한다. 3 주수관은 천정부에 진동방지재(앵글)로 고정한다

195 5.4 소방시설의 내진조치에 관한 고찰 피해상황 No. 9 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 피해내용 대책이 필요한 이유 내진조치 내진조치의 고려방향 일재개방기와 감지용배관의 관 싸이즈 의 차기가 크기 때문에, 이러한 흔들림 일제개방기의 이 다르며, 가는 배관의 엣지부에 기기 파손에 의해 소화설비의 기능을 할 가요성을 갖는 배관으로 하기 위해, 가요성 이음을 사용하는 방법, 감지용배관의 응력이 집중하여 균열 및 파손이 이르 수 없다. 치명적인 손상이다. 또는 엘보 3개를 사용하는 방법이 있다. 고정방법 는 경우가 있다. 감지배관의 일제개방 기 출구부는 가요성을 갖는 배관을 사 용하도록 한다 스 프링클러 헤드의 검토 (천정구조 등, 건축 매입부 사항을 포함) 지진하중에 의해 천정의 흔들림 및 이 1. 스프링클러 헤드와 천성 보드가 동일하게 거동하도록 배관은 가요 종에 의해 헤드가 파손되는 것과, 천정 최근이 지진에 의해 피해가 가장 많 성 이음을 이용하는 방법이 있다. 과 공히 스프링클러 헤드가 움직이는 으며, 파손하와 화재가 발생하지 않 2. 가요성을 갖는 이음부를 사용하는 경우에는 가요성이 있는 송출관 것에 수반하여 배관에 가요성을 갖는 음에도 방수하여 물에 의한 피해가 이음은 원칙적으로 하부로 하며, 수평 및 수직이동에 대하여 200mm 이음을 매달린 관에 채용한다. 또한 효 발생하거나, 화재 시에는 사용불가 여유롤 갖도록 한다. 또한 건축구조 등에 의해 진동방지 조치 등을 고현 남부지진의 패해 상황을 분석해 상태가 된다. 강구해야 하는 경우도 있다. 보면 약 200mm 정도의 변위흡수량이 필요할 것으로 판단된다. 효고현 남부지진의 조사 사례에 대하여 1. 천정 내 배관(매달린 배관)은 기타 설비기기와 약 200mm의 이격 지진에 의해 피해가 가장 많이 발생, 매달린 배관은 지진 시에 약 200mm 스 프링클러 거리를 확보할 수 있도록 배치해야 한다. 또한 진동 등에 의해 기타 파손한 부분은 화재시가 아닌 경우 이동하는 것으로 나타났으며, 기타의 헤드 단부 하 설비기기에서 영향을 받지 않는 공업(가요성 공법에이나 엘보 등의 에도 살수되었으며, 물의 손실이 발 설비기기와의 이격거리를 설정하였다. 부 및 상부 공법 등)을 채용하는 경우에는 제외한다. 지진 시에 방화문에서 문 등이 개방되 공간의 검토 생하여 화재 시 사용불능 상태가 되 었다. 2. 소방법상의 공간 스페이스에 대하여 방화문에서는 문 등의 부근에 설치하는 스프링클러는 방화문에서 문등의 개방범위 외에 설치한다. 는 경우에 스프링클러 헤드와 접촉하지 않도록 조치를 강구해야 한다

196 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 피해상황 No 표 소방설비의 내진조치 일람(계속) 피해내용 대책이 필요한 이유 내진조치 내진조치의 고려방향 지진에 의해 피해가 가장 많이 발생, 매달린 배관은 가요성이 있는 매달린 스 프링클러 천정내 배관(매달린 배관)은 기타 설비와 약 200mm의 이격 거리를 파손한 부분은 화재시가 아닌 경우 이음부를 두는 방법에 의해 기타 설비 헤드 부착 하 확보할 수 있도록 설치해야 한다. 또한 진동 등에 의해 기타 설비기 에도 살수되었으며, 물의 손실이 발 와의 접촉을 피해야 하기 때문에 약 부 및 상부 기에서 영향을 받지 않는 공업(가요성 공법에이나 엘보 등의 공법 생하여 화재 시 사용불능 상태가 되 200mm의 이격거리를 갖도록 배관한 공간 검토 등)을 채용하는 경우에는 제외한다. 었다. 다. 매입형 스프 지진에 의해 피해가 가장 많이 발생, 지진에 의한 천정의 흔들림 및 이동에 1. 지진시의 진동에 의해 직접 천정보드가 스프링클러 헤드의 감지부 링클러 헤드 파손한 부분은 화재시가 아닌 경우 의해 헤드가 파손되는 것을 방지하기 에 충격을 주지 않도록 조치를 강구한다. 와 보드와의 에도 살수되었으며, 물의 손실이 발 위해서는, 천정보드가 스프링클러 헤드 2. 스프링클러 헤드와 천정보드가 동일한 진동 이동을 하도록, 매달 수평, 수직 거 생하여 화재 시 사용불능 상태가 되 에 충격을 가하지 않도록 조치를 강구 린 배관은 가요성을 갖는 매달리는 이음부의 방법을 적용한다. 리등 검토) 었다. 해야 한다. 화재 시에 문의 개폐에 지장이 발생하지 않도록 이하의 1, 2, 3 및 기타 유효한 조치를 강구한다. 소화전의 구 1 격내변, 문의 강도를 확보한다. 조, 문구조(재 개패에 의해 사용할 수 없는 가능성 본체의 강도를 확보할 수 있는 문의 구 2 문의 개폐불량이 발생하지 않도록 하기 위해, 문을 격내변에 씌우 질)의 검토(노 이 있다. 조 등을 고려한다. 는 방식으로 한다. 출형 등) 3 문이 개방하게 되어도, 호스 등이 산란하지 않는 조치를 강구한 다. 소화전은 일반적으로 소화전 변에 고정하는데, 이때에 매설의 정도가 있다. 소화전의 고정은 이러한 부분의 배관의 고정에 영향을 준다. 소화전의 배 소화전의 내진조치에 있어 이하의 1 및 2의 방법이 있다. 소화전 변의 고정을 고려하여 배관의 관고정 방법 파손하여 사용불능 상태가 된다. 1 배관이 소화전 변에 있어 직전 부분에 구체에 지지한다. 지지방법 지지방법을 준용한다. 검토 은 종관 패드 보다는 앵글 등에 의해 고정지지가 필요하다. 2 스페이스 등 간격문제 보다 소화전의 부분에 지지가 되어 있지 않 은 경우는 주관(종관의 부착부분)을 고정한다

197 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 소방방재청 지침 소방설비의 내진설계 기준(안) 2007년 소방방재청

198 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 1장 일반사항 1. 기본사항 1.1 소방설비의 내진설계 시공기준 적용범위 1. 본 기준의 적용범위는 구조물에 영구히 설치되는 옥내 외 소화전, 스프링클러, 포 소화, 이산화탄소 소화, 할로겐화합물 소화, 경보설비 등(이하 소화설비)으로 한다. 2. 본 기준은 소방설비의 내진성능 향상을 목적으로 하여, 전항의 소방설비에 대한 기기 배관 등의 설치 및 지지부의 내진설계 시공방법, 그리고 기능 확보를 위한 사항 에 대하여 기술하고 있다. <해설> (1) 본 기준의 적용범위는 원칙적으로 내진해석 및 설계가 이루어진 모든 건축물의 에 설치되는 소방설비로써, 기능 용도가 중요하지 않은 것으로 판단되는 설비(예 소화 기 설비 등)에는 적용을 제외할 수 있다. (2) 소방설비에는 각종 설비가 존재한다. 본 기준에서는 옥내 외 소화전, 스프링클러, 포소화, 이산화탄소 소화, 할로겐화합물 소화설비를 중심으로 이들의 설치, 지지부에 대한 내진기술의 고려 및 기능 확보를 대상으로 하였다. 또한 화재 시 성능확보가 필수 적인 제연설비를 포함하여, 전원설비, 감지설비, 제어설비 등을 대상으로 하였다. (3) 본 기준은 소방기술사 및 관련기술자가 준용하는 것으로 하였으며, 본 기준에서 적용하고 있는 설비와 직간접적으로 관련된 설비(예를 들어 전기설비, 방화수조등의 건 축설비 등)의 내진조치가 병행되어야 할 경우에는 관련설비에 대한 구조기술자 및 관련 내진설계방법을 적용하여야 한다. (4) 원자력발전소 시설등과 같은 일반적으로 건축설비의 등급을 초과하는 내진성능이 요구되는 곳에 있어서는 본 기준에 의하지 않고 전문가의 판단에 의해 내진기술을 확 립해야 한다. (5) 옥외의 지반면 등에 설치되는 수조, 펌프 등의 기기에 대한 기초 및 정착방법에 대해서는 건축물 내 바닥면의 지진에 의한 흔들림과 다를 수 있으므로, 이에 대한 지반 내력, 지반의 부등침하를 고려하거나, 특정한 기기기초 및 지반내력에 있어서는 건축구 조설계자와 협의하여 설계 시공해야 한다

199 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 2. 설계용 지진하중 및 층간변위 2.1 설계용 지진하중 및 층간변위 1. 소방설비 등의 설계용 지진하중은 수평지진하중과 수직지진하중이 있으며, 기기, 배관, 덕트, 지지를 위한 앵커 및 콘크리트 기초와 구조물 부분에서는 원칙적으로 이러한 지진하중이 동시에 작용한다. 2. 설계용 수평지진하중 FH 는 원칙적으로 소방설비 기기 등의 중심에 작용하는 것 으로 하며, 다음식과 같이 설계용 수평진도 kh 에 기기 등의 운전중량을 곱한 값으로 한다. F H = k H W P 여기서 kh : 설계용 수평진도 W P : 기기 등의 운전중량 (N) 3. 설계용 수직지진하중 FV 는 다음과 같다. F V = (1/2)F H 4. 건물의 층간변위 지진작용 시 건축물은 변형하여 층간변위가 발생한다. 이에 대하여 배관 등에 발생 하는 강제 변형에 의한 응력도는 층간병형각에 의해 계산한다. <해설> (1) 지진하중은, F=ma = 질량 중심에 작용하는 가속도 로 표시되며, 질량 m=w/g = 질량/중력가속도 이므로, F=(a/g)W=kW (진도 중량)이 된다. 설계용 수 평진도 kh 는 기기의 중심에 작용하는 수평방향 가속도 a 을 중력가속도 g 로 나눈 무차 원 계수이다. (2) 설계 수직지진하중 FV 는 설계 수평지진하중 FH 의 (1/2)로 한다. 지금까지의 지 진기록에 의한 FV 값은 FH 의 1/3~1/2로 그 폭이 크며, 직하형 지진에서는 FH 의 1/2 를 하는 경우도 있기 때문에, FH 의 1/2로 하였다. (3) 건축구조물의 층간변형각이 계산되어 있는 경우에는 그 값을 이용한다. 일반적으 로 설계용 층간변형각은 철근콘크리트(RC) 구조 및 철골철근콘크리트(SRC) 구조의 경 우 1/200, 강(S) 구조의 경우 1/100에 대응하도록 한다

200 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 2.2 등가정적해석에 의한 설계용 지진하중의 계산 1. 설계용 수평진도 kh 은 다음 식으로 구한다. h) k H = 0.4 α p S DS z ( R p I p ) (1+2 단, kh 는 다음의 범위에 있어야 한다. 0.3S DS I P k H 1.6S DS I P 여기서 Ip : 소방설비의 중요도계수로서 1.0 또는 1.5 α p : 1.0~2.5 사이의 값을 갖는 증폭계수 (표 2) h : 구조물의 밑면으로부터 지붕층까지의 평균 높이 R p : 소방설비의 반응수정계수(1.0~5.0)(표 2) S SD : 단주기에서의 설계스펙트럼 가속도 z : 구조물의 밑면으로부터 소방설비가 부착된 높이. z=0 : 구조물의 밑면 이하에 소방설비가 부착된 경우 z=h : 구조물의 지붕 층 이상에 소방설비가 부착된 경우 <해설> (1) 소방설비의 중요도 계수 Ip 는 다음과 같다. 1 지진 시 구조물로부터 떨어지게 되는 소방설비(예를 들어 옥상 방수수조, 냉각 탑 등)및 설비 등의 붕괴가 출입구를 막아 거주자의 탈출로를 차단하게 되는 소방 설비(스프링클러 배관설비 등)는 1.5로 한다. 2 건축구조설계기준 의 내진등급 (특)에 해당하는 구조물의 소방설비는 1.5로 한다. 여기서 내진등급은 표 1과 같다. 표 1 구조물의 내진등급 내진등급 용도 및 규모 I p (특) 지진 후 피해복구에 필요 한 중요시설을 갖추고 있 거나 유해물질을 다량 저 장하고 있는 구조물 연면적이 1,000m 2 이상인 위험물 저장 및 처리시설, 병원, 방송국, 전신전화국, 소방서, 발전소, 국가 또 는 지방자치단체의 청사, 외국공관, 아동관련 시설, 노인복지시설, 사회복지시설 및 근로복지시설, 15층 이상 아파트 및 오피스텔

201 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 3 기타 추락에 의한 인명피해 및 피난로의 확보, 기능상실에 따른 화재의 위험성 이 없는 소방설비에 대한 중요도 계수는 1.0으로 한다. (2) 증폭계수 α p 및 반응수정계수 Rp 는 표 2와 같다. 또한 소방설비의 정확한 증폭 계수가 제시되어 있는 경우에는 이를 이용할 수 있다. 표 2 소방설비의 α p 및 Rp 소 방 설 비 분 류 α p R p 1. 옥상 방화수조(건물골조가 연장된 골조의 경우 제외) 가압송수장치 a. 가압송수장치 기계실 b. 덮개 있는 자립형 압력용기 c. 수직 배기구 d. 캔틸레버 굴뚝 e. 기타 3. 배관시스템 a. 대변형이 가능한 부재 및 부착물 b. 변형이 제한된 부재 및 부착물 c. 변형성능이 낮은 재료 및 부착물 4. 일반 전기 a. 분산된 시스템(모션 덕트, 배선, 케이블선반) b. 장비 주) 상세한 동적 해석에 의하여 입증된 경우에는 더 낮은 α p 을 사용할 수 있으나, 1 이상의 값이어야 한 다. 감소된 α p 는 1과 2.5 사이의 값을 갖는데, 1은 강하게 접합된 장비의 경우에, 2.5는 유연하게 접합된 장비의 경우에 사용한다 (3) 소방설비에 있어 단주기 설계스펙트럼 가속도 SDS 은 다음과 같이 계산한다. 1 단주기에 대한 설계 스펙트럼 가속도 SDS 는 표 3과 같다. 표 3 단주기 설계스펙트럼 가속도 SDS 지반종류 지진지역 1( A=0.11 ) 21( A=0.07 ) S A S B S C S D S E 1) 2.0 MA 2.5 MA 3.0 MA 3.6 MA 5.0 MA 1.8 MA 2.5 MA 3.0 MA 4.0 MA 6.0 MA 1) M=1.33 (이 경우 스펙트럼 가속도의 크기는 재현주기 2400년에 대한 2/3 수준의 극한하중임)

202 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 2 표 3에서 지진지역은 표 4와 같다. 표 4 지진지역 구분 및 지역계수( A ) 지진지역 행 정 구 역 지역계수 (A) 1 지진지역 2를 제외한 전지역 강원도 북부, 전라남도 남서부, 제주도 0.07 강원도 북부(군, 시) : 홍천, 철원, 화천, 횡성, 평창, 양구, 인제, 고성, 양양, 춘천시, 속초시 전라남도 남서부(군, 시) : 무안, 신안, 완도, 영광, 진도, 해남, 영암, 강진, 고흥, 함평, 목포시 3 표 3에서 지반의 분포 조건은 표 5와 같다. 지반 종류 지반종류의 호칭 전단파속도(m/s) S A 경암 지반 1500 초과 S B 보통암 지반 760에서 1500 S C 매우 조밀한 토사 지반 또는 연암 지반 표 5 지반의 분류 상부 30m에 대한 평균 지반특성 표준관입시험 ( N(N CH )(타격회수/300mm) 비배수전단강도 S u (kpa)) 에서 760 >50 >100 S D 단단한 토사 지반 180에서 에서 50 50에서 100 S E 연약한 토사 지반 180 미만 <15 <

203 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 2.3 간편해석에 의한 설계용 지진하중의 계산 1. 설계용 수평진도 kh 은 다음 식으로 구한다. k H =k s 여기서 ks 는 설계용 표준수평진도로써 표 1.1과 같다. <해설> (1) 본 기준은 소방설비에 대한 지진하중의 계산에 있어 보다 간편한 계산방법으로 일본 건축설비 내진설계 시공지침(2005) 를 준용한 것이다. (2) 설계용 표준 수평진도 ks 는 적용 층 및 중요도에 의해 결정되는 값으로써 표 1.1과 같다. 또한 ks 는 건축물의 소방설비 등의 지진 시에 있어 지진 후의 기능 용도를 고려하여 내진 등급을 적용한다. 건축물 설비용도의 중요도와 내진등급 특히 중요한 등급 중요한 등급 통상 등급 내진등급 S 내진등급 A 내진등급 B 지지 고정 방진지지 고정 수조 방진지지 수조 고정 방진지지 수조 고정 상층부, 옥상 및 옥탑 층 이상의 중간층 지하층 및 1층 상부층의 정의 2~6층 건축물에서는 최상층을 상층부로 한다. 7~9층 건축물에서는 상층 2층을 상층부로 한다. 10~12층 건축물에서는 상층 3층을 상층부로 한다. 13층 이상의 건축물에서는 상층 4층을 상층부로 한다. 중간층의 정의 지하층, 1층을 제외한 층중에서 상층부에 해당하지 않는 층을 중간층으로 한다. (주의) 각 내진등급의 적용에 대하여 1) 설비기기의 응답배율을 고려하여 내진등급을 적용한다. (예, 방진장치를 부착한 기기는 내진등급 A 또는 S에 따른다) 2) 건축물 또는 설비기기 등에 지진 시, 또는 지진 후의 용도를 고려하여 내진등급을 적용한다. (예, 방재건축물 또는 중요도가 높은 수조 등) 표 1.1 설계용 표준 수평진도 (3) 배관 등의 설계용 수평진도의 상한치 설정 배관에 있어 질량이 봉 형상의 연속체인 경우는, 관 직각방향의 지지부에 걸리는 응 답가속도가 경감되므로, 설계용 수평진도 kh 의 상한치를 설정하도록 하며, 본 지침에서 는 kh 1.0 으로 한다

204 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 2장 배관 덕트 1. 기본사항 1.1 적용범위 1. 본지침의 적용범위는 건축물 내 및 건축물 도입부에 있어 소방설비의 배관 등에 내진조치를 행하는 경우에 적용한다. 단 다음의 경우는 본 기준을 적용하지 않아도 된다. 1 20A 이하의 가스배관 2 25A 이하의 보일러실 및 기계실내 배관 3 50A 이하의 모든 배관 4 지지철물의 길이가 300mm 이하의 모든 배관 및 모든 덕트 <해설> (1) 내진설계의 계산 방법은, 정적해석법과 동적해석법으로 대별할 수 있다. 본 지침 은 건축물 내의 소방설비에 대한 배관 덕트 대하여 내진용 지지를 설치하는 경우, 진도 모드를 고려한 정적 해석법에 기초하여 내진설계를 하는 경우의 지침 및 건축물 신축 이음부(익스펜션조인트 부), 여기서는 외벽을 관통하는 배관의 내진설계방법을 나타내 고 있다. 대지진시에 주요 용도의 소방설비에 있어서는 배관 덕트의 피해가 가장 많이 발생하게 된다. 그러나 배관 덕트가 구조물이나 건물 비구조부재의 손상에 수반하여 손 상되어도, 건축물내의 인명의 안전이나 건축물의 기능에 지장이 적은 부분이나, 중대한 2차 피해가 발생하지 않는 부분에 까지 과대한 내진초지를 시행하는 것은 비경제적이 다. 한편 배관에는 상당한 유연성성이 있으며, 특히 유연성은 직경이 작은 배관에 있어서 는 이러한 유연성을 쉽게 얻을 수 있다. 또한 미국의 내진설계지침인 ATC3-06(Tentative Provision for the Development of Seismic Regulation for Buildings)의 기계 내진 정착에 대한 가이드라인에 있어서도, 이하에 대해서는 내진조 치를 강구하지 않아도 되도록 하고 있다. 1 20A 이하의 가스배관 2 25A 이하의 보일러실 및 기계실내 배관 3 50A 이하의 모든 배관

205 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 4 지지철물의 길이가 300mm 이하의 모든 배관 및 모든 덕트 기기의 접속부, 건축물 신축이음부에 있어서는, 건축물 도입부 등의 특정한 개소를 제외하고, 일반용도의 건축물에서 지지재 지지부재 매입철물 등이 장기허용응력도 범위 에 설계되어지는 경우에는 상기 1~4의 각 항목을 적용하여도 실용상 차이가 없다. 본 지침에 나타낸 내진설계를 실시하는지에 대한 여부는, 건축물의 중요성, 소화설비 의 중요성, 2차 피해의 정도, 경제성 등을 고려하여 결정해야 하고, 지진시의 설계입력 에 있어서도 동일한 고려를 해야 할 필요가 있다. (2) 본 기준은 주요한 강재 배관을 예로 하여 해설을 하였으며, 기타 관 종의 배관에 있어서는 배관 재질의 특성을 고려하여 내진설계를 하여야 한다

206 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 1.2 일반주의사항 내진설계에서는 다음의 일반적인 주의사항을 고려해야 한다. 1. 대지진시의 피해에 대한 사례를 충분히 고려한다. 2. 조사연구 등에 의해 실증적인 내진성능이 확인된 경우에는 본 지침에 의한 내진 설계계산을 준하지 않아도 된다. 3. 내진 설계에 사용하는 재료는 충분한 강도를 가지는 것으로 하여야 하며, 품질관 리 된 것을 사용한다. 4. 시공후의 보수를 고려한 설계를 위하여, 필요한 내진기초, 지지는 설계도서에 기 재해야 한다. <해설> (1) 지진에 의한 피해 사례 내진설계를 수행할 때에는 지진에 의한 피해사례를 충분히 인지하여 효과적인 설계를 수행할 필요가 있다. 지진에 의한 소방시설 배관의 피해는 다음과 같은 사례가 빈번히 발생한다. 1 실내 소화전설비의 배관의 파손, 배관의 변형 손상, 서로 다른 흔들림에 의한 배 관의 위치 차이, 플랜지 이음의 파손 2 바닥 상부에 있어서는 천정에 매달린 기기의 이동에 의한 접속배관의 파손 3 배관 등의 지지철물의 절단 탈락 4 흡출, 흡입구 배연구 등의 손상 탈락 5 스프링클러 매달린 배관과 청정재의 접합부분의 손상 및 천정 내 주변 덕트의 흔 들림에 의한 파손 6 스프링클러헤드와 천정재, 방화벽 등의 충돌에 의한 오작동 및 이에 따른 누수에 의하여 살수피해 7 포소화감지용 헤드의 말단부의 지지부족에 의한, 보와의 충돌에 의한 오작동 및 살수피해 8 큰 직경 배관이나 덕트가 횡진동이 발생하여 작은 직경 및 덕트에 해당하는 소구 경 관의 파손 9 건축물 신축이음부를 관통하는 배관이나 닥트의 파손 10 건축물 도입부에 있어서 배관의 파손 11 지진에 의한 지반의 부동침하에 의하여 옥외 매설배관의 파손 12 지상설치 방화수조, 가압장치 등의 침하 및 흔들림에 의해 접속 배관의 파손

207 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) (2) 피해사례에 대한 내진대책 배관 덕트는 충분한 설계 시공관리를 통하여 시공하게 되면 충분한 내진성능을 확보하 는 경우가 많으며, 피해의 사례에서도 이를 확인할 수 있다. 조사연구 등에 의해 실증 적인 내진설계 방법에 있어서 기본적인 내진조치 및 대책을 다음과 같이 수립한다. 1 배관 덕트의 접속에 있어서는 기기의 이동 진동을 가능한 방지한다. 2 중요한 기기는 가능한 콘크리트 기초에 고정하는 것으로 한다. 또한 방진장치 부 착의 경우, 기초위의 기기 등에 대하여, 진동에 의한 변위를 예상할 수 있는 기기 에 있어서는 상정한 변위량에 대처할 수 있는 조치나 진동을 방지하는 방안을 강 구한다. 3 주관에서 지관으로 분기하는 경우의 분기부에서 고정개소까지의 지관, 건축물 신 축이음부를 횡단하는 배관이나 덕트, 건축물 도입부의 배관 등에 있어서는 배관 자체의 변위를 흡수할 수 있도록 충분한 유연성을 갖도록 하기 위해 변위흡수 관 이음을 유효하게 설치한다. 변위흡수 관이음은 비크트릭형 관이음, 볼형 관이음, 글로브형 관이음 등이 있다. 4 건축물 신축이음부를 배관이나 덕트가 횡단하는 경우의 위치는, 건축물의 높은 위 치에는 신축이음부 전후의 건축물의 상대변위량이 크기 때문에, 가능한 지반이나 건축물의 낮은 위치에 설치한다. 5 매달린 배관 덕트는 가능한 상층슬래브에 근접한 위치에 설치한다. 즉, 배관 덕트 의 매달린 아래 지지재의 길이가 가능한 짧도록 한다. 6 매달린 지지재의 길이가 긴 경우에는, 배관 덕트의 지지재의 과도한 진동을 방지 하도록 브레이스를 설치한다. 7 배관도상에 설치하는 변전설비 등의 중량이 큰 것은 단독으로 견고하기 지지한다. 8 덕트 자체는 강성이 작으므로, 지진시의 입력에 대응하여 발생하는 응력에 저항할 수 없으므로, 덕트의 지지철물이나 달대의 강도는 덕트 및 보온재의 자중을 충분 히 저항하게 지지하도록 한다. 9 입상관은 배관자체에 있는 이음과의 조합에 의해 층간변형각에 대처할 수 있는 재료로 이루어진 이음을 사용한다. 10 천정이 없는 주차장 등에 설치하는 스프링클러 헤드가 근처의 보 벽에 부딪혀 오 작동하지 않도록 배관 말단부를 고정한다. 11 스프링클러로 매달린 배관 등 건축 2차 부재와의 조합에 의해 이루어지는 배관 은, 건축 2차 부재의 영향을 받지 않도록 변위흡수관이음(플렉시블 관 등)을 사용 한다. 12 제연구는 천정에, 박스 및 덕트는 상층슬래브에 각각 고정하여, 박스와 제연구를 변위흡수가 가능하도록 접속한다. 또한 기기에 제연구 낙하방지용 기기를 부착한

208 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 다. 13 옥상 가로배관의 설치대의 기초는, 표준지지간격의 3배 이내에, 1개소는 구체 일 체형의 방수입상 기초로 하며, 콘크리트에 매입하여 철근과 견고히 정착한다. 경 량인 경우에는 방수층의 손상을 고려하여 콘크리트에 매입 앵커로 기초한다. 14 취약지반에 배관하는 경우에는 지반의 부등침하가 예상되기 때문에 충분한 지반 계량을 행한다. 배관을 건물의 지하벽 혹은 지중에 지지하는 등의 고려를 확대한 다. (3) 사용재료 및 시공 일반적으로 설계도서에는 내진설계의 지침 및 시방서, 규격에 표시되어 있으나, 소방 설비의 시공후의 보수를 고려한 설계를 위하여, 필요한 내진기초, 지지는 설계도서에 기재해야 한다. 사용배관이 재료 지지재의 선정에 있어서는 물리적 강도 등의 성질을 파악해야 하는데, 대지진시에 특히 피해가 많은 재료를 아래에 표시하였다. 1 합성수지관(관이음부가 특히 취약) 2 강관의 나사접합부(절삭 나사산의 경우) 3 주철관(건축물 도입부 등, 관측과 직각방향의 전단력이 발생하는 부분의 피해가 많다) 4 원심성형 철근콘크리트 관(관 본체 접합부에서 부등침하 등에 의한 외부하중에 취 약) 이에 더하여, 강관 나사 접합은 내면의 코팅 라이닝의 확보 관점에서 그 사용을 제한 하는 것은 불가능하므로 나사 접합부에 큰 힘이 발생하지 않도록 시공상 주의해야 한 다. 최근 관의 접합에 미케니컬 이음이 다수 사용되고 있는데, 지진 시에 유출 등의 문 제가 많이 발생하므로 이러한 곳에의 대책을 고려한다. 배관의 유연성을 주기 위하여 변위흡수관이음을 사용하는 경우에는, 배관의 변위량을 충분히 흡수할 수 있도록 사용해야 하며, 이음에 의한 반력을 고려하여 충분한 강도를 갖는 지지방법을 채용한다. 배관의 유연성을 확보하는 방안에 있어 관 본체 자체를 이 용하는 경우는 루프형상을 형성하는 것이 보다 신뢰성이 높으며, 특히 작은 직경의 배 관에 있어서 용이하게 적용할 수 있다

209 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 2. 설계 순서 및 조건 소화설비에 대한 배관계통의 내진설계는 원칙적으로 다음의 순서에 의한다. 1. 대상 건축물의 중요도를 고려하여, 설비계의 내진설계에 대한 목표 내진 중요도 와 기능 중요도를 결정한다. 2. 배관계의 중요도를 고려하여 중요도 별로 분류한다. 3. 내진설계의 목적이 기능 확보에 있는 경우에는 연결하는 기기나 해당 배관계통 주변의 배관을 손상시킬 수 있는 설치물 등의 내진기능 수준을 동시에 고려한다. 4. 배관계통에 작용하는 설계용 지진하중을 결정한다. 5. 설계용 지진하중을 고려하여 배관의 지지부 등의 각부를 설계한다. 6. 종합판단에 의해 배관의 지지간격 지지부재, 달대, 변형흡수 관이음 등을 결정한 다. 7. 내진설계의 디테일을 포함한 설계도서를 작성한다. <해설> (1) 소방시설의 내진해석 및 설계란 건축물 내 소방설비를 구성하고 있는 각종 기기의 내진성능 확보를 목적으로 수행되는 일련의 과정을 말한다. (2) 배관계통의 중요도는 설비의 중요도계수 Ip 와 관련이 있다. 즉 지진 시 구조물로 부터 떨어지게 되는 소방설비나 설비 등의 붕괴가 출입구를 막아 거주자의 탈출로를 차단하게 되는 소방설비(스프링클러 설비 등)에 있어서는 중요도 계수를 1.5로 한다. (3) 소방설비의 내진설계에 있어 기능 확보가 연결된 기타의 설비 또는 기기(예를 들 어 천정부 또는 옥상방화수조(건축물))와 동시에 검토되어야 하는 경우에는 주변의 배 관계통을 손상시킬 수 있는 설치물 등의 내진기능 수준을 동시에 고려해야 한다. 예를 들어 옥외의 지반면 등에 설치되는 수조, 펌프 등의 기기에 대한 기초 및 정착방법에 대해서는 건축물 내 바닥면의 지진에 의한 흔들림과 다를 수 있으므로, 이에 대한 지반 내력, 지반의 부등침하를 고려하거나, 특정한 기기기초 및 지반내력에 있어서는 건축구 조설계자와 협의하여 설계 시공해야 하며, 동시에 옥상에 건축물의 일부로 설치되는 방 화수조의 경우에는 건축구조시술자에 의한 설계를 준용한다. (4) 배관계통에 작용하는 설계용 지진하중은 2.2절의 등가 정하중 방법이나 2.3절의 간편 해석 방법에 의하여 계산한다. 여기서 간편 해석은 대하여 일반설비는 표 3.1에 나타난 기타로 분류되는 설비를 말하며, 특정시설은 표 3.1에 있어 화해 응급대책 활동 에 필요한 시설 및 피난소에 위치한 시설, 인명 및 물품의 안전성 확보가 필요한 시설 을 말한다

210 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 3. 각부의 설계 3.1 배관의 내진설계에 대한 기본방침 1. 일반 배관은 지진 시에 배관 등이 크게 진동하여, 흔들림에 의해 배관 본체의 파 단이나, 기타 배관이나 기기 등의 충돌에 의해 충돌이 발생하지 않도록 하기 위해여 적당한 간격으로 지지 고정한다. 2. 배관계의 내진설계는 1배관본체, 2지지부재, 3 부착부분에 대한 검토를 행한 다. 3. 배관의 지지재는 배관본체의 자중 지지재와 내진 지지재로 나누어 내진조치를 수행한다. 그러나 자중 지지재와 내진 지지재를 겸용할 수 있는 경우에는 겸용해도 좋다. 4. 배관 중 가로배관의 지지간격은, 설치대 상부 지지와 매달리는 지지로 구분하며, 지지간격은 지진 시에 1배관 본체, 2지지재, 3부착부분 등에 발생하는 앵커의 인 발력이나 부재의 응력도가 허용치 이하에 있도록 결정해야 한다. 5. 배관을 내진 지지하는 경우에는 배관에 발생하는 열에 의한 관축방향의 변위 등 의 흡수를 별도 배려해야 하는 경우가 많은데, 특히 열하중이 문제가 되는 배관 계 통은 열하중에 대한 대책을 확실하게 한다. 6. 배관에 변위흡수 이음을 이용하는 경우에는 내진지지부 등의 고정점에 작용하는 반력을 상정하여 고정한다. <해설> (1) 본 절은 건축물 내에 설치되는 배관을 대상으로 하고 있다. 따라서 여기서 취급하 는 배관은 건축물의 바닥(천정 슬래브, 보 등) 및 벽 등에 지지되는 것으로 한다. (2) 배관 등의 내진조치에 대한 기본적인 고려사항은 다음과 같다. 배관의 내진조치를 할 때에는 지진 시 에 배관 및 지지재의 각 부에 발생하는 응력이나 변형 등이 실제 운용상 지장이 없는 범위에 놓이는지를 확인해야 한다. 이를 위해서는 1 배관이 설치되어 있는 건축물의 각 부분에 어느 정도의 응답(가속도 빛 변형)이 발생하는지의 여부 2 위의 응답에 따라 배관 및 지지재의 각 부에 어느 정도의 응력이나 변형이 발생 하는지의 여부 3 위의 응력이나 변형 등이 허용한계 이내에 있는지의 여부 의 3가지 사항에 대하여 검토해야 한다. 위의 3가지는 각각 지진입력, 설계계산 수법, 내력 판정의 문제로써 이미 여러 가지

211 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 방법이 보고되고 있다. 개별 배관 계에서는 실제 배관의 지지간격이 시공상의 제약으로 인하여 등간격이 아니므로, 개개 지지재 간의 하중이 다를 수 있다. 따라서 개개 지지 재에 가해지는 힘도 각각 다르게 되기 때문에, 각각에 적합한 지지형식 부재를 선정하 는 설계 작업 또는 그 검사나 확인 작업도 복잡하게 되어 실수가 발생하기 쉽다. 따라 서 본 기준에서는 건축설비배관의 내진조치에 대해서는 배관의 중량과 지지형식에 따 라 각각에 적합한 지지형식 부재 선정이 가능한 방법을 채용하기로 하였다. (a-1) 바닥슬래브에 매달리는 지지배관 (a-2) 일반형강에의 지지배관 (a-3) 일반형강에의 지지배관 단면 (a) 매달리는 지지 배관의 예 (b-1) 형강 저면 설치대 상부의 지지배관 (b-2) 형강가고 설치부분의 지지배관 (b-3) 보(내진벽)지지의 형강설치부의 지지배관 (b) 설치대 상부의 지지 배관 예 그림 1. 지지 배관의 예

212 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 구체적인 방법을 살펴보면 다음과 같다. 구체적으로는 배관의 내진지지 간격 을 배관 허용응력, 허용변형 이내가 되도록 실무상의 관점을 고려하여 정하고, 이 내진 지 지재간의 배관 중량(내용물을 포함)에 따라 적당한 부재 지지형식을 갖는 내진지지 부재 선정을 하는 방법을 채용한다. (3) 종래 배관에 있어서 배관의 지지재는 배관 본체의 자중(내용물의 중량을 포함한 다)을 지지하는 것을 목적으로 설계되었으며, 특히 지진 시에의 배려는 없었다. 특히 천정에 매달리는 배관은 통상적으로 봉강(철근)으로 하여, 지진 시에 진동에 의한 흔들 림으로, 배관본체의 변위량이 커져, 기타 배관이나 기기 등의 충돌에 의해, 큰 충돌하 중이나 응력이 발생한다. 이러한 원인으로, 건축물 내에 설치되는 배관에 내진성능을 갖도록 하는 하기 위해서 는 적당한 간격으로 진동을 방지하기 위한 내진 지지재를 설치 고정해야 한다. (4) 배관의 내진설계는 배관본체 배관 지지재와 건축물 구체에의 부착 부분에 대한 내진성능을 검토할 필요가 있다. 그러나 이를 모두 관련지어 해석하는 것은 매우 복접 하기 때문에 여기서는 다음에 나타내는 3가지 부분으로 설계를 수행해도 실용상 문제 가 없다. (5) 통상적으로 가로배관에 있어서는 자중지지부에는 수직방향 자중을 지지하고, 내 진 지지부는 내진지진간의 배관에 대한 지진에 의해 발생하는 연직 수평방향 지진하중 을 지지한다. 자중지지와 내진지지 각각에 대하여 조치를 강구하지만, 내진 지지부에서 는 통상적으로 자중지지를 겸하게 된다. 수직배관에 있어서는 자중지지를 배관의 하단에서 행하는 방법, 수직배관의 도중에 적당한 간격으로 지지하는 방법 및 상단에 지지하는 방법이 있다. 이에 대하여 내진 지 지는 수평방향의 진동 방지를 위하여 적당한 배관길이 간격에 진동방지를 설치한다. 수 직배관에 있어서도 자중지지와 내진지지는 별도로 고려하지만 자중지지부에는 통상 내 진지지를 겸한다. (6) 내진 지지간격을 결정하기 위한 방법에는, 지진 시에 배관 각부에 발생하는 응력 도가 허용치 이하에 있도록 결정한다. 이때에는 변형량에 주의한다. (7) 입관에 대해서는 원칙적으로 층간변형각이 강구조의 경우에는 1/100, 철근콘크리 트구조 및 철골철근콘크리트 구조의 경우에는 1/200이 발생하는 것에 주의해야 한다. 기타 지지형식을 이용하는 경우에는 상기 조건에 따라 부재의 선정을 동등한 방법으로 한다. (8) 또한 열응력에 의한 신축에 대해서는 별도로 검토하도록 한다

213 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 3.2 건물 도입부의 내진설계 건물도입부의 배관은 지진 시에 건축물과 지반과 사이에 발생하는 상대변위량을 흡수할 수 있도록 배관조치를 강구한다. <해설> (1) 건물 도입부란 건축물의 외부에 있어서, 건축물과 다른 진동성상을 갖는 부분의 지지점에서, 건축물에 고정되는 지지까지를 말한다. (2) 도입부분의 배관은 원칙적으로 부분 파손을 방지하기 위하여 상대변위량이 흡수 될 수 있도록 배관한다. (3) 건축물과 주변지반 사이의 부등침하에 의한 인발력으로 인하여 발생하는 변위량 도 흡수할 수 있도록 배관하는 것이 좋다. (4) 배관 관통부는, 확실하게 고정하고, 코킹 등을 이용하여 수밀성을 확보한다. (5) 배관은 방식 처리한다. (6) 변위흡수방법 건축물도입부의 배관은 지진 시 건축물과 지반사이에 발생하는 상대변위량을 충분히 흡수하기 위해서는, 배관 자체의 유연성을 이용하는 방법과, 변위흡수 관이음을 이용하 여 관의 단면방향 관축방향의 상대변위를 흡수하는 방법이 있다. a. 변위흡수관 및 이음의 종류 변위흡수관 및 이음은, 용도 또는 건축물과 지반 사이에 발생하는 상대변위량에 대응 하여 적절하게 선정한다. 건축물도입부에 주로 사용하는 변위흡수관 및 이음의 종류는 다음과 같다. 1 관재료 자체의 신축 및 휨성능에 의한다. 금속관 : 강관 파형관, 스테인리스 파형관 비금속관 : 폴리에틸렌 관 2 이음의 회전, 휨 및 신축에 의한다. 회전 : 나사이음, 하우징패드형 관이음 휨 : 플렉시블형 관이음, 볼조인트 신축 : 슬리브형 신축조인트 휨+신축 : 볼형 신축 가요관, 고무재 원통형 관이음, 클로져형 관이음 (7) 변위흡수관 및 이음의 변위흡수에 대한 개념의 예는 그림 2와 같다

214 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 (a) 스테인리스 파형관 (b) 폴리에틸렌 관 (c) 고무재 원통형 관이음 (d) 나사이음 (e) 플렉시블형 관이음 (f) 볼조인트 (g) 하우징패드형 관이음 (h) 클러져형 관이음 (i) 볼형 신축 가요관 (j) 슬리브형 신축조인트 그림 2. 건물도입부의 내진조치 예

215 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 3.3 건물 신축이음부(익스펜션 조인트)의 내진설계 건물 신축이음부를 통과하는 배관에 대하여 변위를 억제할 수 없는 경우에는 변위 흡수가 가능한 조치를 취해야 한다. <해설> (1) 본 절의 배관은 건물의 신축이음부(익스펜션조인트)를 관통하는 배관에 대한 내 진조치로써 신축이음부에서 양 건물의 상대변위량 δ는 층간변형각 R 에 따라 다음으로 계산한다. δ=2rh 여기서 h 는 배관이 통과하는 부분의 지상높이(m)이며, R 은 층간변형각(rad)으로써, 원칙적으로 강구조의 경우에는 1/100, 철근콘크리트구조 및 철골철근콘크리트 구조의 경우에는 1/200으로 하며, 이를 초과할 우려가 있는 경우는 건축구조설계자의 지시에 따른다. (2) 층간변형각 R 은 X방향, Y 방향으로 나누어 생각할 수 있기 때문에, 변위흡수조 치는 (관)축 직각 방향 및 (관)축방향의 2방향에 대하여 행하는 것을 원칙으로 한다. (3) 건축물의 상층부에서는 δ가 커지므로 주요한 배관들은 건축물의 하층부에서 신 축이음부를 통과하도록 하는 것이 유리하다. (4) 가요성 이음을 지지하는 지지철물은 배관에 비해 강성이 낮거나 스프링행거 등을 사용한다. (5) 변위흡수관 및 이음의 변위흡수에 대한 개념의 예는 그림 3과 같다

216 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 (a) 가요성 관이음 (b) 유니버셜형 관이음 (c) 볼 조인트형 관이음 (d) 스위블조인트 형 관 이음 그림 3 건축물 신축이음부를 통과하는 배관 예(1)

217 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 3.4 가로배관의 내진설계 1. 가로배관은 지진에 의한 축의 직각 방향의 과대한 변위를 억제할 수 있도록 가능 한 조치를 취해야 한다. <해설> (1) 가로배관의 내진지지의 종류는 다음에 나타내는 SA 종, A 종, B 종 3종류로 나눌 수 있으며 내진 지지의 적용은 표 3.1에 따른다. 1 SA, A종 내진 지지는 지진 시에 지지재에 작용하는 인장력, 압축력, 휨모멘트에 각각 대응하도록 부재를 선정하여 구성되어 있는 것을 말한다. 2 B종 내진지지는 지진하중에 따라 지지재에 작용하는 압축력을 자중으로 인장력과 상쇄시킴으로써 행거, 진동방지 경사재가 인장재(철근, 플랫바 등)만으로 구성되 어 있는 것을 말한다. 설치 배 관 장소 설치간격 종 류 상층부, 옥상, 옥탑 상층부, 옥상, 옥탑 중간층 지하1층 배관의 표준 지 지간격(<표3.2> 참조)의 3배 이 내(단, 동관의 경 우에는 4배 이내) 에 1개소를 설치 한다. 배관의 표준지지 간격(<표3.2>참 조)의 3배 이내 (단, 동관의 경우에는 4배 이 내)에 1개소 설치 한다. 전부 A종 내진 등급 A B 대응 덕 트 전 기 배 선 덕트의 지지간격 12m 마다 1개소를 A종 또 는 B종을 설치한다. 전기배선의 지지간격 약 12m마다 1개소를 A 종 또는 B종을 설치한 다. 50m 이내에 1개소 A 종으로 하고 그 외는 B로 해도 됨 통상 시공법에 따르다. 통상 시공법에 따른다. 전부 B종이라도 무방 전부 SA종 내 진 등 급 S대 응 50m 이내에 1개소는 SA종으로 하고 그 외 는 A종도 가능 전부 B종이라도 무방 덕트 지지 간격 약12m 마다 1개소 SA종 또 는 A종을 설치한다. 덕트의 지지간격 약 12m 마다 1개소 A종을 설치한다. 단, 아래의 어느 하나에 해당하는 경우는 상기의 적용을 제외한다. (ⅰ) 50A 이하의 배관, 단, 동관의 경우 에는 20A 이하 배관 (ⅱ) 행거길이가 평균 30cm 이하의 배관 표 3.1 내진지지의 적용 (ⅰ) 주변길이 1.0m 이하의 덕트 (ⅱ) 행거길이가 평균 300mm이하의 덕 트 전기배선의 지지간격 약 12m 마다 1개소를 SA종을 설치한다. 전기배선의 지지간격 약 12m 마다 1개소 A 종 또는 B종을 설치한 다. (ⅰ) φ82 이하의 단독 전선관 (ⅱ) 주변길이 80cm 이 하의 전선배선 (ⅲ) 정격전류600A 이 하의 버스 덕트 (ⅳ) 행거 길이가 평균 30cm 이하의 전기배선

218 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 표 3.2a 가로강관의 표준지지간격의 예 호칭 직경(A) 이상 표준지지간격( lv )[m] 주) 간편한 인서트 철물 등을 이용해 지지할 때는 배관의 지지간격에 주의할 것. 표 3.2b 가로강관의 표준지지간격의 예 호칭 직경(A) 이상 일반배관용 표준지지간격( lv )[m] 냉매배관용 표준지지간격( lv )[m] (2) 표 3.3에 배관의 내진 지지 예를 나타내었다. 또한 덕트, 전기배선 등은 이것에 준 하는 것으로 한다

219 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 보 벽 등의 관통부 표 3.3a 배관의 내진지지방법의 종류(1) 건축물구체의 관통부(보, 벽, 바닥 등)는 관통부 주위를 모르타르 등으 로 충진하면 배관의 축 직각방향 진 동을 방지할 수 있다. 관통부의 처리방법 예 (ⅰ) 보온되고 있는 배관 보온재 표 면과 관통부 사이를 모르타르 등으로 충진. (ⅱ) 나배관은 (ⅰ)과 같이 충진한다. S A 기둥 벽 등의 이용법 기둥(또는 벽)을 이용하면 비교적 쉽 게 배관의 축 직각 방향의 진동을 방 지할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 첫 번째 예이 다. 및 A 종 내 진 지 지 의 예 기둥 벽 등의 사이 이용법 브래 킷지지 법 (1) 기둥(또는 벽)과 벽 사이의 공간에 배관하는 경우에는 비교적 쉽게 배관 의 축직각방향의 진동을 방지할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 그 첫 번째 예 이다. 기둥이나 벽에서 브래킷에 의해 지지 되는 배관은 축 직각방향의 진동을 방지할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 그 첫 번째 예 이다. 브래 킷지지 법 (2) 기둥과 벽 등에서 브래킷에 의해 지 지된 배관은 축 직각방향의 진동을 방지할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 그 중 한 예이 다

220 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 표 3.3b 배관의 내진지지방법의 종류(2) 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 보 천정 슬래 브에 매다는방법 (1) 내진지지재의 행거는 압축력에 좌굴 하지 않는 재료로 한다. 여기에 나타내는 것은 내진 지지재를 트러스가구로 하는 경우의 한 예의 다. SA 및 A 종 내 진 지 지 의 위 와 같 음 (2) 위 와 같 음 (3) 라멘가구의 한 예를 나타내고 있으며 방법은 위와 같다. 단, 행거와 보재 의 접합부분은 휨을 전달할 수 있기 때문에 강접합을 해야 한다. 특수한 행거를 사용한 단관으로 매다 는 경우의 트러스 가구의 예이다. 예 바닥 슬래 브에 지지 하는 방법 (1) 바닥 위에 배관 가대를 설치하여 배 관의 축 직각방향의 진동을 구속하는 방법이다. 여기에 나타내는 것은 라 멘가구의 한 예이다. 단, 입재( 立 材 ) 와의 접합부분은 휨을 전달할 수 있 기 때문에 강접합으로 해야 한다. 위 와 같 음 (2) 위와 갗은 방법이고 여기에 나타내는 것은 트러스 가구의 한 예이다

221 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 표 3.3c 배관의 내진지지방법의 종류(3) 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 S A 및 A 종 내 진 지 지 의 예 위와 같음 (3) 위와 같음 (4) 앞서 말한 것과 같은 방법이고 여기 에 나타내는 것은 배관을 세로로 나 란히 세우는 경우의 트러스 가구의 한 예이다. 굴림배관 등에서 형강을 끼워 기초를 지지하는 경우의 한 예이며, 배관의 축직각방향의 진동은 쉽게 방지할 수 있다. B 종 내 진 지 지 의 예 보나 천장 슬래 브에 매다 는 방법 위와 동일 자중지지용의 행거와 같은 급 이상의 경사재를 설치하여 축직각방향의 진 동을 방지 한다. 경사재는 진동을 방 지하는 것으로 덜거덕거림이 생기지 않도록 조여 매고, 너무 지나치게 조 여매서 배관 등의 중량을 부담하는 일이 없도록 주의한다. 여기에 나타내는 것은 복수 개수의 배관을 지지하는 경우의 한 예이다. 여기에 나타내는 것은 1개의 배관을 지지하는 경우의 한 예이다. 방법은 위와 같다. 관 지 름 이 다 른 병 행 관 의 연 결 방 법 관 직경이 달라, 내진 지지 간격이 현저하게 다른 배관이 병행하는 경우 짧은 내진지지간격 이내마다 그림과 같이 배관을 연결하여 긴 내진지지 간격 이내로 할 수 있다. 이때 긴 내 진 지지 간격을 가진 배관에 가해지 는 하중증가가 1배 이내이면 지지재는 하중에 맞는 것을 선정 하 고 최대 내진지지 간격의 값을 10% 줄이면 된다

222 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 3.5 수직배관의 내진설계 수직배관은 지진에 의한 관축직각방향의 과대한 변형을 억제하고, 동시에 건축물의 층간변위에 따르도록 내진 지지해야 한다. <해설> (1) 수직배관은 지진에 의한 관축직각방향의 과대한 변형을 억제하고, 동시에 건축물의 층간변위에 따르도록 내진 지지하도록 해야 하며, 기본 원칙은 다음과 같다. 1 수직 배관의 내진 지지 간격 범위의 예는 표 3.4에 나타낸다. 이 표는 층간변위 각 1/100을 대상으로 한 것으로, 층간변위각 1/200의 경우에는 지지간격을 크게 할 수 있지만, 실무상으로는 이 표를 사용해도 가능하다. 내진지지 종류의 예를 표 에 나타낸다. 표 3.4 수직배관의 내진지지간격 범위 예 강관 l n(m) 호칭직경(A) STPG38 Sch40 SGP 공관( 空 管 ) SGP 만수관( 滿 水 管 ) 만수관( 滿 水 管 ) 용접접합 나사접합 용접접합 나사접합 용접접합 2.0~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ 주) 내진지지재(대공 밑잡이)의 설치간격은 이 표의 범위 내로 할 것. 3.0~ ~ ~ 표 3.4b 수직배관의 내진지지간격 범위 예 동관 l n/m 층간변위각 R=1/ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~21.5 호칭직경(A) 동관 L타입 동관 M타입 공관( 空 管 ) 만수관( 滿 水 管 ) 공관( 空 管 ) 만수관( 滿 水 管 ) 1.0~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~ ~

223 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 표 a 내진지지방법의 종류(1) 분 류 내진지지방법의 개념 비 고 슬 래 브 관 통 부 바닥슬래브의 관통부는 주위를 모르타르 등으로 충진하면 축직각 방향의 진동을 방지 할 수 있다. 관통부의 처리 예 (ⅰ) 보온되고 있는 배관 보온재 표면과 관통부 사이를 모르타르 등으로 충진하다. (ⅱ) 나배관 (ⅰ)과 같이 충진한다. 수 직 배 관 의 내 진 지 지 예 배 관 도 중 의 지 지 방 법 (1) 위 와 같 음 (2) 파이프 스페이스 등의 주변 구조물(슬래 브 및 보 등)을 이용하여 수직배관의 축 직각 방향을 구속하고 동시에 자중지지에 도 겸용 할 수 있는 지지방법을 나타낸 다. 벽면 등을 이용해서 수직배관의 축 직각 방향의 변위를 구속하는 방법을 나타낸 다. 이 경우는 자중지지를 겸용할 수 없 다. 배 관 하 부 에 서 의 지 지 방 법 강 관 자중을 배관 하부에서 지지하는 경우에는 이 부분에서 배관의 축 직각방향을 구속 할 수 있다. 여기에 나타내는 것은 그 한 예이다. 또 한(c)타입의 경우, l s 가 긴 경우는 피하 는 것이 바람직하다

224 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 3.6 천정 등 비구조 부재와 조합되는 부분의 내진설계 스프링클러 설비의 매달린 배관 및 헤드의 내진설계 1. 스프링클러 설비의 매달린 배관은 천정재와 스프링클러 배관의 흔들림에 의한 변 위를 흡수할 수 있도록 배관한다. 2. 스프링클러 해드는 직상의 매달린 배관부분, 천정하부에 고정철물로 견고하게 고 정한다. 3. 방화문의 작동범위에 있는 스프링클러 헤드는 천정면의 흔들림에 의해 방화문과 접촉할 가능성이 있으므로 방화문의 위치나 천정면의 흔들림을 고려하여 설치한다. <해설> (1) 매달린 배관에 대하여 1 본 기준에서 매달린 배관이라 함은 스프링클러 설배의 배관과 천정면에 설치하는 스프링클러 헤드를 연결하는 배관을 말한다. 2 매달린 배관이 천정재와 스프링클러 배관의 흔들림 방향과 다르게 되고, 변위를 흡수할 수 없는 경우 이음 등에 피해가 발생한다. (a) 플렉시블형 관 (b) 경질 동관 (c) 독 래그형 고정철물(예) 그림 4 매달린 배관의 예

225 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 3 천정재와 스프링클러 배관의 흔들림 차이에 의한 변위를 흡수하기 위하여 매달린 배관은 가요성을 갖는 배관으로 설치하는 것이 좋다. 4 시공의 간편화를 목적으로 플렉시블한 관, 경질 동관, 독 래그형 등 가요성을 갖 는 매달린 배관을 개발한 경우에는 성능 인증을 확인받아야 한다. (2) 스프링클러 헤드에 대하여 1 스프링클러 헤드는 흔들림에 의해 천정면에서 감열부에 파손을 수반하여 오작동 할 수 있다. 2 스프링클러 헤드의 흔들림에 천정면의 흔들림과 동일하도록, 스프링클러 헤드는 식상의 매달린 배관 부분을 천정 하부 재에 고정철물로 견고히 고정한다(그림 5). 또한 고정철물은 지진 시 흔들림에 의해 탈락하지 않도록 강고한 것을 사용한다. 그림 5 매달린 배관의 고정 예 3 스프링클러 헤드의 검열부가 천정면과 동일 평면상에 있는 경우에(플래시 타입)는 특히 손상을 받을 수 있기 때문에, 실링플레이트가 헤드에 비어진 나사방식을 사용하거 나, 헤드 설치부의 천정개구부에 여유를 두는 등의 대책을 수립한다. 그림 6 개량 플래시형의 예

226 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 (3) 방화문과 스프링클러 헤드에 관하여 1 방화문의 작동범위 내에 스프링클러 헤드가 있는 경우, 지진 시 작용한 문이 천정 의 헤드와 접촉하여 오작동하는 지진피해 사례가 다수 발견되고 있으므로 스프링클러 설치에 대한 설계 시 주의해야 한다. 정상 개폐방향 지진시의 개폐방향 천정면과 방화문 상부와의 거리가 없는 방화문에서 헤드의 손상 그림 7 방화문과 스프링클러 헤드 (a) 플래쉬형 (b)마루치형 (c)플램형 그림 8 각종 헤드

227 3.6.2 제연구의 내진설계 (I) 천정의 강성이 큰 경우(종래 공법에 의한 천정의 경우) 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 1. 제연구와 챔버를 일체화하여 바닥 슬래브에서의 보드나 경상 봉강에 의해 자중을 지지하며(필요시에는 내진지지), 천정의 C채널이나, M바 등의 천정하부 철물에 진 동을 방지할 수 있도록 지지한다. 2. 챔버와 천정 덕트에 상대적인 변위가 발생할 우려가 있는 경우에는 플렉시블 덕 트 등에 의해 접속한다. <해설> (1) 천정 제연구 등이 지진 시에 위치 이동 탈락하는 등의 피해는, 천정과 덕트의 상대 적인 변위로 인하여 발생한다. (2) 그러므로 제연구를 천정에 고정하고, 덕트와는 플렉시블한 덕트 등을 접속하여 천 정과 덕트 사이를 분리하도록 한다. (3) 챔버는 중량이 있는 경우가 많아, 천정에서 자중 및 내진 지지를 하기 위해서는 천 정의 강도가 요구된다. 이 때문에 바닥 슬래브에서 자중을 지지하고, 제연구 자체는 천 정과 동일한 거동을 할 수 있도록 천정 하면에 철물로 고정하는 것이 좋다. 또한 천정 에 고정하지 않는 경우에는 제연구의 여유도를 확대하여, 천정개구부와 제연구 모체와 의 이격을 크게 하는 등의 조치를 해야 한다. (II) 천정의 강성이 적은 경우(시스템 천정의 경우) 1. 제연구와 챔버를 일체화 하여, 천정부재의 T바나 C채널 등에 고정한다. 2. 챔버와 천정 덕트는 플렉시블 덕트 등에 의해 접속하고, 천정과 덕트는 이격시킨 다. <해설> (1) 시스템 천정의 경우는 천정의 강성이 작기 때문에 전정과 덕트의 상대변위는 종래 의 공법에 의한 천정보다 크지 않다

228 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 3장 가스계 소화설비 1. 기본사항 1. 용기 유콧트는 지진에 의해 전도 및 이동이 발생하지 않도록 용기의 상하를 견고 하게 결속시킨다. 2. 가스계 소화설비에 채용하는 감지기는 오방출을 방지하는 오방출 방지회로 를 설치한다. <해설> (1) 설비를 구성하는 기능에 있어, 용기 유콧트의 피해가 비교적 많았으며, 또한 인명 의 2차피해가 발생할 가능성이 큰 소화제의 오방출이 여러 건 있었다. (2) 지진피해조사를 통하여 용기 유콧트의 전도 변형은, 일반적으로 건물 파손의 결과에 의한 것으로 판단되어, 기기 본체의 내진강도에는 문제가 없다고 판단되지만, 전도 등 의 위험이 있으므로 내진조치는 구조물과 용기의 지지방법에 관한 검토가 필요하다고 할 수 있다. 그러므로 용기 유콧트의 내진조치에 있어서는 용기의 상하에 2개소를 시 킴으로써 유효한 내진성능을 확보할 수 있을 것으로 기대된다. (3) 또한 용기 적재소는 지진에 의해 전도 이동되지 않도록 견고하게 바닥 및 벽 등과 정착시키도록 한다. (4) 가스계 소화설비에 있어서는 지진 시 감지기가 작동하여, 기동용 전로의 단락 등에 의해 오방출이 보고되는 사례가 있었다. 감지기 작동은 대형변압기의 벽에의 충둘에 의 한 진동이 원인으로 판단되며, 또한 전도 단락은 건물간의 전로의 선상에 의한 것으로 판단된다. 양자 모두 건물측에 원인이 있는 오방출이었으며, 오방출의 원인이 지진에 의한 건물의 손상에 있기 때문에 그 영향도를 추정하여 기기의 내진성능, 내충격 성능 을 높이는 동시에 전로의 안전성, 강도를 증가시키기 위한 대책은 한계가 있으므로, 이 산화탄소 소화설비 등 가스계 소화설비에 채용하는 감지기에 대해서는, 오보 및 기동회 로의 단락에 의한 오방출을 방지하는 오방충 방지회로 를 도입하는 것에 유효하다

229 5.5 소방시설의 내진설계 기준(안) 4장 경보 소화설비 1. 기본사항 경보소화설비는 지진 시 기능을 유지할 수 있도록 하는 등의 신뢰성을 보다 향상시 키기 위한 내진조치를 해야 한다. <해설> (1) 건축물의 전체 붕괴 또는 붕괴 및 급배수 관에서의 누수등의 원인에 의한, 지진시 의 화재 대책에 있어서는 별도 차원에서의 검토가 필요한데, 경보설비와 관련해서도 지 진 시 신뢰성을 보다 항상 시키기 위한 내진조치가 필요하다. (2) 수신기, 중계기 등 내부 프린트 기판, 커넥터의 콘센트 부분에 있어서, 콘센트 록 (Rock) 기구와 콘센트의 불량에 대비하여 주의 표시등을 나타내는 기능을 부가적으로 설치하는 것을 검토한다. (3) 광전식 분리형 감지기의 광축 조정부에 흔들림을 생기지 않도록 하기 위한 조치(예 를 들어 플랜지 볼트의 사용 등)를 시공하는 것을 검토한다. (4) 수신기능(벽 매립형, 자립형 및 종합 조작반의 설치 등을 포함하여)의 고정용 앵커 -볼트에 있어서는 수신기 등의 중량, 앵커-볼트의 직경, 본수, 매입깊이 및 공법 면에 서의 콘크리트 강도 등을 고려하여 표준 시공기준을 정하기 위한 방안을 검토한다. 또한 방재용 CRT에 있어서도 유효한 고정방법을 고려할 필요가 있다(CRT 설치에 있 어서도 표준 시공기준을 정하기 위한 방안을 검토한다.) 수신기기 등의 고정용 앵커볼트 건축물과 연결하는 접속부 (신축이음 부)를 관통하는 플렉시블 전선관 등 (5) 건축물의 1층 이하 부분(전기실, 기계실, 펌프실 등의 배선 및 기기의 부착 등)에 있어서는 지진시의 액상화 현상, 태풍시의 침수 등을 배려하여 방수대책을 강화시킬 필 요가 있다. 더욱이 경보설비가 지진이 일어난 후에도 화재를 조기에 자동감지하지 못하 는 경우(인명 위험이 큰 부분(예를 들어 병실내부, 호텔의 객실 등), 방재 처점에 있는 부분(예를 들어 방재설비가 위치한 부분(방재센터), 기계실 등))의 내진 성 향상 및 피 난유도등의 기기(방송설비, 유도등 등)에 있어서도 동일하게 내진성능을 향상시킬 필요 가 있다

230 제 5장 소방설비의 내진설계 기준 5장 소화수조 등 저수조의 내진설계 1. 기본사항 1. 강재 수조에는 슬로싱 현상을 방지하기 위하여 수조내부에 방파판을 설치해야 한 다. 2. 저수조는 지진에 의하여 손상되거나 과도한 변위가 발생하지 않도록 금속 고정 장치나 앵글볼트 등으로 벽과 바닥에 견고하게 고정하여야 한다. <해설> (1) 수조의 피해에 있어서, 콘크리트재료로 설치된 소화수조는 일반적으로 건축구조물 의 일부로 내진해석 및 설계가 이루어지고 있기 때문에 본 소방설비의 내진조치 대상 에서는 제외할 필요가 있으며, 이는 건축구조기술사 또는 토목구조시술사에게 위임하는 것이 합리적일 것이다. (2) FRP제의 소화수조/고가수조에 관한 피해에 있어 가장 큰 요인으로는, 내부 소화수 의 슬로싱(Sloshing) 현상에 의한 것이 많이 나타날 수 있다. 이러한 슬로싱 현상에 있 어서 수조 자체의 중심위치의 이동에 의하여 수조의 이동, 파동현상에 의한 배관접속부 의 파손, 수조 자체의 파손이 일어나는 경우가 관찰되고 있어, 이러한 슬로싱 현상을 제어할 수 있는 유효한 수단이 필요하다. 이러한 현상을 방지하기 위해서는, 수조 자체를 강판제로 하고 슬로싱 현상을 방지하 기 위하여 수조내부에 방파판( 防 波 板 )을 설치하는 것이 유효할 것으로 판단된다. (3) 또한 옥상부에 설치되는 고강가조의 고정방법에 있어서는, 방수층 위 콘크리트 위 에 기초를 타설하는 방법보다 방수층 내부에 기초(실내 상부 슬래브 배근이 기기 기초 와 연결되는 방식)를 채용하는 방식이 보다 견고한 고정을 할 수 있는 것으로 판단되었 다

231 제 6장 소방설비 내진설계 기준의 적용 예 6.1 일반사항 본 장에서는 전장에서 살펴보았던 내진해석 및 설계 기법 및 작성된 내진설계 기준 (안)을 적용한 예를 나타내었다. 이를 위하여 해석에 있어서는 동적해석 및 등가정해석 의 방법을 제시하고, 설계에 있어서는 소방설비 중, 배관, 방화수조, 자가발전기를 대 상으로 하였다. 또한 해석기법의 적설성이나 제안된 기준의 문제점을 파악하고자, 일본 및 미국 내진설계기준에서 제시하고 있는 소방설비에 대한 설계방법과 비교검토를 수 행하였다. 6.2 내진해석 적용 예 동적해석에 의한 내진해석 예 소방설비 중 행거로 지지되는 배관 등과 같이 구조물에 지지된 부계통 비연계 설비 는 구조물의 내진해석 시에는 단지 질량만을 고려한 다음, 구조물의 내진해석결과를 이 용하여 별도의 설비 모델에 대한 2차 해석을 수행해야 한다. 또한 대부분의 설비기기 나 부품과 같은 부계통은 구조물의 내진해석 시 연계시키지 말고 차후 별도의 해석을 수행해야 한다. 이때 2차 해석에 이용되는 응답스펙트럼을 층응답스펙트럼이라 한다. 층응답스펙트럼은 건물의 특정 위치(층)에 놓인 설비기기의 최대지진응답을 나타내 며, 주구조물에 지지 또는 부착된 부계통의 내진해석 또는 내진 검증 시 입력운동으로 사용하게 된다. 층응답스펙트럼은 일반적으로 시간이력해석 결과 얻어진 구조물의 특정 위치(층)에서의 응답시간이력으로부터 작성할 수 있다. 설계층응답스펙트럼은 설계와 건설과정의 차이, 구조물의 모델링 시 포함된 불확실성 등을 고려하기 위하여 응답스펙트럼의 첨두값을 나타내는 진동수를 최소한 ±15%범위 까지 응답스펙트럼 값을 광폭화하여 작성하게 된다. (1) 적용예제 구조물 적용예제 구조물은 그림 6.2.1과 같다

232 제 6장 소방설비 내진설계기준의 적용 예 그림 층 건물의 예(단위 m) (2) 해석방법 본 연구에서는 층응답스펙트럼의 작성 및 배관계통의 해석을 방법에 관한 순서를 제 시하는 것을 목적으로 하고 있기 때문에, 인공지진파는 제시하지 않았으며, 인공지진파 의 경우는 4.2절에 나타난 방법으로 구할 수 있다. 또한 본 예제는 범용 유한요소 해 석 프로그램인 DIANA를 이용하였다. 그림에서와 같이 5층의 2차원으로 가정하였으며, 건물에 도입되는 지진파는 1m/sec 2 가 수평방향으로 지반에 작용하는 것으로 가정하였 다. 해석순서는 먼저 고유치해석(Eigenvalue analysis) 및 응답스펙트럼 해석, 그리고 모드해석을 수행하였다. (3) 고유치해석 결과 그림 6.2.2에 해석결과 고유모드를 나타내었다. 고유치 모드해석결과 고유 진동수는 표 6.2.1과 같다. 표 대상구조물의 고유진동수 모드 진동수 모드 진동수

233 6.2 내진해석 적용 예 그림 대상구조물의 고유모드 (4) 시간이력해석에 의한 층응답스펙트럼의 작성 지반 가속도에 대한 직접 응답해석은 진동수를 0에서 10Hz까지 0.1 Hz간격으로 수 행하였으며 각 층에서 얻은 층응답스펙트럼은 그림 6.2.3과 같다. 본 결과는 구조부재의 감쇠효과를 고려하지 않은 것이며 실제 해석 시에는 4.2절의 재료별 감쇠값을 적용해야 한다. 또한 해석결과는 일정 지반가속도를 가정하였기 때문 에 일반적인 구조물에 있어서의 층응답가속도스펙트럼이 아님에 유의해야 한다. (a) 5층 바닥 (b) 3층 바닥 그림 해석결과 층 가속도 응답스팩트럼

234 제 6장 소방설비 내진설계기준의 적용 예 (a) 적용 배관시스템 구성 (b) 해석결과 변위 그림 대상 설비배관 개요 및 해석결과 설계 층응답스펙트럼은 설계와 건설과정의 차이, 구조물의 모델링 시 포함된 불확실 성 등을 고려하기 위하여 응답스펙트럼의 첨두값을 나타내는 진동수를 최소한 ±15%범 위까지 응답스펙트럼 값을 광폭화하여 작성하도록 한다. (5) 설비배관의 해석(시뮬레이션) 위에서 해석한 설계 층응답스펙트럼을 이용하여 모드해석을 통해 설비 배관을 해석 한다. 해석대상 배관 및 해석결과는 그림 6.2.4와 같다 등가정해석에 의한 FH 의 계산 예 등가정해석 방법에 의한 수평 지진하중 FH 의 계산 예는 다음과 같다. (1) 제원 장소 : 층고 3,048mm의 4층 건물 지붕 옥탑 설치기기 : FRP제 방화수조(기본주기0.04초) 설치방법 : 수조 바닥 각 구석에 Φ25 Anchor Bolt 한 개씩, 모두 4개의 Anchor Bolt를 이용하여, 바닥 콘크리트 슬래브에 150mm 깊이로 정착 지반종류 : SD 단주기 스펙트럼가속도가 SS =1.75g

235 6.2 내진해석 적용 예 (2) 계산 z= h= = 12192mm I p =1.0 a p =1.0 (강접합) R p =1.5 (볼트직경의 8배미만 정착 깊이 이하 얕은 정착) S MS =1.0S S =1.75g S DS =(2/3)(1.75g)=1.17g 수조에 작용하는 수평 지진하중은 h] F p = 0.4a ps DS W p z [ R p I p ] [1+2 F p = (0.4)(1.0)(1.17) 1.5 [ 1+(2) ] W p=0.936w p 1.0 F p 1.6S DS I p W p =1.5(1.17)(1.0)W p =1.872W p O.K. F p 0.3S DS I p W p =0.3(1.17)(1.0)W p =0.351W p O.K. F p =0.936W p = =83.3kN 그러므로 Anchor Bolt 1개에 작용하는 전단력은 V=F p /4=20.8kN 전도모멘트는

236 제 6장 소방설비 내진설계기준의 적용 예 M o = =101.5kN-m Anchor Bolt 1개에 작용하는 인장력은 F t = (0.762)(2ea/side) =66.6kN 위에서 구한 Anchor Bolt 1개에 작용하는 전단력 및 인장력을 허용응력도설계법용으로 치환하기 위해서는 위의 값을 1.4로 나누어야 한다. 그러므로 허용응력도설계법을 위한 Anchor Bolt 1개당 전단력 및 인장력은 이 된다. V al =20.8/1.4=14.9kN F t,al =66.6/1.4=47.6kN 그림 적용 물탱크 제원

237 6.3 내진설계 적용 예 6.3 내진설계 적용 예 이하 설계예제 있어서 설치대상이 명확치 않기 때문에 설계 수평진도 K H =0.4,0.6,1.0,1.5,2.0 로 하였으며, 정착은 앵커볼트를 사용하는 것으로 하였다. 또 는 콘크리트 설계기준 압축강도 18MPa로, 강재는 SS400 또는 스테인리스강으로 하는 것으로 하였다 입방형 물탱크의 내진설계 예 (1) 제원 제원은 그림 6.3.1과 같다. (2)부착볼트 KH=0.6 KH=1.0 KH=1.5 KH=2.0 부착 볼트 총개수 직경 M8 M8 M10 M12 공법 중볼트 중볼트 중볼트 중볼트 비고 평가대 평가대 고가대 H=2.0m 고가대 H=2.0m (가) 부착볼트의 계산 예 (KH=1.0의 경우) 설계용 수평진도 KH=1.0 실중량 W = 17,000kg 긴 변 짧은 변 기기의 중량(유효) W o =7,990kg,α T =0.47 W o =11,600kg,α T =0.68 설계용 수평지진하중 F H =K H W O =7,990kg F H =11,600kg 설계용 수직지진하중 F V =1/2F H =4,000kg F V =5,800kg 중심 높이 ho G =162cm,β T =0.95 ho G =104cm,β T =0.61 중심 위치 l G =208cm l G =133cm

238 제 6장 소방설비 내진설계기준의 적용 예 부착 볼트 총개수 n =28개 긴 변 방향 짧은 변 방향 한쪽 개수( nt ) 6개 8개 볼트 스팬( l ) 416cm 266cm 인 장 력( Rb ) 0 0 전 단 력( Q ) 285kg/개 415kg/개 R b = F H h og -(W-F ν ) G n t (6.3.1) Q= F H n (6.3.2) (나) 부착 볼트 선정 중볼트, 그림 6.3.1에서 총개수 및 직경은 28개, M8로 한다. (3)앵커볼트 앵 커 볼 트 KH=0.6 KH=1.0 KH=1.5 KH=2.0 총개수 비고 직경 M8 M12 M16 M20 공법 매입식 J형 매입식 J형 매입식 J형 매입식 J형 평가대 평가대 콘크리트 두께 12cm 매입길이 L = 9cm 고가대 H=2.0m 5) 고가대 참조 고가대 H=2.0m 5) 고가대에 준한다 (가) 앵커볼트의 계산 예 (KH=1.0의 경우) 설계용 수평진도 KH=1.0 실중량 W = 17,000kg 긴 변 짧은 변 기기의 중량(유효) W o =7,990kg,α T =0.47 W o =11,600kg,α T =0.68 설계용 수평지진하중 F H =K H W O =7,990kg F H =11,600kg

239 6.3 내진설계 적용 예 설계용 수직지진하중 F V =1/2F H =3,995kg F V =5,800kg 중심 높이 ho G =162cm,β T =0.95 ho G =104cm,β T =0.61 중심 위치 l G =20cm l G = 15cm 부착 볼트 총개수 n =14개 긴 변 방향 짧은 변 방향 한쪽 개수( nt ) 6개 5개 볼트 스팬( l ) 400cm 230cm 인 장 력( Rb ) 0 0 전 단 력( Q ) 571kg/개 830kg/개 R b = F H h og -(W-F ν ) l G l n t (6.3.3) Q= F H n (6.3.4) (나) 앵커볼트의 선정 1 설치공법 매입식 J형(M16), 콘크리트 두께 12cm 매입길이 L = 9cm 허용인발력 T a =1,200kg/개>R b 2 그림 6.3.1에서 총개수 및 직경은 14개로, M12로 한다. (4) 기초( KH = 1.0의 경우, 평가대) 전도에 불리한 짧은 변 방향을 검토한다. (가) 기초형상 B-a 타입 (보형기초-부착바탕처리를 한 러프콘크리트가 없는 경우)

240 제 6장 소방설비 내진설계기준의 적용 예 기초높이 hf '=45cm 기초 폭 B F =30cm h F '/B F =1.5<2.0 (3-7)식 검토 h G = =0.45 (a) 1 1 2K H 4 = =0.25 (b) (a) > (b) N.G (나) 기초형상 B-b 타입(보형기초-부착바탕처리를 한 러프콘크리트가 없는 경우) 기초높이 hf '=45cm 기초 폭 B F =30cm h F '/B F =1.5<2.0 (3-3)식 검토 W F = 290cm 60cm 30cm = 3,600kg (1-K V ) (W-W F ) l F /2= (1-0.5) (17,000+3,600) 290/2 =1,490,000kg cm K H {(h F '+h OG )W+(1/2)h F ' W F } = 1.0(45+104) 17,000+(1/2) 45 3,600 = 2,610,000kg cm (a )<(b ) N.G. 따라서 구조구체와 일체로 하고, 구조계산에 따른다. (5) 고가대( KH = 1.5일 경우) 전도 모멘트에 불리한 짧은 변 방향을 검토 한다

241 6.3 내진설계 적용 예 실중량 W= 17,000kg (가)지진입력 설계용 수평 진도 K H = 1.5 설계용 수직 진도 KV =0.75 설계용 수평 지진하중 F H =17,400kg 설계용 수진 지진하중 F V =8,700kg 전도모멘트 M=FH h G =17,400 X 104=1,810,000kg cm (물탱크 저부) (나) 부재 산정 1 기둥재 MB=M+F H H=1,810,000+17, =5,290,000kg cm (가대저부) 압축력 N c = M B α 1 L + W α 2 (1+K v ) = 5,290, ,000 (1+0.75)=10, =15,600kg OK 6 α 1 : 그 방향의 구면수, α 2 : 전체 기둥 개수 기둥재 L 단면적 A=13,62cm2 단면 2차 반경 ⅰmin=1,97cm 기둥재 좌굴 길이 l K =200cm 세장비 λ=l K /1 ṁin =102 허용압축력 N A '=A f c '=13.6 ( ) 1,000= 17,600kg>11,300kg OK 2 브레이스재 인장력 N B = F H α 3 cosθ = 17,400 2 cos38.7 =11,100kg

242 제 6장 소방설비 내진설계기준의 적용 예 α 3 : 그 방향의 브레이스재 수 브레이스재 L 단면적 A =8.73cm2 유효단면적 A e =A -1/2l t-d t=5.46cm2 l t : 앵글길이 판두께 d : 볼트 공경(M16 1.7cm) 허용인장력 N A '=A e f t '=5.46 (1.5 1,600)= 13,100kg>11,150kg OK 3 앵커 볼트(기둥 당) 인장력 N t '= M B α 1 L + W α 2 (1-K v ) = 5,290, ,700 (1-0.75)=10, =9,892kg OK 6 전단력 F H '= F c α 2 = 17,40 6 =2,90kg 가 설치공법 매입식 J형(M16), 견고한 기초, 매입 길이 L = 15cm c = 15cm, h = 30cm 허용인발력 Ta =4,240 4개 = 16,900kg>N T' 나 그림 6.3.1에서 총개수, 직경은 24개, M16으로 한다. 4 기초 인발력이 크기 때문에 구조구체와 일체로 하고 구조계산에 따른다

243 6.3 내진설계 적용 예 그림 적용 자가벌전기 설비 제원 자가발전기 설비의 내진설계 예 (1) 제원 제원은 그림 6.3.2와 같다. (2) 스토퍼 볼트 스 토 퍼 볼 트 KH=0.6 KH=1.0 KH=1.5 KH=2.0 총개수 직경 M16 M20 M20 M24 공법 관통 볼트형 스토퍼 관통 볼트형 스토퍼 관통 볼트형 스토퍼 관통 볼트형 스토퍼 (가) 스토퍼의 계산 예 (KH=1.5의 경우) 설계용 수평진도 KH=1.5 기기의 중량(유효) W=560kg 설계용 수평 지진하중 F H =K H W =840kg 설계용 수직 지진하중 F V =1/2F H =420kg 중심 높이 h G =18cm 중심 위치 l G =29cm(긴 변),l G =23cm(짧은 변) 스토퍼 설치 공법 관통 볼트형 스토퍼 방진고무 높이 hs =6cm

244 제 6장 소방설비 내진설계기준의 적용 예 스토퍼 총개수 (n), 직경 6개 - M20(A=3.14cm2/개) 스토퍼볼트 단면 검토 한쪽편 개수( nt ) 볼트스팬( l ) 전단응력도( τ) 응력도( σ tb ) 긴 변 방향 2개 87cm 59kg/cm2< fs 1,780kg/cm2< ft 짧은 변 방향 3개 64cm 59kg/cm2< fs 1,790kg/cm2< ft σ tb = WK h h c -(1-K v ) l G + K H W h s l n t A e n Z (kg/cm2 ) (6.3.6) τ=f H /n A e (kg/cm 2 ) (6.3.7) A e =0.75xπd 2 /4=2.36(cm 2 ) Z=π (0.85d)3/32=0.48(cm 2 ) (볼트의 경우) (볼트의 경우) (3) 앵커 볼트 f t =1,800kg/cm 2 f s =1,010kg/cm 2 앵 커 볼 트 비고 K H =0.6 K H =1.0 K H =1.5 K H =2.0 총개수 직경 M8 M8 M8 M8 공법 매입식 J형 매입식 J형 매입식 J형 매입식 J형 콘크리트두께12cm 매입길이 L=10cm 콘크리트두께12cm 매입길이 L=10cm 콘크리트두께12cm 매입길이 L=10cm 콘크리트두께12cm 매입길이 L=10cm (가) 앵커 볼트의 계산 예( KH =1.5 일 경우) 설계용 수평 진도 K H =1.5 기기 중량 W=560kg 설계용 수평 지진하중 F H =K H W=840kg

245 6.3 내진설계 적용 예 설계용 수직 지진하중 중심높이 F V =1/2F H =420kg h H =39cm 중심위치 l H =40cm (긴 변), l H =23cm (짧은 변) 앵커볼트 전도 모멘트에 불리한 짧은 변 방향에 대해 검토한다. 한쪽편 개수, nt =2개, 총개수 n= 4개 볼트 스팬 l=46cm 인발력 R b = F H h G -(W-F v ) l G =321kg/개 l n t 전단력 Q=FH /n=210kg/개 (나) 앵커볼트의 선정 1 설치공법 매입식 J형(M8), 콘크리트 두께 12cm, 매입 길이 L=10cm 허용인발력 T a =900kg/개 >R b 2 그림 6.3.2에서 총개수 및 직경은 4개, M8로 한다. 바. 축전지 2단 1열 가대(HS형 52V 250AH) (1) 기기제원 (2) 앵커 볼트 앵 커 볼 트 K H =0.4 K H =0.6 K H =1.0 K H =1.5 K H =2.0 총개수 직 경 M10 M12 M16 M20 M20 공 법 비 고 후시공 금속확장 앵커(수나사형) 콘크리트두께1 2cm 매입길이 L=10cm 후시공 금속확장 앵커(수나사형) 콘크리트두께1 2cm 매입길이 L=10cm 후시공 금속확장 앵커(수나사형) 콘크리트두께1 2cm 매입길이 L=10cm 후시공 금속확장 앵커(수나사형) 콘크리트두께1 2cm 매입길이 L=10cm 후시공 금속확장 앵커(수나사형) 콘크리트두께1 2cm 매입길이 L=10cm

246 제 6장 소방설비 내진설계기준의 적용 예 (가) 앵커 볼트의 계산 예( KH =1.5 일 경우) 설계용 수평 진도 K H =1.5 기기 중량 설계용 수평 지진하중 설계용 수직 지진하중 중심 높이 W=465kg F H =K H W=698kg F V =1/2F H =349kg h G =74cm 중심 위치 l G =58cm (긴 변), l H =23cm (짧은 변) 앵커 볼트 전도 모멘트에 불리한 짧은 변 방향에 대해 검토한다. 한쪽편 개수, nt = 2개, 총개수 n= 4개 볼트 스팬 l=21cm 인발력 R b = F H h G -(W-F v ) l G =1,200kg/개 l n t 전단력 Q=F H /n=175kg/개 (나) 앵커볼트의 선정 1 설치공법 후기송 금속확장 앵커(수나사형,M20), 콘크리트 두께 12cm, 매입 길이 L=9cm 허용인발력 T a =1,200kg/개 R b 2 그림 6.3.2에서 총개수 및 지경은 4개, M20으로 한다

247 제 7장 종합결론 최근 수년간 미국 서부지역, 일본, 대만, 터키 등, 지진 다발 지역을 포함하여 아시 아권의 국가들에서까지도 대형지진이 빈번히 발생하여 큰 인명 및 재산피해가 발생하 고 있으며, 국내에서도 지진의 위험성에 관한 관심이 증대하고 있다. 이에 발마추어 지진 시 발생 가능성이 있는 화재를 조기 진압하기 위한 소방관련 시설물의 내진설계 및 기준안 정립을 추진해야 할 시급한 사항에서, 국외의 소방시설에 대한 지진대책을 검토하고 국내실정에 맞는 적정한 소방시설의 내진설계 방안을 제시하는 것으로 목적 으로 한 본 연구를 통하여 다음과 같은 결론을 얻었다. 1. 한반도의 지진발생 추이에 대하여 한반도 주변의 지각운동에 대한 분석결과, 지진에너지의 발생에 관련된 지각운동에 균형을 이루고 있어, 대규모의 지진 가능성은 낮은 것으로 판단되었다. 그러나 한반도 내에 다수 분포하는 활성단층대에 의한 지진의 가능성은 항상 상존하고 있기 때문에 지진에 관하여 안전한 지역이라고 할 수 없으며, 과거의 역사적 문헌사례 및 최근의 발 생빈도 분석 결과로부터 지진에 대한 종합적인 대책이 시급하다고 할 수 있다. 2. 한반도내 지진발생 가능성이 높은 지역의 분석 한반도에 있어 지진이 발생한다면 내륙형 지진으로 단층의 존재와 관련성이 많은 것 으로 파악되며 가능성이 큰 지역은 다음과 같다. 평안남도 남부와 황해도 북부일대, 경기도 서부의 경기만 해상일대, 충청 서해 안에서 울산을 잇는 중남부 내륙지역일대, 동해안 지역일대 특히 경기도 서부의 경기만 해상일대에서 지진이 발생하는 경우에는 대부분의 대도시 에 심각한 피해를 일으킬 것으로 판단되어 이에 대한 다양한 형태의 대응이 필요하다. 3. 지진 시 발생하는 화재의 원인 및 내진대책의 방향에 대하여 최근 발생한 지진피해 사례로 부터 과거 도시지역에의 대규모 화재에서는 목조밀집

248 제 7장 종합결론 지역의 시가지 화재가 큰 문제가 되었다고 할 수 있으나, 최근에는 지진에 있어서 중고 층 이상 건물의 발화, 상층에의 연소화재가 새로운 위험요인이 되고 있음을 알 수 있었 다. 또한 미국 및 일본에서는 이러한 상황을 인식하여 관련 관청을 중심으로 지진이 예 상되는 해당지역에 있어 소방설비의 내진피해조사를 관계소방기관에 의뢰하여 이에 대 한 조치를 수립하고 있는 있어 이에 대한 시사점이 크다고 할 수 있다. 4. 지진피해 사례를 통해 본 소방시설의 피해에 대하여 지진피해에 대한 각국의 소방시설 피해분석 결과는 다음과 같다. 소화기(소화기에 대한 현저한 피해사례는 없음) 실내 소화전 설비(소화전 계통, 배관계통, 가압송수장치, 수원, 제어반 등의 피해) - 소화전 계통(소화전 박스의 변형이나, 진동에 의한 호스 산란, 밸브 개폐 불량) - 배관계통(파손, 변형 손상, 상이한 흔들림에 의한 차이, 플랜지 이음 파손 등) - 가압송수장치(자동급수장치의 손상이나 설치대의 이동) - 수원(수조의 균열이나 후드의 손상) - 제어반 등(기동회로 및 표시회로의 단선, 표시등의 파손 등) 스프링클러 설비(헤드, 배관계통, 가압송수장치, 수원 등) - 헤드(파손 손상(가장 많음), 천정재나, 기기, 방화벽과의 충돌로 인한 피해) - 배관(배관파손, 배관의 변형 손상, 배관 하부 지지부의 손상 등) - 가압송수장치(실내소화전 설비와 동일) - 수원(수조의 균열) 물분무, 포소화설비 등(헤드와 배관계통의 피해가 많음) - 헤드(감지배관의 파손) - 배관(배관의 파손, 배관의 변형 손상, 플랜지부에서의 균열) 이산화탄소, 파론, 분말 등(방출구, 배관계통, 실린더, 제어반의 피해) - 방출구(감지 헤드의 파손) - 배관계통(벽, 천정의 피해가 배관계통에 피해를 입힘. 배관의 균열 손상)

249 7장 종합결론 - 실린더(실린더의 전도, 밸브의 손상) / - 제어반(손상) 자동화재경보설비(감지기, 배선관계, 수신기관 등의 피해) - 감시기(파수에 의한 발보, 천정낙하에 동반한 낙하, 취수구 부분의 파손 등) - 배선관계(천정 등의 손상에 의해 배선이 단선이나 절연 불량) - 수신기관(벽, 천정의 손상에 의해 낙하 기능불량 전도 등) 5. 지진피해 사례를 통해 본 소방설비 관련 내진조치 방향에 대하여 배관 덕트의 접속에 있어서는 기기의 이동 진동을 가능한 방지한다. 중요한 기기는 가능한 콘크리트 기초에 고정하는 것으로 한다. 또한 방진장치 부착 의 경우, 기초위의 기기 등에 대하여, 진동에 의한 변위를 예상할 수 있는 경우는 상정 한 변위량에 대처할 수 있는 조치나 진동을 방지하는 방안을 강구한다. 주관에서 지관으로 분기하는 경우 분기부에서 고정개소까지의 지관, 건축물 신축이 음부를 관통하는 배관이나 덕트, 건축물 도입부 등의 배관에 있어서는 배관자체의 변위 를 흡수할 수 있도록, 충분한 유연성을 갖는 변위흡수 관이음을 설치한다. 건축물 신축이음부를 배관이나 덕트가 횡단하는 경우에는 가능한 지반이나 건축물 의 낮은 위치에 설치하도록 한다. 매달린 배관 덕트는 가능한 상층슬래브에 근접한 위치에 설치한다. 즉, 배관 덕트의 매달린 아래 지지재의 길이가 가능한 짧도록 한다. 매달린 지지재의 길이가 긴 경우에는, 배관 덕트의 지지재의 과도한 진동을 방지하 도록 브레이스를 설치한다. 배관도상에 설치하는 변전설비 등의 중량이 큰 것은 단독으로 견고하게 지지한다. 덕트 자체는 강성이 작아, 지진에 의해 발생하는 응력에 저항할 수 없으므로, 지 지철물이나 행거의 강도는 덕트 및 보온재의 자중을 충분히 지지하도록 한다. 입상관은 배관자체에 있는 이음과의 조합에 의해 층간변형각에 대처할 수 있는 재 료로 이루어진 이음을 사용한다. 천정이 없는 주차장 등에 설치하는 스프링클러 헤드는 근처의 보 벽에 부딪혀 오작 동하지 않도록 배관 말단부를 고정한다

250 제 7장 종합결론 스프링클러로 매달린 배관 등 건축 2차 부재와의 조합에 의해 이루어지는 배관은, 건축 2차 부재의 영향을 받지 않도록 변위흡수관 이음(플렉시블 관 등)을 사용한다. 제연구는 천정에, 박스 및 덕트는 상층슬래브에 각각 고정하여, 박스와 제연구를 변위흡수가 가능하도록 접속한다. 또한 기기에 제연구 낙하방지용 기기를 부착한다. 옥상 가로배관의 설치대의 기초는, 표준지지간격의 3배 이내에, 1개소는 구체 일체 형의 방수입상 기초로 하며, 콘크리트에 매입하여 철근과 견고히 정착한다. 경량인 경 우에는 방수층의 손상을 고려하여 콘크리트에 매입 앵커로 기초한다. 취약지반에 배관하는 경우에는 지반의 부등침하가 예상되기 때문에 충분한 지반계 량을 행한다. 배관을 건물의 지하벽 혹은 지중에 지지하는 등의 고려를 확대한다. 6. 소방시설 내진설계 기준 범위에 대하여 본 연구에서 소방시설에 대하여 내진설계를 적용해야 할 구조물은 기본적으로 내진 해석 및 설계가 이루어진 모든 건축물(건축법 시행령 제32조)을 대상으로 한다. 즉 내 진해석 및 설계를 의무화하고 있는 3층 이상 또는 연면적 1,000m 2 이상 건축물에 대해 서는 소방설비가 지진에 의해 손상을 받지 않도록 조치해야 한다. 다만 다음과 같은 조건을 갖는 경우에는 내진조치를 제외할 수 있다. 건축구조설계기준(KBC 2005)에서 규정하고 있는 내진설계 범주 A', 'B', 'C'의 구 조물에 설치되는 경우 건축구조설계기준(KBC 2005)에서 규정하고 있는 내진설계 범주 D'에 있어서 내 진등급이 'I' 및 'II' 범위의 구조물에 설치되는 경우 7. 소방시설 내진설계 기준에 대하여 소방시설 내진설계 기준(안)을 5.5절에 제시하였다. 본안은 소방시설 중, 옥내외 소 화전 설비, 스프링클러 설비, 방화수조, 가압송수장치, 자동경보기, 제연설비 등을 대 상으로 하고 있으며, 특히 소방설비 내에 설치되는 배관에 대한 내진기준을 중심으로 하였다. 또한 본 기준을 적용하는 경우의 내진해석 및 내진설계 예제를 6장에 기술하 였다

251 참고문헌 한국자료 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙개정령, 건설교통부령 제235호 건설교통부, 건축물 하중기준, 건설교통부 고시 제 호, 건설교통부, 건축물 하중기준 및 해설, 대한건축학회, 건설교통부, 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 건설교통부, 건축법 시행령 건설교통부, 건축법 건설교통부, 고속철도건설촉진법 시행령 건설교통부, 고속철도건설촉진법 시행령 건설교통부, 내진설계기준연구(Ⅰ) 건설교통부, 내진설계기준연구(Ⅱ) 건설교통부, 댐시설기준 건설교통부, 도로교 표준 시방서, 제Ⅴ편 내진설계편 고속전철사업 기획단, 고속철도 강교량 및 합성형교량 설계 표준 시방서 해설 과학기술처, 경수로형 원자력 발전소 안전심사 지침서 과학기술처, 고시 제 83-5호 : 원자로시설의 위치, 구조 및 설비에 관한 기술기준 과학기술처, 고시 제 91-10호 : 원자로 시설의 안전등급과 등급별 규격에 관한 규정 과학기술처, 원자력법 국립방재연구소, 내진설계 제도 및 기준에 관한 연구(Ⅰ), 내무부, 자연재해법 농림수산부, 농지개량사업계획 설계기준 : 해면간척편, 댐편, 대한토목학회, 강철도교설계 표준시방서 해설 산업자원부, 고압가스안전관리법 산업자원부, 도시가스사업법 산업자원부, 석유사업법. 산업자원부, 액화석유가스의 안전 및 사업관리법 한국가스안전공사, 가스시설의 내진설계 기준 연구 한국가스안전공사, 도시가스 배관의 내진설계연구 한국건설기술연구원, 댐 설계기준에 대한 비교검토 한국도로공사, 고속도로교량의 내진설계지침 해운항만청 신항만건설촉진법 시행령 환경부, 수도법시행령. 미국자료 ICC, International building code, International Code Council, ASHRAE, Practical guide to seismic restraint, American Society of Heating,

252 참고문헌 Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., SMACNA, Seismic restraint manual-guidelines for mechanical systems, Sheet Metal and Air Conditioning Contractors' National Association, Inc., 1998 NFPA, NFPA13, National Fire Protection Association. ASME, ASME(A17.1, B31.1, B31.4, B31.5, B31.8, B31.9, B31.11, 31.9 section (a), BPVC B31.4), American Society of Mechanical Engineers. NEMA, NEMA(250, ICS6), National Electrical Manufacturers Association. 10 CFR 100, Appendix A : Seismic and Geologic Siting for Nuclear Power plants. 10 CFR 50, Appendix A : General Design Criteria for Nuclear Power plants. American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), LRFD, Bridge Design Specification, American Association of State Highway and Transportation Officials (AASHTO), Standard Specification for Highway Bridges, 16th Edition, Division Ⅰ-A Seismic Design, American Railway Engineering Association (AREA), AREA Manual for Railway Engineering, Applied Technology Council, A critical review of current approaches to earthquake resistant design, EERI, Loma Prieta Earthquake Reconnaissance Report, Vol EERI, Northidge Earthquake Reconnaissance Report, Vol EERI, Preliminary Reconnaissance Report, The Hyogo-Ken Nan Earthquake, European Committee for Standardization, Eurocode & Design provision for earthquake resistance for structure. IEEE 344 : Guide for Seismic Qualification of Class I Electrical Equipment. International Association for Earthquake Engineering Regulations, for Seismic Design A World List, International Conference of Building Officials, Uniform Building Code (UBC), U.S. Committee on Large Dams, Guidelines for Selecting Project, 1985 U.S. Nuclear Regulatory Commission, Standard Review plan Seismic Parameters for Dam U.S. Nuclear Regulatory Commission, U.S. Atomic Energy Commission Regulatory Guide. USCE, USCE Standard 4-86 : A-Standard for seismic analysis of safety-related 일본자료 財 )5 日 本 建 築 センター 建 築 設 備 耐 震 設 計 施 工 指 針 2005 年 版 (2005.5) 社 ) 公 共 建 築 協 會 官 廳 施 設 の 總 合 耐 震 計 劃 基 準 及 び 同 解 說, 1996 年 ( ) 空 氣 調 和 7 衛 生 工 學 會 建 築 設 備 の 耐 震 設 計 施 工 法 1997 年 ( ) 社 ) 電 氣 設 備 學 會 建 築 設 備 の 耐 震 設 計 施 工 マニュアル 改 訂 新 版 (1999.6) 空 氣 調 和 衛 生 工 學 會 災 害 時 建 の 水 利 用

253 부 록 부록 A 한반도의 지진발생자료(1979~2007) 부록 B 수계소화설비의 내진치침(미국사례) 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여

254 부록 A 한반도의 지진발생자료(1979~2007) 부표 우리나라 주요 피해 역사지진 목록 번호 발생연도 위치 진도 N, 127.3E 37.4N, 127.3E 35.8N, 129.2E 35.8N, 129.2E 35.8N, 129.2E 35.8N, 129.2E 39.0N, 125.8E 35.8N, 129.2E 35.8N, 129.2E 35.8N, 129.2E 35.8N, 129.2E 35.8N, 129.2E 38.0N, 126.6E 37.8N, 126.5E 38.0N, 126.6E 35.8N, 129.2E 36.6N, 128.7E 35.4N, 127.4E 37.9N, 126.2E 35.5N, 126.5E 37.6N, 127.0E 37.6N, 127.0E 39.4N, 125.5E 37.5N, 123.8E 35.9N, 128.3E 41.0N, 126.6E 36.6N, 126.7E 37.4N, 128.5E 41.3N, 128.0E 35.6N, 128.2E 35.5N, 129.3E 36.1N, 128.1E 36.7N, 126.9E 35.1N, 126.9E 33.5N, 126.5E 37.6N, 127.0E 37.4N, 129.2E 37.4N, 129.2E 37.8N, 129.0E 37.4N, 128.4E 36.6N, 127.5E 35.2N, 127.7E 35.2N, 128.1E 35.9N, 128.4E 39.9N, 127.6E

255 부록 A 한반도의 지진발생자료 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) 년도 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M 비 고 평안남도 서부해역 충청북도 속리산 부근지역 충청남도 홍성읍 황해도 재령지역 강원도 정선지역 전라북도 군산 서쪽 약 40km해역 충청남도 홍성읍 전라북도 변산반도 서쪽 약 40km해역 황해도 중부지역 경상북도 구미지역 황해도 재령지역 충청남도 홍성읍 황해도 서부지역 충청남도 홍성읍 충청남도 홍성읍 평안남도 북부지역 경상북도 영주-예천지역 경상북도 의성-구미지역 평안남도 서부지역 충청남도 태안반도 북부지역 서해 중부해역 강원도 중북부지역 평안남도 평양 남서부지역 평안남도 순천 서부지역 전라북도 군산 서쪽 약 50km해역 전라북도 남동부지역 충청남도 남서부지역 황해도 북동부 수안 부근지역 평안북도 서부 의주-삭주-구성 황해도 재령지역 평안남도 순천 서부지역 남해해역 평남 황해도 경계 송림-중화지 서해중부 덕적군도해역 평안남도 순천군지역 송림지역 평안남도 순천군지역 평안남도 황해도 경계 송림지역 함경남도 장진군지역 역 함경남도 장진군지역 서울 북방 약 220km해역 황해도 서흥지역 강원도 강릉 북동쪽 약 60km 해역 경북 칠곡 지역 평안북도 박천군지역

256 부록 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M 비 고 평안북도 서쪽 인근해역 평안남도 중화군지역 경상북도 영천-팔공산지역 평안남도 강성-용강군지역 경상북도 포항 동쪽 약 65km해역 평안남도 평원군지역 평남 황해도 경계지역 평안남도 순천-안주군지역 서해중부 해주만해역 경상북도 포항 동남동쪽 약 50km 평안남도 맹산-영흥군지역 충청남도 서산군 북부지역 평안북도 박천군지역 강원도 정선군지역 평안남도 중화군지역 남해동부 욕지도 부근해역 황해도 사리원 남서부지역 충청남도 금산군지역 평남 황해도 경계 중화-송림지 경북 울진 북동쪽 약 45km해역 황해도 옹진군 남부 연안해역 충남 대전시 북동부지역 황해도 사리원-황주지역 서해중부 덕전군도 서쪽해역 서해중부 덕전군도 서쪽해역 서해중부 덕전군도 서쪽해역 서해중부 덕전군도 서쪽해역 경상북도 포항 북동쪽 약 40km 황해도 황주-송림지역 황해도 서쪽 대동만해역 황해도 동부 수안-신계지역 서울 북방 약 110km지역 서해중부 강화도 서쪽해역 서울 북방 약 125km지역 서울 蚂 방 약 160km지역 황해도 북동부 수안군지역 충청북도 과산 남부지역 충청북도 과산 남서부지역 서울 북방 약 150km지역 평안남도 순천-안주군지역 서해중부 격렬비열도-대청도해역 황해도 멸악산 북서지역 평안남도 용강군 서쪽해역

257 부록 A 한반도의 지진발생자료 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M 비 고 평안남도 개천-덕천군지역 평남 황해도 경계 송림부근지역 서해중부 덕적군도 남서해역 황해도 평산군지역 경상북도 상주 서부지역 강원도 원덕 북동해역 서해중부 옹진반도 남서해역 평안남도 덕천군지역 서해중부 목덕도 서쪽해역 평안남도 순천-개천군지역 충청남도 서산 동부지역 평안남도 평양 북동부지역 경상북도 김천 동부지역 평안남도 평원군지역 전남 나주-함평지역 전남 광주-나주지역 대동강 하구 해안지역 전남 광주 서부지역 경기도 남부 아산만지역 서해남부 어청도 서쪽해역 서해중부 덕적군도 서쪽해역 평안남도 평양 남동지역 경상북도 대구 서남부지역 평안북도 영변군지역 일본 쓰시마섬 동쪽 약 30.km해역 일본 쓰시마섬 동쪽 약 40km해역 서울 북방 약 85km 지역 황해도 송화군지역 경기만 해역 서울 북방 약 117km지역 서울 북방 약 220km지역 평안북도 자성-후창군지역 경상북도 안동-풍산지역 황해도 벽성군지역 황해도 재령군지역 평안남도 순천군지역 황해도 봉산군지역 경상북도 대구시 서부지역 서해중부 영흥도 부근해역 서해중부 영흥도 부근해역 경상북도 울진 동남쪽 약 30km 서해중부 영흥도 부근해역 황해도 봉산군지역 평안남도 순천군지역 황해도 송화군지역 경상북도 안동 북동부지역 평안북도 영변군지역 경상남도 감포 동쪽 약 20km해역 평안남도 대동-순천군지역 서울북방 약 176km 지역

258 부록 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M 비 고 제주도 애월-제주지역 전라북도 정읍 북부지역 전라북도 군산 서쪽 약 80km해역 평안남도 평원군지역 경상북도 포항 남동부지역 전라남도 소흑산도 북부해역 평안남도 중화군지역 충청남도 격렬비열도 부근해역 충청남도 격렬비열도 부근해역 충청남도 격렬비열도 부근해역 충청남도 격렬비열도 부근해역 서울 북방 약 170km지역 충청남도 격렬비열도 부근해역 전라남도 완도 동부지역 경기도 덕적도 남서해역 대동강 하구 남포 부근지역 일본 큐슈 동쪽해역 전라남도 영광 서부해안지역 강원도 양양 동쪽해역 경상북도 포항 동쪽 약 50km 해역 경상북도 포항 북동쪽 약 70km해역 강원도 동해 동쪽 약 80km해역 서울 북방 약 190km지역 서울 북방 약 120km지역 서울 북방 약 190km지역 서울 북방 약 140km지역 서울 북방 약 120km지역 경상북도 영월-영덕지역 함경남도-평안북도 경계지역 황해도 남천 부근해역 서울 북방 약 102km지역 황해도 서흥군지역 경상북도 상주군 서부지역 황해도 서흥군지역 황해도 장연군 서부지역 서울 북방 약 135km지역 서울 북방 약 110km지역 황해도 벽성군지역 서울 북방 약 155km지역 황해도 해주 남부해역 서울 북방 약 95km지역 서울 북방 약 110km지역 충청남도 대전 서부지역 황해도 해주 남부해역 황해도 서흥군지역 황해도 연백군지역 충청북도 괴산 남부지역 황해도 해주 동부지역 황해도 평산군지역

259 부록 A 한반도의 지진발생자료 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 1990 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M 비 고 서해중부 격렬비열도 부근해역 충청남도 대전지역 황해도 벽성군지역 황해도 장산곳 서부지역 황해도 평산군지역 황해도 연백군지역 황해도 평산군-멸악산지역 평안남도 평원군지역 황해도 금천군지역 황해도 연백군지역 충청북도 보은 남동부지역 서울 동부지역 서해중부 백령도 서부해역 충청남도 청양 북서부지역 경상북도 포항 동쪽 약 70km 경상북도 안동 남동부지역 서해중부 대청도 남부해역 경상북도 울진 북동쪽 약 50km 제주도 서쪽 약 250km 해역 충청남도 당진군 북서 해얀지역 경상북도 의성 북부지역 전라북도 완주군 북부지역 경상북도 칠곡군지역 전라남도 광주 북서부지역 서울 북방 약 175km 지역 충청북도 보은-속리산 지역 경상북도 대구 북동부지역 평안남도 평양 동부지역 경상남도 산청 남부지역 경상남도 거창-합천지역 경상북도 울진 남동부지역 경상북도 울진 남서부지역 경상남도 울산 북동부해역 일본 시모노세끼 남동부해역 강원도 평강 부근지역 일본 시모노세끼 북서부해역 전라북도 완주군 북동부지역 경상남도 울산 남동쪽 약 50km 충청남도 대전 남서부지역 경상북도 대구 남서부지역 서해중부 덕적군도 남부해역 함경남도 문천군지역 경기도 평택군 서부해안지역 경상북도 김천 남동부지역 전라남도 서쪽 약 320km 해역 전라남도 서쪽 약 300km 해역 황해도 안악군지역 황해도 안악군지역 경기도 강화도 중부지역 경상남도 울진 남동쪽 약 70km 강원도 인제군지역

260 부록 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M 비 고 평안북도 초산 북방 국경지역 강원도 화천군 백암산 북부지역 전라북도 변산반도 서단 전라북도 정읍시 북동쪽 약 10km 전라북도 정읍시 북서쪽 약10km 경기도 옹진군 소청도 해역 경상북도 영덕 동북동쪽 50km 경상북도 영덕 동쪽 60km해역 제주도 서쪽 약 230km해역 경상남도 진양군 반성면지역 부산 동쪽 140km해역(대한해엽) 충남 예산군 예산읍 남동쪽 15km 경상북도 상주 북동쪽 20km 강원도 동해시 동남동쪽 85km 황해도 곡산 남부지역 경기도 소연평도 남서쪽 25km 경상남도 함안 남서쪽 10km지역 황해도 송림시 동쪽 약 5km 지역 강원도 삼척 원덕읍 남소 쪽 경남 거창군 거창읍 남동쪽 평안남도 순천 북부지역 경상북도 경주시 북서쪽 약 강원 철원군 철원읍 북동쪽 백령도 남서쪽 약 25km해역 소흑산도 북동쪽 약 20km해역 평양 남동쪽 약 20km지역 평북 남동쪽 약 20km지역 평북 영변 북동쪽 약 20km지역 황해도 송림시 지역 울산 동쪽 약 160km 해역 경남 거제군 장승포 남서쪽 대구 지역 평양 북동쪽 약 50km해역 백령도 남서쪽 약 60km해역 황해도 수안군 수안지역 경북 상주시 부근지역 경북 울진 지역 경북 평해 부근지역 백령도 북서쪽 약 30km해역 대전 서쪽 약 260km해역 백령도 부근해역 백령도 부근해역 군산 서쪽 약 280km해역 제주시 동북동쪽 약 30km해역 충남 부여 북서쪽 약 10km지역 울진 남서쪽 20km 통고산 지역 삼척 동쪽 약 70km해역 울산 동쪽 약 40km해역 전북 익산 북쪽 약 20km 지역 전북 김제 남서쪽 약 5km 지역 강원도 정선 남동쪽 약 15km지역 경북 성주 남쪽 약 10km 지역 충남 태안군 격렬비열도 주변 강원 정선 남동쪽 액 20km 지역

261 부록 A 한반도의 지진발생자료 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M 비 고 강원도 정선 남동쪽 30km지역 경상북도 예천 북쪽 10km지역 강원도 강릉 동쪽 70km해역 경남 진주 남서쪽 20km지점 대구광역시 동쪽 15km지점 강원도 태백 북서 25km지점 경기도 파주 북쪽 약 5km지점 황해도 웅진 남쪽 약 15km지점 울산 동쪽 약 60km해역 백령도 서남서쪽 약 90km해역 강원 고성 동북동쪽 약 21km해역 대전광역시 남쪽 약 12km지역 황해도 사리원 동쪽 약 45km 경북 예천 북쪽 약 13km지역 경북 김천 서남서쪽 약 10km 경북 영주 서쪽 약 10km지역 전남 영광 북서쪽 약 45km지역 동해시 동쪽 약 55km해역 충남 격렬비열도 서남서쪽 약 평안남도 평양 동남쪽 약 25km 부산광역시 남쪽 약 75km해역 평안남도 남포시 서남서쪽 충남 격렬비열도 남남서쪽 경북 울진 동남동쪽 약 60km해역 경북 울진 동남동쪽 약 70km해역 경북 영주 서북서쪽 약 10km지역 충북 충주 남남서쪽 약 40km지역 평양시 남동쪽 약 40km 지역 경북 포항시 동쪽 약 50km해역 경남 밀양시 북동쪽 9km지역 충남 태안군 격렬비열도 주변해역 경북 왜관 북동쪽 약 10km지역 경북 포항시 남쪽 약 12km지역 평양 남동쪽 약 10km지역 경북 점촌 서쪽 약 10km지역 여수시 남서쪽 약 25km지역 홍도 북서쪽 약 90km해역 강원 속초시 북동쪽 약 15km해역 강원 속초시 북쪽 약 10km지역 강원 태백시 남서쪽 약 20km지역 경북 울릉군 서남서쪽 약 55km해역 강원 양구 북북서쪽 약 45km지역 강원 태백시 서쪽 약 6km지역 인천광역시 서남서쪽 약 55km 해역 평북 회천 북쪽 약 35km해역 경북 울릉 서쪽 약 25km해역 경북 울릉 서쪽 약 25km해역 경북 울릉 서쪽 약 25km해역 경북울릉 서북서쪽 약 200km해역 충남 태안 서남서쪽 약 200km 해역 강원 태백 북서쪽 약 10km지역

262 부록 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M :19:38 18:51:00 16:53:40 17:41:52 21:39:41 07:10:11 11:35:24 07:46:36 00:01:39 10:07:44 20:38:21 19:43:45 01:36:30 19:35:09 21:02:58 07:00:00 21:41:41 01:44:23 16:00:34 15:01:08 10:51:17 06:55:36 08:53:26 08:05:19 04:44:01 13:43:56 01:10:52 01:06:30 15:08: 비 고 강원 태백 북서쪽 약 10km지역 강원 태백 북서쪽 약 10km지역 중국 무단지앙 남동쪽 약 150km지역 강원 태백 북서쪽 약 12km지역 충남 천암 남남서쪽 약 15km지역 충북 보은 동쪽 약 6km지역 강원 태백 북서쪽 약 21km지역 경북 포항 남서쪽 약 8km지역 전북 전주시 지역 강원 삼척 남동쪽 약 23km해역 경북 울릉도 북서쪽 약 40km해역 격렬비열도 남서쪽 약 200km해역 전남 영광 북서쪽 약 35km해역 경북 경주 북동쪽 약 10km지역 경기 대연평도 북동쪽 약 15km지역 제주 서귀포 서쪽 약 15km지역 충북 보은 남쪽 약 22km지역 충남 논산 서쪽 약 10km지역 격렬비열도 서남서쪽 약 180km해역 경북 경주 북동쪽 약 10km지역 강원 속초 동쪽 약 20km해역 대전광역시 지역 경북 영덕 동쪽 약 90km 해역 전남 장흥 남쪽 약 10km 지역 평양 남쪽 약 25km 지역 충남 논산 동쪽 약 10km 지역 경기도 수원 남서쪽 약 30km 해역 황해도 해주 남쪽 약 24km 해역 강원 정선 남동쪽 약 15km 지역 충남 천안 남남동쪽 약 15km 지역 경남 창녕 북서쪽 약 15km 지역 전북 전주 남서쪽 약 10km 지역 평양 남동쪽 약 20km 지역 전남 영광 서쪽 약 55km 해역 경북 군위 북쪽 약 15km 지역 전남 무안 서북서쪽 약 140km 해역 강원 회양 남동쪽 약 30km지역 충남 논산 지역 경북 구미 북동쪽 약 25km 지역 강원 회양 남동쪽 약 20km 지역 강원 회양 남동쪽 약 20km 지역 제주도 고산 서쪽 약 30km 해역 경남 진주 북동쪽 약 10km 지역 전북 군산 서쪽 약 90km 해역 경북 문경 동쪽 약 10km 지역 격렬비열도 북서쪽 약 40km 해역 충남 보령 서북서쪽 약 55km 해역 충남 보령 서남서쪽 약 70km 해역 경북 고령 북서쪽 약 6km 지역 강원 고성 서쪽 약 35km 지역

263 부록 A 한반도의 지진발생자료 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 2001 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M :18: :10: :49: :15: :54: :27: :35: :33: :47: :32: :07: :42: :12: :04: :46: :04: :55: :29: :01: :21: :04: :26: /13 13:53: /09 00:36: /28 07:25: /27 20:24: /27 15:25: /25 00:06: /16 01:09: /05 19:23: /05 11:21: /21 02:30: /17 02:42: /16 22:50: /19 22:16: /07 08:27: /06 00:23: /28 12:46: /19 08:27: /14 01:02: /10 17:47: /08 16:59: /29 11:44: 비 고 전북 진안 북북동쪽 약 10km 지역 경북 울진 동남동쪽 약 50km 해역 경북 문경 북쪽 약 15km 지역 충북 보은 동쪽 약 15km 지역 전남 장흥 지역 강원 태백 남쪽 약 5km 지역 전북 무주 동쪽 약 5km 지역 전북 남원 북동쪽 약 15km 지역 충남 예산 남동쪽 약 10km 지역 전북 부안 서쪽 약 70km 해역 충남 부여 북동쪽 약 15km 지역 전남 순천 남서쪽 약 15km 지역 경북 성주 서쪽 약 10km 지역 전남 소흑산도 동쪽 약 35km 해역 경북 문경 북동쪽 약 15km 지역 경북 상주 북서쪽 약 20km 지역 충남 금산 북서쪽 약 15km 지역 경북 상주 서쪽 약 15km 지역 충남 아산 남쪽 약 10km 지역 전북 군산 남남서쪽 약 20km 해역 전북 부안 서쪽 약 30km 해역 경북 김천 남서쪽 약 20km 지역 전남 순천 남서쪽 약 20km 지역 경북 안동 북북동쪽 약 15km 지역 충북 보은 남동쪽 약 10km 지역 경북 포항 남동쪽 약 40km 해역 전남 고흥 남동쪽 약 60km 해역 제주 성산 북쪽 약 25km 해역 전북 군산 지역 전남 고흥 남남동쪽 약 20km 해역 백령도 남남서쪽 약 30km 해역 전북 군산 서쪽 약 130km 해역 전북 고창 서쪽 약 60km 해역 경북 포항 동남동쪽 약 35km 해역 백령도 남쪽 약 35km 해역 경남 하동 북동쪽 약 10km 지역 전남 영광 서쪽 약 70km 해역 경남 산청 남쪽 약 10km 지역 강원 평창 지역 경북 김천 남동쪽 약 10km 지역 경기 여주 남쪽 약 20km 지역 강원 양구 북쪽 약 30km 지역 전북 부안 서쪽 약 10km 지역

264 부록 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 2002 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M :41: :44: :21: :42: :42: :43: :01: :05: :46: :48: :50: :06: :30: :22: :31: :48: :06: :10: :36: :40: :07: :47: :37: :32: :50: :17: :01: :49: :12: :24: :22: :52: :29: :46: :10: :31: :28: :26: :04: :09: :30: :26: :31: :44: :16: :28: :18: :10: :33: 비 고 충남 공주 서북서쪽 약 10km 지역 충남 서산 북쪽 약 35km 해역 경북 울진 동남동쪽 약 75km 해역 충남 서산 북쪽 약 35km 해역 강원 철원 북쪽 약 60km 지역 강원 삼척 동쪽 약 20km 해역 충남 서산 서남서쪽 약 25km 지역 충남 서산 남서쪽 약 15km 지역 경남 거창 북쪽 약 15km 지역 충북 보은 남서쪽 약 10km 지역 전남 나주 북서쪽 약 10km 지역 전남 완도 남동쪽 약 55km 해역 경남 통영 북서쪽 약 5km 지역 경남 하동 북북서쪽 약 15km 지역 충남 금산 북동쪽 약 15km 지역 충북 청주 남동쪽 약 10km 지역 북한 개성 북서쪽 약 15km 지역 전남 영광 서북서쪽 약 95km 해역 경북 구미 지역 경북 포항 동남동쪽 약 30km 해역 전남 흑산도 북북서쪽 약 50km 해역 전남 흑산도 서북서쪽 약 195 해역 전북 장수 북동쪽 약 5km 지역 전남 고흥 북동쪽 약 15km 지역 인천광역시 백령도 서쪽 약25km해역 경북 포항 동남동쪽 약 40km 해역 경북 포항 남동쪽 약 25km 해역 경남 거창 북동쪽 약 15km 지역 전남 영암 남서쪽 약 15km 지역 황해도 남포 남쪽 약 40km 지역 전남 여수 동쪽 약 15km 해역 함경남도 북청 북동쪽 약 30km 지역 전남 흑산도 북서쪽 약 60km 해역 강원 원주 남동쪽 약 15km 지역 경기 용인 남쪽 약 10km 지역 강원 삼척 지역 인천광역시 백령도 북쪽 약 40km 해역 인천광역시 백령도 서북서쪽 약 35km 해역 전남 순천 남서쪽 약 10km 지역 전북 고창 서북서쪽 약 55km 해역 충남 홍성 남서쪽 약 15km 지역 경북 문경 북서쪽 약 15km 지역 경북 포항 북서쪽 약 15km 지역 전남 홍도 북북서쪽 약 40km 해역 전남 홍도 북북서쪽 약 50km 해역 충남 보령 남서쪽 약 35km 해역 경북 고령 북서쪽 약 5km 지역 경남 밀양 남남동쪽 약 10km 지역 전남 순천 남서쪽 약 20km 지역

265 부록 A 한반도의 지진발생자료 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 2003 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M :55: :44: :12: :03: :59: :24: :26: :48: :25: :04: :12: :05: :20: :18: :53: :14: :07: :34: :55: :56: :31: :25: :26: :10: :38: :05: :06: :28: :44: :33: :07: :42: :28: :46: :02: :03: :56: :33: 비 고 경북 경주 동쪽 약 20km 지역 전남 여수시 거문도 북동쪽 약 20km 해역 충남 당진 북서쪽 약 20km 지역 대전광역시 서쪽 약10km 지역 제주 성산 남쪽 약 20km 해역 경북 포항시 동쪽 약 20km 지역 대구광역시 남서쪽 약 10km 지역 인천광역시 백령도 남남서쪽 약 50km 해역 부산 동남동쪽 약 120km 해역 경북 울진 남남동쪽 약 20km 해역 전남 흑산도 북서쪽 약 85km 해역 전남 흑산도 서북서쪽 약 110km 해역 경남 사천 동쪽 약 10km 해안 인천광역시 서쪽 약 120km 해역 전북 부안 서쪽 약 170km 해역 전북 군산 서쪽 약 280km 해역 충남 격렬비열도 서남서쪽 약 40km 해역 전남 흑산도 북북서쪽 약 60km 해역 충남 안면도 약 10km 해역 충남 금산 북서쪽 약 20km 지역 충남 금산 북서쪽 약 20km 지역 충남 금산 북서쪽 약 20km 지역 충북 보은 남동쪽 약 10km 지역 인천광역시 백령도 서남서쪽 약 80km 해역 전남 홍도 북서쪽 약 50km 해역 경북 영덕 북동쪽 약 20km 해역 경북 의성 남쪽 약 15km 지역 경북 구미 동쪽 약 10km 지역 강원도 속초 북쪽 약 10km 해역 경북 경주 남동쪽 약 10km 지역 인천광역시 백령도 남쪽 약 40km 해역 인천광역시 백령도 서북서쪽 약 15km 해역 경북 김천 남서쪽 약 20km 지역 전남 영광 동쪽 약 10km 지역 제주도 성산포 동북동쪽 약 40km 해역 경북 경주 동쪽 약 20km 지역 경북 경주 북쪽 10km 지역 인천광역시 백령도 남서쪽 약 60km 해역

266 부록 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 2004 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M :00: :41: :51: :15: :25: :12: :02: :19: :24: :47: :40: :47: :42: :29: :32: :37: :44: :08: :25: :22: :45: :45: :14: :08: :05: :10: :22: :15: :07: :43: :31: :29: :25: :04: :58: :51: :30: :22: :27: :47: :49: :11: 비 고 제주 남제주군 성산포 동북동쪽 약 65km 해역 제주 서귀포시 남서쪽 약 110km 해역 제주 모슬포 서쪽 약 50km 해역 강원도 동해시 동북동쪽 약 40 km 해역 인천광역시 옹진군 덕적도 남서쪽 약 10km 전남 흑산도 남쪽 약 30km 해역 제주 성산 북동쪽 약 50km 해역 황해도 해주 서쪽 약 30km 지역 경남 합천 남동쪽 약 15km 지역 경남 합천 남동쪽 약 15km 지역 제주 성산 동쪽 약 20km 해역 경기도 광명시 북동쪽 약 5km 지역 인천광역시 북서쪽 약 20km 지역 제주 북제주군 한림 남서쪽 약 10km 지역 전북 전주시 북동쪽 약 15km 지역 대전광역시 북서쪽 약 10km 지역 제주 성산 동쪽 약 30km 해역 황해도 사리원 동쪽 약 20km 지역 강원 정선 남쪽 약 10km 지역 경북 울진 동북동쪽 약 55km 해역 경북 울진 북서쪽 약 10km 지역 경북 울진 남동쪽 약 70km 해역 경북 울진 동쪽 약 80km 해역 평안북도 신의주 남동쪽 약 75km 해역 충남 서산 남서쪽 약 60km 해역 강원도 삼척 동쪽 약 65km 해역 제주 서귀포 남남서쪽 약 120km 해역 제주 성산 동쪽 약 40km 해역 제주 성산 동쪽 약 40km 해역 경북 경주 동쪽 약 20km 지역 인천광역시 백령도 남서쪽 약 100km 해역 대구광역시 서남서쪽 약 40km 지역 전남 흑산도 서북서쪽 약 80km 해역 평남 평양시 북북동쪽 약 50km 지역 전남 영광군 서북서쪽 약 100km 해역 강원 태백 북서쪽 약 10km 지역 황해도 사리원시 동북동쪽 약 30km 지역 대구광역시 북서쪽 약 10km 지역 경남 산청 동쪽 약 10km 지역 제주 북서쪽 약 70km 해역 평남 남포 서쪽 약 30km 해역 충남 논산 서쪽 약 5km 지역

267 부록 A 한반도의 지진발생자료 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 2005 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M :58: :00: :02: :47: :10: :52: :02: :00: :22: :51: :18: :11: :58: :33: :06: :01: :25: :18: :31: :37: :07: :14: :49: :07: :22: :27: :37: :04: :13: :15: :32: :39: :56: :18: :16: :27: :48: 비 고 전남 보성군 동쪽 약 16km 지역 전남 여수시 남남서쪽 약 9km 지역 충북 보은군 북북동쪽 약 11km 지역 인천광역시 백령도 서북서쪽 약 80km 해역 강원 영월군 동쪽 약 19km 지역 경북 김천시 남남동쪽 약 11km 지역 전남 화순군 동남동쪽 약 11km 지역 인천광역시 백령도 동쪽 약 37km 해역 경북 울진군 남동쪽 약 4km 해역 인천광역시 백령도 동쪽 약 25km 해역 울산광역시 북구 동북동쪽 약 6km 지역 충북 음성군 동북동쪽 약 22km 지역 경북 울진 동북동쪽 약 35km 해역 충남 태안군 북동쪽 약 2km 지역 전남 완도군 동남동쪽 약 31km 해역 전남 고흥군 남남동쪽 약 38km 해역 경북 영덕 동북동쪽 약 35km 해역 경남 거제 동남동쪽 약 54km 해역 평양 남서쪽 약 20km 지역 제주도 서귀포시 서남서쪽 약 48km 해역 제주도 서귀포시 서쪽 약 41km 해역 경북 예천군 북북동쪽 약 9km 지역 경북 예천 북북동쪽 약 6km 지역 인천광역시 백령도 남동쪽 약 30km 해역 황해도 해주 북서쪽 약 15km 지역 전남 흑산도 서쪽 약 225km 해역 전남 흑산도 북쪽 약 25km 해역 울산광역시 동쪽 약 70km 해역 인천광역시 덕적도 서쪽 약 60km 해역 제주 성산 북북동쪽 약25km 해역 충남 격렬비열도 남남동쪽 약 20km 해역 제주도 서귀포시 남남서쪽 약 105 km 해역 함경남도 원산시 남남서쪽 약 45 km 지역 전남 영광군 서북서쪽 약 30 km 해역 경북 영덕 동북동쪽 약 60km 해역 제주시 서쪽 약 10 km 해역 강원 고성 북동쪽 약 150 km 해역

268 부록 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 2006 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M :44: :18: :39: :51: :05: :19: :16: :14: :09: :12: :29: :07: :15: :03: :44: :16: :18: :57: :50: :29: :44: :49: :58: :59: :50: :01: :01: :54: :47: :18: :01: :57: :49: :35: :09: :14: :04: :54: :42: :03: :59: :36: :52: :57: :52: :11: :32: :29: :53: :35: 비 고 경북 김천시 남동쪽 2km 지역 경북 울진군 동쪽 약 56km 해역 제주시 서귀포시 서남서쪽 35km 해역 충북 보은군 동쪽 21km 지역 전남 고흥군 남동쪽 38km 해역 황해남도 장연 북쪽 22km 지역 충남 금산군 남남서쪽 10km 지역 제주도 제주시 서쪽 84km 해역 충남 태안군 북서쪽 44km 해역 인천광역시 백령도 남남동쪽 44km 해역 충북 청원군 동쪽 20km 지역 전남 신안군 흑산면 서남서쪽 73km 해역 경남 거제시 남동쪽 27km 해역 경북 포항시 남구 동남동쪽 23km 해역 강원 태백시 서쪽 20km 지역 충남 태안군 서격렬비열도 남서쪽 100km 해역 전남 신안군 흑산면 서북서쪽 111km 해역 경남 거창군 서북서쪽 11km 지역 경남 거창군 북북서쪽 9km 지역 경남 거창군 북북서쪽 8km 지역 충남 서산시 북북서쪽 30km 해역 충남 서천군 북서쪽 6km 지역 경남 남해군 동남동쪽 34km 해역 경북 포항시 북구 북동쪽 23km 해역 경북 울진군 동쪽 49km 해역 경북 울진군 동쪽 58km 해역 경북 울진군 동쪽 46km 해역 경북 울진군 동쪽 59km 해역 경북 울진군 동쪽 58km 해역 경북 울진군 동쪽 46km 해역 경북 울진군 동쪽 58km 해역 경북 울진군 동쪽 57km 해역 경북 울진군 동쪽 62km 해역 경북 울진군 동쪽 59km 해역 전남 신안군 흑산면 서쪽 약 52km 해역 황해도 사리원 동북동쪽 24km지역 전북 순창군 동쪽 9km 지역 전남 영광군 북서쪽 약 38km 해역 강원도 철원군 북쪽 약 12km 지역 대전 유성구 남서쪽 3km 지역 대전 서구 서남서쪽 2km 지역 황해도 해주 동북동쪽 약 27km 지역 충남 태안군 북서쪽 약 42km 해역 제주 남제주군 동쪽 65km해역 충북 옥천군 동남동쪽 11 km 지역 경남 거창군 북북서쪽 약 9km 지역 황해도 사리원 동북동쪽 31km 지역 대전 유성구 서쪽 11km 지역 강원 정선군 동남동쪽 14 km 지역 강원 영월군 동쪽 20km 지역

269 부록 A 한반도의 지진발생자료 부표 한반도의 지진발생자료 ( ) (계속) 년도 2007 발 생 일 시 발 생 위 치 규 모 월-일 시-분-초 위도 경도 M :55: :32: :06: :59: :13: :36: :08: :56: :02: :24: :16: :50: :12: :09: :52: :39: :37: :49: :01: :28: :01: :51: :59: :53: :56: :22: :51: :24: :24: :36: :16: :47: :30: :18: :35: :31: :56: :06: :47: 비 고 전남 영암군 서쪽 20km 지역 경북 예천군 남서쪽 5km 지역 경북 영덕군 동쪽 18km 해역 강원 동해시 서남서쪽 15km 지역 경북 영덕군 동쪽 24km 해역 북한 평양 남쪽 13km 지역 전남 영광군 북서쪽 61km 해역 경북 영덕군 동쪽 16km 해역 경북 영덕군 북동쪽 16km 해역 경북 영덕군 북동쪽 7km 지역 경북 영덕군 동쪽 29km 해역 경북 영덕군 동북동쪽 11km 해역 북한 황해북도 송림 남쪽 5km 지역 충남 태안군 서격렬비열도 남남동쪽 71km 충북 영동군 남남서쪽 14km 지역 강원 정선군 남동쪽 20km 지역 북한 강원 원산 서쪽 67km 지역 충남 당진군 동남동쪽 3km 지역 강원 태백시 남남동쪽 8km 지역 강원 삼척시 동남동쪽 44km 해역 울산 동구 동쪽 82km 해역 경남 마산시 북쪽 3km 지역 충남 태안군 서격렬비열도 서남서쪽 63km 경북 영양군 서남서쪽 14Km 지역 경북 경주시 남쪽 8km 지역 경북 김천시 남남서쪽 18km 지역 울산 동구 동쪽 55km 해역 충북 보은군 북동쪽 13km 지역 충북 영동군 동남동쪽 8km 지역 충남 당진군 서북서쪽 12km 해역 황해북도 사리원 (서울 북서쪽 166km지역) 북한 황해남도 안악 북동쪽 15km 지역 경북 김천시 서북서쪽 14km 지역 강원 태백시 서북서쪽 16km 지역 부산 기장군 동남동쪽 22km 해역 북한 황해도 안악 북동쪽 13km 지역 강원 평창군 도암면-진부면 경계지역 강원 정선군 북북서쪽 24km 지역 북한 강원 원산 동쪽 61km 해역

270 부록 B 수계소화설비의 내진치침(미국사례) 수계소화설비의 내진설계지침 Earthquake Protection for Water-Based Fire Protection Systems 1.0 적용범위 기 본 방 향 본 지침은 수계소화설비의 내진지침을 제공한다. 본 지침은 자료표 1-2(지진)에 나타난 것과 같이 FM Global 50년에서 500년 지진지역에 위치하는 것에 적용되어야 한다. 본 지침은 소화 수 기반 설비 및 살수 장치 그리고 기타 유형의 내진장치의 가이드라인에 대한 유용성 증진을 제공하기 위하여 개정되었다. 또한 여기에 포함되는 지침서는 GM Global 자료표, 특별히 NFPA 기준, 그리고 기타 여러 내진 규정으로 대신할 수 있다. 1.1 용어정리 본 지짐에서 사용하고 있는 용어는 다음과 같다. 오버헤드스프링클러(Overhead sprinkler system) : 두상 살수 방식의 스프링클러 설비 교차배관(Crossmain) : 직접 또는 수직배관을 통하여 가지배관에 급수하는 배관 급수배관(Feedmain) : 소화수를 인입시켜주는 배관 가요관(Flexible pipe) : 배관의 방향을 자유로이 바꿀 수 있게 굴곡 자재인 것이 특 징인 금속관, 고무관, 호스 등 가요성 커플링(Flexible coupling) : 축 이음의 일종으로 연결부에 고무, 가중과 같 은 탄성체를 이용해서 양축을 연결하는 이음 또는 이음부 루푸형 배관(Looped system) : 교차배관(Crossmain)이 서로 연결되어 스프링클러 작동시 두방향 이상으로 급수가 공급되지만 가지관은 연결되지 않음

271 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 격자형 배관(Gridded system) : 평행 교차배관이 다중 가지관에 연결되며, 가지관이 열결되어 스프링클러 작동시 가지관의 양끝으로 물이 공급되며 다른 가지관은 물 이송 을 보조하는 배관 내진브레이스(Sway bracing) : 배관을 지지하는 기구로써 일정 부분의 상하 좌우 이 동 및 회전이 가능하여 유연성을 부여한 브레이스 다지관(Manifold) : 하나의 배관을 여러 갈래의 배관으로 분산하거나, 또는 여러 갈 래의 배관을 하나의 배관으로 합치고, 혹은 여러 가능한 용도 중 어느 한 배관에 유체 를 보내기 위한 목적으로 하는 주배관 시스템의 부속 시스템 분기관(Branch Line) : 단면 2차 반경(Radius of gyration of area, r) : 어떤 도형의 도심을 지나는 축에 관한 단면 2차 모멘트를 단면적으로 나눈 것의 평방근 값을 그 축에 관한 단면 2차 반 경이라 하며 회전 반경이라고도 함. r= In /A 조임쇠(Fastener) : 배관이나 브레이스를 구조물 또는 다른배관에 부착하는 장치 래그 스크류(lag screw) : 목재용 스크류의 한 종류로 머리 모양이 육각 또는 사각형 의 형상을 갖는 것으로 육각머리 목재용 스크류(Hexagon head wood screw)라고도 함. 가요배관(Armover) : 유연성을 가져 굽히거나 절곡할 구 있는 배관 중이층(Mezzanine) : 층과 층 사이의 중산에 설치된 중 2층. 아래층보다 바닥 면적 이 좁고 천장 높이가 낮음 2.0 손상방지 규정 기 본 방 향 본 장은 1)구조물과 배관 또는 설비사이의 제어되지 않는 이동을 최소화하기 위한 브레이스 배 관 또는 설비의 제공, 2) 배관 설비나 설비 부분 사이에 사로 다른 이동이 예상되는 경우 배관 설비나 기타 다른 설비의 유연성을 제공하는 방안, 3) 배관이나 설비, 구조부재, 벽, 바닥, 기 타 다른 구조부재에 충격으로 부터의 잠재적인 손상을 최소화 하는 방안 제공, 4) 잠재적인 활 동(Sliding)이나 전도(Overturning)를 최소화할 수 있는 앵커를 제공하는 방안, 5) 구조제로부 터 탈락 위험성을 최소화하기 위한 각종 종류의 행거 및 내진브레이스에 대한 위치 및 부착방 법, 6) 배관 파손을 최소화하기 위한 적절한 배관의 종류 및 결합방법, 7) 실무에 있어 적절한 설계 및 설치 등을 포함한 방재설비의 계획 및 계산, 설계의 검증 방법을 제공하고 있다

272 부록 2.1 서론 지진에 의한 변형은 인접한 지상 건물을 통해서, 또는 설비 자체의 관성 운동을 통해 서 소화설비에 전달된다. 이러한 제어되지 않은 지반운동에 대하여, 소화설비가 확실한 앵커(Anchorage), 유연성(Flexibility) 확보, 적절한 내진브레이스(Sway bracing)의 설 치 등과 같은 설비를 적절하게 설치하지 않았을 경우 손상이 발생할 수 있다. 과거의 피해사례를 분석해 보면, 지진에 의한 소방설비 손상의 일반적인 유형은, 필요로 하는 내진브레이스의 결함, 스프링클러나 스프링클러 배관의 파손에 의한 결함, 그리고 이로 인한 소화수의 손실 등을 들 수 있다. 이러한 소화수 손상의 일반적인 원인은 스프링클러 배관이나 스프링클러가 구조부재 또는 근접한 다른 설비의 충격을 받아 발생하거나, 브레이스가 되어 있지 않은 배관 받 침대와 천장 달대 사이의 과도한 이동에 의해 배관 받침판이나 스프링클러의 파괴, 그 리고 허용변위를 초과하는 과 이동에 의하여 스프링클러나 배관 설비가 파괴되기 때문 이다. 또한 소화수의 파손이나, 소화설비의 피해는 직접적인 설비 파손과 더불어 공용 급수설비 피해의 원인이 되기도 한다. 그러므로 지진 시 소화설비가 손상되는 경우 지 진에 부가되어 발생할 가능성이 있는 화재에 대하여 시설물이 직접 노출되거나 인명피 해의 위험이 증가할 수 있다. 이러한 피해사례의 분석으로부터 다음 2개의 명백한 결론을 얻을 수 있다. 1 지진으로부터 잠재된 피해를 감소시키기 위해서는 적절한 내진브레이스, 유연성, 명확한 앵커 등의 설비가 제공되어야 한다. 2 적절한 내진성능을 갖기 위한 전술한 제 구성설비가 생략된 경우는 심각한 지진 피해가 발생하여 소화수의 파손이 발생할 수 있다. 또한 더 큰 손상을 멈추기 위해 폐 쇄를 하는 경우는 소화 설비의 전체의 손상을 가져올 수 있다. 이러한 소화설비의 종류별 규정과 내진에 대한 특별한 규정은 다음과 같은 개념을 가지고 있다. 1 소화설비는 지진 이후에 사용성을 유지할 수 있도록 개선해야 하고, 2 소화설비의 손상으로부터 소화수의 잠재적인 피해를 최소화해야 한다는 것이다. 또한 다음 장에서 다루어지는 여러 종류의 소화설비에 대하여 모든 규정은 지진 시 기 능을 수행할 수 있어야 한다

273 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 본 지침의 전반적인 규정은 다음의 7개항으로 구성되어 있다. 1 부착되는 구조물과 배관 또는 설비 사이의 제어되지 않는 이동을 최소화하기 위 한 브레이스 배관 또는 설비 2 배관 설비나 설비 부분 사이에 서로 다른 이동이 예상되는 경우 배관 설비나, 기 타 설비의 유연성을 제공 3 배관이나 설비, 구조부재, 벽, 바닥, 기타 구조부재에 충격(impact)으로 부터의 잠재적인 손상을 최소화 하는 방안을 제공 4 잠재적인 활동(sliding)이나 전도(overturning)를 최소화할 수 있는 앵커를 제공 5 구조부재로부터 탈락 위험성을 최소화하기 위한 각종 종류의 행거 및 내진브레이 스에 대한 위치 및 부착방법으로 이용 6 배관 파손을 최소화하기 위한 적절한 배관의 종류 및 결합방법으로 이용 7 실무에 있어 적절한 설계 및 설치 등을 포함한 방재설비의 계획 및 계산, 설계의 검증 방법을 제공 2.2 방재 스프링클러 설비, 인랙스프링클러와 소구경 배관 설비를 포함 내진브레이스(Sway Bracing) 일반사항 여기서는 절에 규정된 유연성을 포함한, 부착되는 구조물과 배관 설비 사이의 상이한 이동을 최소화할 수 있는, 스프링클러 설비를 위한 내진브레이스의 부착방법을 제공한다. 가요성 커플링(Flexible coupling)은 필요한 설비 사이의 충분한 유연성을 허용한다. 내진브레이스의 실무설계는 횡방향 지진하중에 기초하고 있다. 사용 가능한 내진브레 이스의 종류, 방향, 그리고 부착방법(스프링클러 배관과 구조물)은 적절한 횡방향 지진 하중과, 스프링클러 배관 자중에 의해 발생하는 수직 힘 성분이나 횡방향 지진하중으로 부터 얻어지는 순 수직 지지력의 분력을 동시에 고려해야 한다

274 부록 수직도관(riser)과 오버헤드스프링클러 배관에 있어서는 2방향과 4방향 내진브레이스 설계가 가능하다. 2방향 브레이스는 배관의 수평축 방향과 관련지어 수직방향과 횡방 향이 된다(그림 (a)~(d)). 횡방향과 수직방향 브레이스는 배관의 재축 방향에 대 하여 각각 수평방향과 수직방향의 서로 다른 이동에 대하여 저항하며, 실용적으로 급수 배관(Feedmain), 교차배관(Crossmain), 그리고 설비 브렌치 라인은 직경 63mm 및 그 이상이 이용된다. 4방향 내진브레이스는 모든 방향에 대하여 상이한 이동에 저항하며 실용적으로 수직 도관에 적용된다. 또한 4방향 내진브레이스는 수평방향 및 수직방향의 브레이스가 겹 치는 곳에 사용하여 두 방향의 설계요구조건을 만족시킬 수 있다 내진브레이스 설계 내진브레이스 설계는 다음의 4단계를 갖는다. 1 단계 1 : 브레이스가 부착될 위치의 구조부재와 스프링클러 배관에 관하여 내진브 레이스의 위치를 계획한다. 2 단계 2 : 각각의 내진브레이스 위치에 대한 내진 설계하중을 계산한다. 3 단계 3 : 횡방향 설계하중 요구조건에 기초하여 적절한 내진브레이스 형태, 부착 앵클, 크기, 최대 길이를 결정한다. 4 단계 4 : 구조물 또는 배관에 부착하는 내진브레이스의 부착방법을 결정한다. 상세한 가이드라인은 다음과 같다. 1 단계 1. 내진브레이스 위치 계획. 내진브레이스 위치에 대한 계획은 다음과 같다. 1. 수직도관 : 4방향 내진브레이스는 모든 스프링클러에 그림 (a, b, c)에 나타난 것과 같이 0.6m의 수직도관(단지관(Single) 또는 다지관(Manifolder) 형태)을 설치해야 한다. 건물의 외부에 설치되는 수직도관은 그림 (a)의 상세 A 또는 B가 이용되며, 이때 브레이스는 구조부재에 부착된다. 여러 인접한 수직도관의 상부에 다지관의 내진 브레이스를 이용하는 것은 매우 주의해서 설계해야 하며 피하는 것이 좋다. 만약 이용 한다면 다지관 상부에 적어도 2개 이상의 수직도관을 이용해야 하며 브레이스는 모든 수직도관이 부담하는 하중으로 설계해야 한다

275 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 그림 (a). 1방향 수직 및 1방향 경사 브레이스를 이용한 횡방향 내진브레이스 그림 (b). 2개의 반대 경사 브레이스를 이용한 횡 방향 내진브레이스

276 부록 그림 (c). 1개의 수직 및 1개의 경사 브레이스를 이용한 직각방향 내진브레이스 그림 (1). 두 개의 경사 브레이스를 이용한 직각방향 내진브레이스

277 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 4방향 내진브레이스 중간부는 최대 12.2m을 초과하지 않아야 한다. 가요성 커플링이 이용될 때에는, 4방향 내진브레이스는 0.6m의 모든 다른 가요성 커플링(내진브레이스 위치 사이에 2개 이하의 가요성 커플링)을 설치해야 한다. 다층 건물에서, 수직도관이 구조상 바닥을 통해서 통과할 때는 4방향 브레이스가 제공되어야 하며, 틈새는 절 당 최소한 25mm를 초과하지 않아야 한다. 2. 수직 급수배관 또는 교차배관 : 4방향 내진브레이스는 1.8m 또는 그 이상의 수직 배관의 상하 양쪽에 설치해야 한다. 각각의 브레이스는 각각 배관 절곡부분에서 0.6m 에 위치해야 한다. (또한, 가요성 커플링을 절과 같이 인접하여 설치해야 한 다). 4방향 내진브레이스의 중간부는 1항에서 규정한 수직도관과 유사하게 설치해야 한 다. 브레이스가 없는 1.8m 미만인 수직배관의 경우에는 가요성 커플링을 수직배관(배관 굴곡부 포함)에 설치할 필요가 없다. 만약 1.8m 미만의 수직배관에 대하여 1개 또는 양쪽 굴곡에 가요성 커플링이 사용된다면, 4방향 브레이스는 가요성 커플링을 갖는 각 각의 굴곡 설비에 설치해야 한다. 3. 수평방향의 전환 : 교차배관이나 급수배관이 1.8m 또는 이상의 인접한 부분에서 방향이 변할 때에는 각각 횡방향과 수직방향의 내진브레이스를 방향이 전환되는 곳에 설치하여야 한다. 방향이 바뀌는 후의 직선 배관은 아래의 4, 5 및 6항의 내진브레이 스가 설치되어야 한다. 이때 방향이 변하는 곳에서의 배관 연결부는 가요성 커플링을 사용해야 하는 것에 유의해야 하며, 방향이 변하는 인접한 배관의 길이에 관계없이, 아 래의 5항에 대한 추가적인 내진브레이스가 설치되어야 한다. 4. 급수배관과 교차배관의 단부: 1.8m의 단부에 횡방향 브레이스를 설치하고, 12.2m 의 단부에 종방향 브레이스를 설치한다. 횡방향 내진브레이스 부착물 대한 구조부재의 위치가 1.8m 떨어지지 못할 때에는, 교차배관이나 급수배관은 횡방향 내진브레이스의 적절한 위치까지 확장해야 한다.(격자형 배관 시스템의 교차배관에 대하여 엘보와 캡, 또는 캡, 플러싱을 위한 교차배관 단부가 필요 할 수 있다는 것에 유의해야 한다) 절의 급수배관과 교차배관에 있어서 내진요소는 각각 시설물 양쪽의 배관 단 부에 고려될 수 있다. 5. 불필요한 가요성 커플링 : 절에 규정된 가요성 커플링보다 많은 커플링 이 급수배관이나 교차배관, 또는 직경 64mm, 길이 6.1m보다 큰 분기관(Branch line)

278 부록 에 설치되어 있을 때에는 아래와 같은 조건에서 추가적인 횡방향 내진브레이스를 설치 해야 한다. a) 내진브레이스 위치 사이의 2개 이하의 가요성 커플링(0.6m 내진브레이스가 우치 한 1개)을 가지며, 직선배관에 0.6m 의 모든 가요성 커플링을 가질 때 b) 수평 배관 방향을 전환할 때 0.6m의 모든 가요성 커플링을 가질 때 6. 직선배관 : 전술한 1항에서 5항의 조건에 따라 내진브레이스가 설치된다면, 내진 브레이스는 횡방향으로 최대 12.2m의 간격, 종방향으로 24.4m의 간격으로 아래의 가 이드라인에 따라 배치할 수 있다. a) 모든 급수배관과, 교차배관, 그리고 직경 64mm, 길이 6.1m보다 큰 분기관에 횡 방향 내진브레이스를 설치해야 한다. 브레이스의 간격은 최대 12.2m이며, 급수배관과 교차배관은 전술한 4항의 배관 양단부에서 1.8m에 횡방향 브레이스를 설치해야 한다. 수직도관 상부의 4방향 내진브레이스는 수직도관 연결부에 급수배관이나 교차배관의 첫 횡방향 브레이스로 산정할 수 있다. 64mm 이상의 분기관에 있어서는 내진브레이스가 필요한데, 첫 번째 횡방향 내진브 레이스는 교차배관 연결부에 분기관으로부터 12.2m보다 크지 않아야 하고 6.1m 보다 좁지 않아야 한다. 분기관 또는 64mm 이상, 6.1m 길이 이하인 브랜치 부분은 횡방향 내진브레이스가 필요치 않다. 그러나 아래 단계 2에 대한 교차배관에 종방향 내진브레 이스에 분포하는 브랜치로부터의 하중이 요구된다. 둘러 겹친 형태(Wraparound)를 포함하여 U형 행거는 교차배관이나 급수배관에 대한 내진브레이스로 이용해서는 안 된다. 둘러 겹친 U형 행거는 다음의 조건을 만족하는 경우에만 분기관의 횡방향 내진브레이스로 이용할 수 있다. - 양 단부가 수직방향으로부터 적어도 30도 굽어진 다리(leg)를 가질 때 - 지진하중을 포함하는 표 (b)에 적절한 직경과 길이일 때 - U형 행거의 둘러 겹친 부분과 분기관 배관의 상부 사이의 공간이 13mm 이상일 때 직경이 102mm 이한인 분기관에 대하여 횡방향 내진브레이스는 다음의 규준에 대하여 로드(Rods)에 의해 개별적으로 보강된 파이프에는 필요치 않다

279 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 주의 : 이 규정은 교차배관이나 급수배관에는 적용되지 않는다. - 분기관의 상부에 부착되어 있는 지지 부재로부터 152mm 미만인 길이를 갖는 모 든 로드 - 분기관 배관과 지지 로드 바닥 사이의의 공간은 13mm 이상이다. b) 모든 급수배관과 교차배관, 그리고 7.6m 길이 이상, 직경 64mm 이상의 분기관 부분에는 종방향 내진브레이스를 설치해야 한다. 교차배관과 급수배관에 인정되는 최대 브레이스 공간 24.4m은 주배관 단부의 12.2m 당 전술한 4항으로 종방향 브레이스를 설치해야 한다. 수직도관 상부에의 4방향 내진브레이스는 수직도관 결합부에 급수배관이나 교차배관 을 부착하기 위한 초기 종방향 브레이스로 산정할 수 있다. 만약 횡방향 브레이스가 교차배관이나 급수배관 접합부에 다른 주배관(직각방향이나 배관 직경이 같거나 작아서 횡브레이스가 다른 주배관에 종방향 브레이스로 이용된 경 우), 그리고 내진브레이스를 위한 설계하중을 아래의 단계 2에서와 같이 횡방향과 종방 향 하중을 모두 포함해야 할 필요성이 있는 경우에는 주의해야 한다. 분기관이 34mm이상일 경우에는 내진브레이스가 필요한데, 교차배관에 인접한 첫 번 째 종방향 내진브레이스 위치는 교차배관에 접합하는 분기관으로부터 m 사이 에 위치해야 한다. 7.6m 길이보다 적은 분기관은 종방향 내진브레이스가 요구되지 않 는다. 분기관에 있어서 종방향 내진브레이스는 교차배관의 횡방향 내진브레이스로 고려 할 수는 없다. 내진브레이스 레이아웃 위치는 일반적으로 내진브레이스가 부착될 구조부재에 요철을 필요로 한다. 2 단계 2. 각 내진브레이스 위치에 대한 요구 지진 설계하중의 계산. 각 내진브레이 스 위치에 대한 요구 설계하중( H )은 지진으로부터 예측되는 횡방향 가속도( G 계수) 곱하기 내진브레이스 위치에 대한 물이 충진되어 있는 배관이 위치하는 지역계수를 고 려한 ( Wp )의 곱으로 계산할 수 있다.(내진브레이스 위치에 대한 지역계수는 여러 브레 이스 위치의 대칭 레이아웃에 기초하여 브레이스 위치에 대한 하중분포의 계산을 포함 한 모든 배관이 포함된다.). 표 (a)는 습식 배관에 대하여 설계하중을 계산하기 위해 이용된 G 계수를 포함한 자중을 나타내고 있다. 이것은 일반적으로 단계 3 및 단

280 부록 계 4에 하중을 계산하고 브레이스 위치를 결정하는데 매우 유용하다. GM Global 50년-500년에 대한 지진 구역은 최소 G 계수 0.5를 이용하거나 또는 각 지역의 구조규준에서 정하고 있는 보다 큰 G 값을 이용할 수 있다. 각 내진브레이스 위치에 대한 설계하중은 브레이스 위치에서의 지역계수를 포함한 배관의 전체 하중과 횡방향 가속도 G 계수를 곱함으로써 얻을 수 있다. 예를 들어 152mm 관경, 길이 24.4m 배관의 전체 무게는 24.2m 338N/m = 8,180 N 이고, G 계 수 0.5를 고려하면, 8,180N 0.5 = 4,090 N이 되어 내진브레이스 위치에서의 요구 횡 방향 설계하중이 된다. 설계하중에 대한 계산은 다음과 같다. 1. 수직도관에서의 4방향 내진브레이스 수직도관의 전체길이와 4방향 수직도관 브레이스의 영향을 받는 영역을 포함한 교차 배관의 길이를 포함한 설계하중을 계산한다. 4방향 수직도관 브레이스는 횡방향과 종 방향 설계하중에 모두 적합하도록 설계되어야 한다. 분기관 브레이스 설계는 두 브레이 스에 대한 전체하중을 포함해야 한다. 2. 횡 2방향 내진브레이스 : a) 급수배관에 대해서는, 브레이스된 급수배관의 길이를 포함한 설계하중을 계산한 다. b) 교차배관에 대해서는, 브레이스된 교차배관의 길이를 포함한 하중과 종방향 내진 브레이스 분기관에 분포되지 않은 분기관 하중을 더하여 계산한다. c) 분기관과 7.6m이상의 길이, 64mm 이상의 관경을 갖는 분기관 부분에 대하여, 첫 번째 횡방향 내진브레이스 위치에서 가장 가까운 교차배관 접합부의 하중분포는 교 차배관과 종방향 브레이스 그리고 첫 번째 횡방향 내진브레이스 위치(아래의 3.b 항)와 같다고 볼 수 있으며, 또는 첫 번째 횡방향 내진브레이스 위치에 대한 전체 분포하중이 된다. 브레이스된 분기관의 길이를 포함하는 추가적인 횡방향 내진브레이스에 대한 설 계하중을 계산한다. d) 급수배관이나 교차배관 접합부의 단부 0.6m이고, 동일 또는 작은 직경의 직각방 향 주배관, 그리고 주배관에 대한 종방향 내진브레이스가 사용되는 횡방향 내진브레이 스의 설계하중은 전체 횡방향, 종방향 하중을 종합하여 계산한다

281 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 3. 종 2방향 내진브레이스 : a) 급수배관에 대해서는, 브레이스된 급수배관의 길이를 포함한 설계하중을 계산한 다. b) 교차배관에 대해서는, 브레이스된 교차배관의 길이를 포함한 하중으로 계산한다. 그러나 전술한 2.c 항에 기술된 분기관 부분의 횡방향 내진브레이스를 제외하고는, 분 기관으로부터의 하중은 포함하지 않는다. c) 직경이 64mm이상을 갖는 격자형 배관의 분기관에 대해서는, 브레이스된 분기관 길이를 포함한 하중을 계산한다. 교차배관과 첫 번째 브레이스 위치 사이의 배관에 대 한 하중은 전술한 2.b에 기술되었던 것처럼 브레이스 위치와 교차배관 횡방향 내진브 레이스 사이에 분포하는 하중과 같다. 표 (a) 수관 배관의 무게 Schedule 40 배관(mm) 무게(N/m) Schedule 10, Lightwall

282 부록 4방향 브레이스가 교차배관이나 급수배관/교차배관의 교차단면에 종방향과 횡방향 브레이스 요구사항을 만족하도록 이용되는 경우에 있어서는 주의해야 한다. 이러한 경 우 종방향 부분은 단지 급수배관이나 교차배관의 하중만을 포함하며, 횡방향 부분은 교 차배관이나 분기관 하중으로 고려된다(만약 분기관이 내진브레이스를 설치하지 않았다 면). 3 단계 3. 적절한 내진브레이스의 형태, 크기 최대 길이의 결정. 내진브레이스는 충 분한 경사 부재(수직에서 적어도 30 각도를 가짐), 또는 경사부재와 수직 분력과 횡방 향 지진하중을 동시에 부담할 수 있는 수직부재로 구성된다. 그림 (a) 및 (b)은 횡방향 내진브레이스에 대한 브레이스 요소를 나타내고 있으며, 그림 (c)와 (d) 는 종방향 내진브레이스를 보여주고 있다. 압축력과 인장력을 동시에 지지하기 위해 이용되는 브레이스에 대해서는, 형태, 크기 및 길이에 있어 좌굴이 발생하지 않도록, 세장비(l/r(길이/단면 2차 반경))가 200을 초 과하지 말아야 한다. 인장부재로만 이용되는 브레이스에 있어서는, 형태 크기 및 길이 는 세장비(l/r)가 300을 초과하지 않아야 한다. 브레이스는 강관, 강관앵클, 강재 로드, 강재 플레이트 등을 이용할 수 있다. 둘러 겹친 형태(Wraparound)를 포함하여 U형 행거는 교차배관이나 급수배관에 대한 횡방향 내진브레이스로 사용해서는 안 된다. 만약 다음과 같은 조건이 성립한다면 둘러 겹친 U-행거를 내진브레이스가 요구되는 분기관의 횡방향 내진브레이스로 이용할 수 있다. a) 양측에 수직에서 적어도 30 의 굽혀진 다리(Leg)를 가지고 있을 때 b) 지진하중을 포함하여 표 (b)의 적절한 길이와 직경을 가질 때 c) 단계 4와 같이 구조물에 적절하게 부착되어 있을 때 d) 둘러 겹친 U행거 부분과 분기관 배관의 상부 사이의 공간이 13mm 이하일 때 표 (b)는 각기 다른 브레이스의 형태와 크기에 대하여 허용할 수 있는 최대 길이를 나타내고 있다. 또한 표에서는 수직으로부터 측정된 브레이스의 각도에 따라 3 단계 다를 영역에 대하여 각 브레이스에 대한 (단계 2에서 결정된) 최대 횡방향 설계하 중 H를 보여준다. 최대 횡방향 설계하중은 l/r = 200, l/r = 100, 그리고 l/r = 300 (인장재에만 사용)을 포함하고 있다. 각각의 브레이스에 대한 선택은 구조물과 브레이

283 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 스 된 배관의 부착 사이에 실질적인 길이에 기초하여, 표로부터 주어지는 최대 길이를 초과해서는 안 된다. 이하에 적용에 대한 가이드라인을 제시한다. 1. 일단 수직, 일단 경사 브레이스를 이용하는 그림 (a) 또는 (c)에 대하여 : 브레이스 A에 대한 수직으로 부터의 각도는 적어도 30 이어야 한다. 브레이스 A는 단계 2에서 계산된 전체 수평 설계하중 H 에 의한 인장력과 압축력을 동시에 부담하도록 크기와 배열이 결정되어야 한다. 브레이스 B는 필요시 브레이스 A와 동일한 크기와 형태를 사용하는 것이 좋으며, 브 레이스 A와 동일한 점에 배관을 연결하면 되고, 이때 추가적인 계산은 필요치 않다. 또는 순 수직 하중에 의해 계산한 것을 기초로 할 수도 있다. 이때 순 수직 하중은 횡 방향 설계하중 H 로부터 분력을 얻을 수 있으며 다음과 같다. V F =(H/tanα)-1/2W P 여기서 V F = 순 수직 하중 H = 단계 2로 부터의 횡방향 설계하중 α = 수직에서의 브레이스 A의 각도 W P = 영역안의 소화수가 충진된 상태(습식) 배관의 무게 만약 VF 가 0 또는 그 이하일 때, 브레이스 A는 필요치 않다. 브레이스 B가 필요한 경우는 다음의 기준을 만족하는 브레이스 A에 대한 배관의 부 착지점으로부터 적어도 152mm 이상에 위치한 행거이다. 이때의 기준은 i) 행거는 수직방향의 합력에 저항할 수 있도록 결정되어야 한다.(이것은 로드 스티 프너나 그 밖의 다른 부재를 이용할 수 있으나 어떤 경우에도 세장비 l/r은 200을 초 과해서는 안 된다) ii) 행거는 하중에 대하여 적절한 크기로 결정된 볼트나, 나사, 또는 콘크리트 앵커 등과 같은 기계적인 부착장치에 의하여 결착되어야 한다. iii) 소화배관 설비에 부착되는 행거는 중심추기고, 배관 상부와 행거 사이가 13mm 이상이어서 과도한 이동이 일어나지 않는다. 2. 그림 (b) 또는 (d)에 대하여 두 개의 서로 다른 방향의 경사 브레이스를 이

284 부록 용하여 인장력과 압축력을 저항하는 경우(l/r = 200 또는 이하) 브레이스 A1 및 A2 에 대한 수직으로 부터의 각도는 적어도 30 이어야 한다. 그림 (b) 또는 (d)에서 모든 브레이스 A1 및 A2 는 단계 2에서 계산된 수평 설계하중 H 의 1/2를 부담하도록 크기와 배열이 결정되어야 한다. 설계하중 H 는 두 개 의 브레이스에 비례적으로 분포한다고 볼 수 있다. 그림 (b)에서와 같이, 만약 브레이스 A1 에 대한 횡방향 지진하중의 비율이 H1 이고, 브레이스 A2 에 전달되는 분호 하중이 H2 라고 한다면 하중의 분포는 다음과 같이 나타낼 수 있다. H 1 =H tanθ 1 /(tanθ 1 +tanθ 2 ) H 2 =H tanθ 2 /(tanθ 1 +tanθ 2 ) 분포되는 하중은 그림 (d)에 나타낸 값과 유사하게 된다. 이러한 내진브레이스의 배치는 수직하중에 대하여 적절한 저항력을 제공할 수 있으 며 이에 대한 추가적인 계산 과정은 필요치 않다. 3. 인장력만을 부담하는 내진브레이스(l/r = 300 또는 이하)에 대해서는 그림 (a) 또는 (c)의 특별한 조건으로 다루면 되며, 이때 설치하는 경사 브레이스( 즉 두 개의 브레이스 "A")는 전술한 1항과 유사하다. 브레이스 A에 대한 수직으로 부터의 각도는 적어도 30 이어야 한다. 그림 (a) 또는 (c)에서 모든 브레이스 A는 단계 2에서 계산된 전체 수평 설계 하중 H 에 의한 인장력을 부담하도록 크기와 배열이 결정되어야 한다. 이때 압축력을 저항가기 위해 요구되는 브레이스는 필요치 않다. 이러한 브레이스의 이용은 구조적 또 는 기타의 물리적 구속조건을 브레이스 부재에 제공하기 위하여 매우 유용하다고 할 수 있다. 브레이스 B는 필요시 브레이스 A의 크기 안에서 변할 수 있으며 이때의 크기 및 형태는 전술한 1항에서의 순 수직 하중( VF )에 기초하여 계산할 수 있다. 4. 구조부재의 예상치 않는 하중에 대하여 배관이 확실히 지지되도록 하는 경우 이러한 부착은 만약 부착 방법과 결속방법이 횡방향 지진하중에 충분히 저항 할 수 있 다면 안전성을 확보했다고 할 수 있다(수직 합력의 고려는 불필요하다). 단계 1의 모든 다른 내진브레이스는 여전히 필요할 수 있다. 표 (b)에 대한 주의사항은 다음과 같다

285 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) (b) 각종 내진브레이스 부재에 대한 최대 수평하중 형태 크기, mm Least Radius of Gyration 최대 길이, m /r = 200 강관(Sched 40) 강관(Sched 10) 앵글(Angles) 로드(Rods) 플레이트(Flats) 최대 횡하중, N 수직방향에 대한 브레이스 각도 30 ~44 45 ~59 60 ~ /r = 100 강관(Sched 40) 강관(Sched 10) 로드(Rods)

286 부록 형태 크기, mm Least Radius of Gyration 최대 길이, m 최대 횡하중, N 수직방향에 대한 브레이스 각도 30 ~44 45 ~59 60 ~90 1/r = 300 강관(Sched 40) 로드(Rods) 배관 : r= r 2 0-r 2 /2 여기서 r 0 = 배관 외측의 회전반경 r 1 = 배관 내측의 회전반경 로드 : r = 로드/2의 회전반경 플레이트 : r=0.29h 여기서 h = 플레이트의 단면의 최소치수 앵글 : 보다 상세한 계산이 요구됨 주의 1 : 여러 각도에 따른 tan α 값 각 도 tanα 각 도 tanα 주의 2 : 세장비(l/r)는 브레이스에 대한 길이/단면 2차반경의 값으로 정의된다. 여 기서 단면 2차 반경, r, 은 여러 단면을 갖는 브레이스에 대하여 다음과 같이 구할 수 있다

287 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 4 단계 4. 구조물 및 배관에 내진브레이스를 부착하는 적절한 방법의 결정. 구조물 이나 배관에 내진브레이스를 적절하게 부착하는 방법은 내진브레이스 시스템에서 가장 중요한 요소가 된다. 모든 내진브레이스 구성요소는 직선상에 위치시켜 편심하중의 작 용을 피해야 한다. 또한 구조물이나 배관에 부착되는 모든 장치는 적극적인 기계적 장 치를 이용하여 육안으로 검증할 수 있어야 한다. 1. 구조물에의 부착. 구조물에의 적절한 부착은 2가지의 기본적인 요구조건을 만족해야 한다. : 1) 구조부재에 내진브레이스가 부착될 때의 실질적인 부착 위치는 지진하중에 저항할 수 있도록 확실하게 설치되어야 하고 검증되어야 하며, 2) 사용되는 조임쇠 (Fastener)는 지진하중에 확실하게 저항할 수 있도록 설치되어야 하며 또한 검증되어 야 한다. a) 구조부재. 구조부재와 내진브레이스에 부착되는 지점에 있어서는 배관설계 시 예 기지 않은 하중에 적절하게 저항하는지에 대한 검증 결과를 설계도서에 제공하여야 한 다. 또한 하중 지지 능력에 대한 의구심이 있을 때에는 언제나 구조해석을 수행하여 설 계의 적절성을 검증해야 한다. b) 조임쇠. 조임쇠 형태는 내진브레이스가 부착되는 구조부재가 목재, 강재, 콘크리 트 등 어떤 재료인가에 따라 결정되며, 또한 브레이스의 종류에 따라서도 결정된다(목 재, 강재, 또는 콘크리트 구조부재의 부착에 대해서는 가이드라인에 따른다.). 구조부 재에의 부착에 사용되는 다양한 형태에도 불구하고 조임쇠 상세는 다음과 같이 3가지 로 구분할 수 있으며, 모든 조임쇠에는 서로 다른 인장력과 전단력을 유발시킨다. 3가지 상세는 상세 A - 구조부재에 부착되는 조임쇠 상세 B - 브레이스 축과 평행한 축을 갖는 구조부재의 측면에 부착되는 조임쇠 상세 C - 브레이스 축과 수직방향의 축을 갖는 구조부재 표면에 부착되는 조임쇠 이러한 3가지 상세의 조임쇠는, 2가지 내진브레이스의 상세(두개의 경사 브레이스 또는 일단 경사와 일단 수직 브레이스)와 결합하여 6가지의 가능한 내진브레이스-조임쇠 상 세를 만들 수 있다. 이러한 6가지의 상세를 그림 (a)에서 (f)에 나타내었다. 그림에서는 또한 전단력과 인장력을 유도하였으며, 이러한 값은 수직방향에 대한 브레 이스의 각도, 조임쇠 상세에 대한 단계 2에서 계산된 횡방향 지진 하중 H 에 의한 것이

288 부록 다.(그림은 횡방향 내진브레이스에 대한 배관에 부착되는 내진브레이스를 보여주고 있 으나, 종방향 내진브레이스 및 부착물은 유사한 방법으로 평가할 수 있다.) 두 개의 인장 및 압축 경사 브레이스를 이용한 내진브레이스 상세(단계 3의 2항)에 대 하여, 두 개의 경사 브레이스가 각각 하중지지능력을 가지고 있음에도 불구하고, 횡방 향 지진하중의 1/2( H/2 )을 각각의 조임쇠에 분포시켜야 한다. 예를 들어, 그림 (a)와 같이, 만약 브레이스 A1 과 이것의 조임쇠가 H 의 60%의 하중을 부담하 면, 브레이스 A2 의 조임쇠는 H 의 40%가 아닌 최소 H 하중의 50%를 부담해야 한다. 하중의 분포 비율은 내진브레이스 부재 자체의 설계에만 이용되며, 이러한 조임쇠의 설 계 시에는 시스템 환경에서 조임쇠 성능을 확실하게 부여하기 위하여 주어진 하중을 각각 독립적으로 적용하도록 한다. 두 개의 경사브레이스가 인장력만을 부담하도록 설계되는 내진브레이스(단계 3, 3항) 에 대해서는, 전체 횡방향 지진하중( H )은 각각의 조임쇠에 분포하는 것으로 보는데, 이러한 이유는 브레이스가 압축력에 저항하지 않는 것으로 가정하기 때문이다. 인장력 만을 부담하는 두 개의 경사 브레이스에 대한 조임쇠의 하중은, 각각의 경사 브레이스 가 모든 횡방향 지진하중( H )를 인장력만으로 부담하는 것으로 가정하기 때문에, 그림 (b), (d), 그리고(f)에 기초하여 결정하여야 한다. 주의 : 그림 (a)에서 (f)는 각각의 그림에서 두 개의 브레이스에 대한 동일 한 조임쇠의 상세만을 보여주고 있다. 만약 2개의 브레이스에 각각 다른 조임쇠 상세 를 가질 경우에는 각각의 조임쇠에 대한 하중 지지 능력은, 각각의 상세에 적합하도록 결정해야 한다. 주의 : 그림 (a)~(f)에서 지진하중 H 는 방향상 지진하중 H 에 대한 전단력 및 인장력의 유도과정에 대한 표시를 위하여,페이지의 좌측 방향에서 발생하는 것으로 표현되어 있다. 실제 지진일 발생할 경우에, 운동은 임의 방향에서 일어날 수 있다. 전 단력과 인장력의 유도는 바뀌지 않지만, 지진하중 H 의 방향은 변할 수 있다. 이것은 내진브레이스 시스템의 성능에 관련된 중요한 개념이 될 수 있다. 지진운동의 방향이 어느 쪽인가에 관계없이, 횡방향과 종방향 내진브레이스의 조합은 횡방향과 수직방향의 합력에 의한 이동에 대하여 적절한 위치와 설계가 이루어지며, 또한 구조물과 조임쇠에 발생하는 전단력과 인장력에 대하여 배관과 구조물에 적절하게 부착되어짐으로써,

289 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 그림 (a). 구조부재의 내측에 두 개의 경사 브레이스-조임쇠 대한 조임쇠 A의 상세 그림 (b). 구조부재의 내측에 일단 경사 일단 수직 브레이스-조임쇠 대한 조임쇠 A의 상세

290 부록 그림 (c). 구조부재의 내측에 두 개의 경사 브레이스-조임쇠 대한 조임쇠 B의 상세 그림 (d). 구조부재의 내측에 일단 경사 일단 수직 브레이스-조임쇠 대한 조임쇠 B의 상세

291 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 그림 (e). 구조부재의 내측에 두 개의 경사 브레이스-조임쇠 대한 조임쇠 C의 상세 그림 (f). 구조부재의 내측에 일단 경사 일단 수직 브레이스-조임쇠 대한 조임쇠 C의 상세

292 부록 그림 (g). 구조물에 내진브레이스의 부착을 위한 특별한 나사식(Threaded) 관 시스템에 잠재적인 손상을 최소화 할 수 있도록 내진브레이스 시스템은 설계된다. 예를 들어, 만약 횡방향 내진브레이스가 남북축에 대하여, 그리고 종방향 내진브레이스가 동 서 축이라면, 북서-남동 축을 갖는 지진 운동은 내진브레이스 시스템에 잠재적인 손상 을 최소화 할 수 있도록 적절한 상호작용이 요구될 것이다. 횡방향이나 종방향 내진브 레이스가 그자체가 아니라면 임의 지진하중에 대하여 축에 관계없이 거동하는 것이 가 능하다고 할 수 있다. 각기 다른 브레이스의 형태나 부착방법은 매우 다양하다. 강재 배관은 조임쇠에 의하 여 강관 홀의 단부에 부착하거나, 그림 (g)에 나타낸 것과 같은 특별한 나사 식(Threaded)을 이용하여 부착할 수 있다. 강재 앵글과 분기관에 힝ㅂㅇ향 내진브레이 스로 이용되는 U-후크는 일반적으로 조임쇠에 인접한 구경을 가지고 있다. 로드와 플 레이트는 길이의 제한 때문에 일반적으로 이용되지는 안지만 만약 구조물에 조임을 위 하여 적절하게 제작한다면 이용될 수 있다. 목재 구조부재에의 부착장치. 내진브레이스는 여러 형태에 대하여(그림 (h) 볼트를 통해서 목재 부재와 연결되어야 한다. 볼트에 의한 부착의 장점은 목재부재의 전체 강도를 이용할 수 있다는 것이다. 이렇게 설치된 부착물은 육안으로 검증될 수 있 어야 한다. 또한 품질관리의 문제점은 종종 이와 연관된 래그 스크류(Lag screws)가 생략되면서 발생하기도 한다. 지붕상세 또는 다른 요인에 의하여 볼트의 관통이 비실용 적일 때 래그 스크류가 이용된다. 이러한 장치를 이용하여 시공할 때는 적절한 성능을 확보하고 있는지에 대한 확인에 매우 주의해야 한다

293 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 그림 (h). 관통볼트를 갖는 목제 보에 있어 내진브레이스의 연결부 상세 이러한 경우에는, 구조부재의 성능과 관련된 하중에 대하여 부착하는 지점을 시스템 설 계도서에 포함시켜야 한다. 어떤 경우에는, 예를 들어 목재 부재가 관련된 하중을 적절 하게 지지하지 못할 만큼 치수가 적을 때에는 구조부재를 보강함으로써 부재가 부담하 는 하중에 적절하도록 조치해야 한다.(이러한 경우에는 구조 해석을 수행하거나, 시스 템 설계 도서에 포함되어 있는 검증자료를 검토해야 함). 표 (d) 및 (e)는 수직방향에 대한 브레이스의 각도와, 상세 구조부재의 관점에서 본 조임쇠(앞에서 정의한)의 상세에 기초하여, 목재의 래그 스크류와 관통볼 트에 대한 최대 횡방향 설계하중을 나타내고 있다. 하중 값은 주어지는 각도 범위로부 터 최악인 경우의 각도에 대한, 작용하는 횡방향 지진하중( H 또는 H/2, 내진브레이스 의 상세에 따른)과 관련하여 이용한다. 다시 말하면, 지진 설계하중 H 나 또는 H/2 는 선택된 조임쇠 크기 및 상세에 대한 표의 값을 초과하지 않아야 한다. 래그 스크류에 대한 하중 값은 최소 8 직경의 목재 관통을 기초로 한 것이다. 그림 (i). 목재에서 래그 스크류와 관통볼트에 대한 치수 및 위치

294 부록 표 (c) 래크 스크류(Lag Screws)의 관경 Lag Screw의 길이, L, mm Shank Hole의 폭 S, mm Lead Hole의 폭* mm 그림 (j). 표 3.2.1(c)에서 이용되는 래그 스크류에 대한 선 천공 크기 주의 : 표 (d) 및 (e)의 모든 값은 National Design Specification for Wood Construction", by American Forest and Paper Association, 1991 Edition의 규준으로부터 유도된 것이다. 또한 래그 스크류와 관통볼트의 적절한 선택은 다음과 같은 가이드라인을 따라야 한 다. 목재 부재의 치수가 89mm이하인 경우에는 관통볼트나 래그 스크류를 이용하지 않 아도 된다. 구조부재의 관점에서 래그 스크류와 관통볼트는 그림 (i)와 같은 치수 및 위치로 해야 한다

295 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 관통볼트에 대한 선 천공(Predrill hole)은 볼트의 직경보다 0.8 또는 1.6mm 크게 한다. 래그 스크류에 대한 선 천공(Predrill hole)은 표 (c)와 그림 (j)에 의한다. 래그 스크류를 설치할 때는 렌치를 이용하여 조여야 하며 해머 등을 이용해서는 안 된다. 강구조 부재에의 부착 장치. 강구조 부재에의 부착 장치는 드릴링을 통한 관통볼트 및 스터드 용접이 매우 유용한 방법이다. 강구조에서 내진브레이스를 부착할 때는 접착 제 방식(powder-driven)의 조임쇠나 C-클램프를 이용해서는 안 된다. 표 (i)는 주어지는 각도 범위로부터 최악인 경우의 각도에 대하여, 작용하는 횡방향 지진하중(내 진브레이스의 상세에 따른 H 또는 H/2 ) 및 구조부재의 관점에서 본 볼트의 상세, 그 리고 강구조 부재에 있어 관통볼트의 최대 하중값을 나타내고 있다. 즉, 지진하중 H 또는 H/2 는 선택된 볼트의 크기 및 상세에 대한 표의 값을 초과하지 않아야 한다. 용접 스터드는 American Welding Society standard D1.1, Structural Welding Code에 근거하여 설치하여야 한다. 스터드의 하중지지 능력은 관련된 지진하중 H 에 대하여 적절해야 한다. 강구조 부재에 있어 기타 형태의 부착물, 예를 들어 C 또는 Z형 중도리(Purlin), 트 러스 또는 장선(joist)은 시스템 설계의 일부분으로써 필요한 하중에 대하여 적절하게 지지할 수 있는 크기 및 설치 위치를 표시해야 하며, 이러한 방법은 시스템의 설계도서 에 포함되어 있어야 한다. 콘크리트 부재에의 부착장치. 구조시스템의 콘크리트 부재에 내진브레이스를 부착하기 위한 조임쇠는 접착제 방식을 이용해서는 안 된다. 이러한 조임쇠는 지진일 발생하는 경우 동적인 하중에 의하여 하중지지 능력을 잃을 가능성이 있기 때문이다. 콘크리트 구조부재에의 내진브레이스 부착은 익스펜션 앵커가 이용될 수 있다. 앵커의 형태, 콘크리트 강도, 그리고 콘크리트 조임쇠의 성능에 관한 동적 실험 등 많은 변수 가 있기 때문에, 본 규준에서 제공하고 있는 앵커의 크기 및 하중지지 능력에 관한 상 세 규정은 실용적이지 않을 수 있다. 다만 다음의 조건을 모두 만족한다면 기성제품의

296 부록 익스펜션 앵커를 사용할 수 있다. a) 익스팬션 앵커는 표 (k)에 나타낸 전단력 및 인장력에 대하여 모두 상기 값 이상의 값을 가지고 있어야 한다. 주의 : 부록 A에 규정되어 있는 익스팬션 앵커는 스프링클러 행거와 같은 크기를 기 반으로 제작되기 때문에 이들의 최소 전단력 및 인장력을 부담하거나 부담할 수 없는 경우도 있다. 또한 앵커의 시방서에 제시되어 있는 최솟값이 동적 실험결과를 통하여 제시된 값이 아닐 수 있음에 유의해야 한다. 또한 현장치기콘크리트에 익스펜션 앵커가 설치될 위치에 인서트가 존재한다면 이러한 인서트의 강도는 익스팬션 앵커에서 제시 하고 있는 값보다 같거나 커야 한다. b) 실제 계산된 전단력과 인장력 사이의 관계와 허용전단력 및 인장력은 다음과 같 은 식이 성립한다. (S ACT /S ALL )+(T ACT /T ALL ) 1.0 여기서 S ACT S ALL T ACT T ALL : 그림 (a)에서 (f)를 이용하여 실제 계산된 전단력 : 허용전단력 : 그림 (a)에서 (f)를 이용하여 실제 계산된 인장력 : 허용인장력 c) 구조부재의 지지능력 및 부착되는 위치에 대한 검증 결과는 시스템 설계도서에 포 함되어야 한다. d) 모든 세부사항은 제조사의 규격과 일치해야 하고, 콘크리트 강도에 대한 임의의 검사 및 요구조건에 대한 증명서를 포함해야 한다. 표 (k) 콘크리트 앵커에 대한 최소 전단력 및 인장력 앵커 크기 mm 전단력 N 인장력 N

297 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 2. 스프링클러에의 부착. 스프링클러 배관에의 연결은 강관 클램프를 이용할 수 있는 데, 와셔와 너트를 이용하여 기계적으로 조임을 할 수 있는 U-볼트, 또는 다른 여러 가지 부착장치가 있다. 파이프링(Pipe ring)은 피하는 것이 좋은데 이것은 결과적으로 조임력을 잃을 가능성이 있기 때문이다. 모든 조임쇠는 관련된 지진하중에 대하여 안전 해야 한다. 또한 배관에 부착되는 장시의 하중 지지 능력에 관한 검증 자료가 시스템 설계도서에 제공되어야 한다. 그림 (k)는 일반적인 브레이스 배관의 부착 장치를 나타낸 것이다. 그림 (k). 배관에 브레이스 부착물의 예

298 부록 관통 볼트 직경, in 볼트길이, in 수직에 대한 브레이스 각도 수직에 대한 브레이스 각도 수직에 대한 브레이스 각도 30~44 45~59 60~90 30~44 45~59 60~90 30~44 45~59 60~ 표 (g) Maximum Horizontal Load for Through Bolts in Wood-Load Perpendicular to Grain, N

299 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 표 (g) Maximum Horizontal Load for Through Bolts in Wood-Load Perpendicular to Grain, N(Cont.) 관통 볼트 직경, in 볼트길이, in 수직에 대한 브레이스 각도 수직에 대한 브레이스 각도 수직에 대한 브레이스 각도 30~44 45~59 60~90 30~44 45~59 60~90 30~44 45~59 60~ 표 (h) Maximum Horizontal Load for Lag Screws in Wood-Load Perpendicular to Grain, N 관통 볼트 직경, in 볼트길이, in 수직에 대한 브레이스 각도 수직에 대한 브레이스 각도 수직에 대한 브레이스 각도 30~44 45~59 60~90 30~44 45~59 60~90 30~44 45~59 60~

300 부록 표 (i) Maximum Horizontal Load for Through Bolts in Steel(Bolt Perpendicular to Mounting surfaces), N 관통 볼트 직경, in 볼트길이, in 수직에 대한 브레이스 각도 수직에 대한 브레이스 각도 수직에 대한 브레이스 각도 30~44 45~59 60~90 30~44 45~59 60~90 30~44 45~59 60~ 유연성 일반사항 본 절은 각각의 입자에서 다른 이동이 발생할 것으로 예측되는, 적절하게 용접된 브 레이스와 용접되지 않은 스프링클러 시스템 사이의 유연성을 확보하기 위한 기법 및 가이드라인을 제공한다. 본 절에서 제시하는 2가지 기법은 : 1) 가요성 커플링을 이용, 2) 지표면 위의 건물에 대한 내진 격리 구획에 있어 스프링클러 설배 배관을 가로지르 는 지진 격리장치를 이용을 들 수 있다. 주의 : 만약 본 절에서 제안하고 있는 것보다 더 많은 가요성 커플링이 설치되면, 배 관의 과 이동을 방지하기 위한 횡방향 배관의 굴곡부 및 직선배관에 추가적으로 0.6m 안의 횡방향 내진브레이스를 설치해야 한다( 절). 내진브레이스의 위치에 두 개 이상의 가요성 커플링이(1개는 내진브레이스의 0.6m 이내) 있기 때문에 이곳에 위치해 야 한다. 수직도관에서 교차배관에 이르기까지 존재하는 용접된 배관시스템에 대하여, 가요성 커플링은 단층의 경우 바닥에서 0.6m 이내에 설치하여야 하고, 다층 수직도관의 경우 에는 절의 2항을 만족시키는 동시에 0.6m이내에 설치하여야 한다. 또한 지진 격리 장치는 해당 절의 건물에 대한 내진 익스펜션조인트 부분의 배관에 필요 하다

301 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 그림 (a). 수직도관에 있어서 가요성 커플링과 4 방향 내진브레이스 상세 용접하지 않은 시스템이나 시스템의 부분에 대해서는 다음의 에서 절의 가이드라인을 적용한다 스프링클러 수직도관 가요성 커플링의 설치 : 1. 수직도관의 각각 상부와 하부 0.6m 이내에 설치한다(그림 (a) 상세 참고). 이것은 건물의 내외측에 위치한 수직도관에 적용된다. 여러 수직도관이 지하층의 주배 관으로부터 하나의 분기관을 통해 연결되어 공급된다면, 각각의 수직도관은 분기관에 연결되는 곳의 상하부에 가요성 커플링을 설치해야 한다. 수평방향 분기 배관은 필요시 적절히 브레이스 된( , 단계 1, 1항) 상부 바닥면과 0.9m이상을 가져야 한다

302 부록 주 수직도관에 수평방향 분기관 연결부와, 바닥에서 수직도관 스터브를 연결하기 위한 주 수직도관 연결부는 플랜지 또는 기타 강접합(rigid connection)하 해야 한다(그림 (b) 의 규준에서 규정할 다층 건물의 수직도관에 대해서는 추가적인 가요성 커 플링이 각 층간 바닥에 필요하다. 이때의 가요성 커플링은 그림 (d)와 같이 바닥으로부터 0.3m 이내에 있어야 한다.(바닥 상부와 하부로부터) 절에 명확하게 제시되지 않은 경우에는, 가요성 커플링을 바닥의 상부 및 하 부 0.3m 이내에 설치해야 한다. 바닥 아래의 가요성 커플링은 어떠한 주 공급 배관이 라도 그 아래에 있어야 한다. 가요성 커플링은 지반으로부터 직접 인입되는 지면의 아래에는 필요치 않다. 그러나 가요성 커플링은 전술한 1항의 규정에서와 같이 지표 바닥의 위에서는 필요하다 m 안 부분 이외의 중간부에 지점에 있어 수직도관을 위한 종방향 구속 그림 (b). 분기되는 수직도관의 배치

303 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 급수배관/교차배관 가요성 커플링의 설치 : 1. 수직배관에 대한 횡방향 구속을 위해 0.6m의 위쪽이나 아래쪽 중간 지점에 설치한 다 m 이상의 길이를 갖는 수직 배관 직선부의 상하 0.6m이내에 설치한 다.( 절 단계 1, 2항에 규정되어 있는 내진브레이스의 근처) 3. 건물의 내진 익스팬션조인트를 가로지르는 배관에 대해서는 절과 같은 내 진 분리장치를 설치해야 한다 절을 통해 규정되어 있는 곳에는 설치할 필요가 없으나, 벽체의 측면에 0.3m 이내에는 가요성 커플링을 설치해야 한다 인랙스프링클러 시스템 다음과 같은 가이드라인을 이용하여 유연성을 확보해야 한다. 주의 : 랙 자체의 배관부분에 대한 유연성 규준은 랙 시스템이 지진 중에 어떻게 이동 할 것인지와 이러한 시스템에 대한 충분한 해석을 하지 않은 것으로 가정하였기 때문 에 규정된 것이다. 이러한 규정을 제공하는 것은 가요성 커플링의 성능을 벗어난 과도 한 이동이나 랙의 파괴에 의하여 충분한 누수를 방지하지 못할지도 모른다. 예를 들어 인랙스프링클러에 있어 다단계를 갖는 랙은 1개의 가요성 커플링이 갖는 내하력을 초 과하는 상이한 이동을 경험할 수도 있다. 1. 수직도관이 스프링클러 수직도관 천정에 직접 부착하거나(그림 (c), 또는 인랙스프링클러 시스템의 수직도관이 지하 배관에 직접 부착하는 두 가지 모두에 대하 여, 각 인랙스프링클러시스템의 수직도관 상단 및 하단의 0.6m 이내에 가요성 커플링 을 설치해야 한다. 2. 수직 배관이나 수직도관의 횡방향 구속을 위하여 중간부의 상부나 하부에 0.6m 이 내의 가요성 커플링을 설치해야 한다(그림 ). 3. 건물의 내진 익스팬션조인트를 가로지르는 배관에 대해서는 절과 같은 내 진 분리장치를 설치해야 한다

304 부록 4. 랙에서 최초 인랙스프링클러 배관 드롭 위에는 0.6m이내에 가요성 커플링을 설치해 야 한다.(그림 ) 5. 오버헤드 배관이나 가요배관(Armover)에 배관드롭의 접합부는 0.6m 이내에 가요성 커플링을 설치해야 한다.(그림 ) 6. 수직배관 드롭에 접합되는 0.6m 이내 인랙스프링클러 배관의 횡방향 부분에 가요성 커플링을 설치해야 한다.(그림 ) 7. 인랙스프링클러에 배관드롭이 설치될 때에는 오버헤드 수평배관 내 가요배관에 연 결해야 하며, 가요배관에는 사용성 커플링이 필요치 않다. 그러나 가요배관의 길이에 관계없이 드롭에서의 0.6m 이내에 수직 이동을 저항하기 위한 형태의 행가가 필요하 다. 그림 (d). 다층 건물에서 바닥을 관통하여 통과하는 수직도관에 대한 가요성 커플링의 배치

305 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 그림 (c). 천정형 스프링클러와 인랙스프링클러/호스에 대한 수직도관의 조합 배치 천정, 중이층(Mezzanine), 통로(Walkway) 등에 아래로 달려있는 배관드롭 가요성 커플링은 다음의 조건에서 설치해야 한다. 1. 한 개 이상의 스프링클러가 설치되고 길이가 0.6m을 초과하는 배관드롭에 대하여 가요배관이나 오버헤드 배관에 연결되는 0.6m 이내. 이때 스프링클러 각각의 배관드롭 에 적용할 필요는 없다. 2. 한 개 이상의 스프링클러가 설치된, 천정, 중이층, 통로등의 아래에 스프링클러 배 관에 연결되는 배관 드롭의 티(Tee)나 엘보(Elbow)의 0.6m 이내 횡방향 부분(그림 ). 3. 한 개 이상의 스프링클러가 설치된, 상이한 이동에 대한 횡방향 구속이 필요한 중간 부의 상부나 하부 0.6m 이내. 4. 배관드롭이 가요배관 내 횡방향 오버헤드 배관에 연결될 때에는, 가요배관에는 가요

306 부록 성 커플링이 필요치 않다. 그러나 가요배관의 길이에 관계없이, 모든 곳에 가요배관이 설치된 한 개 이상의 스프링클러에 0.6m 이내의 배관 드롭에는 행거가 필요하다. 행거 는 가요배관의 길이가 0.6m을 초과하는 경우 단지 한 개의 스프링클러에 공급되는 배 관 드롭의 0.6m 이내에도 필요하다(그림 ). 모든 행거는 수직방향 이동에 대 하여 저항하는 형태를 가져야 한다. 그림 인랙스프링클러에서 배관단부의 배치

307 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 랙/헤드 호스에 대한 배관 가요성 커플링은 다음의 조건에서 설치해야 한다. 1. 수직도관이 스프링클러 수직도관에 직접 부착될 때 인접한 호스 수직배관의 각각 상 부 및 하부 0.6m 이내(그림 (c). 만약 수직도관이 지하 배관과 직접 연결될 때에는, 스프링클러 수직도관의 경우와 마찬가지의 유연성을 확보해 주어야 한다(그림 (a). 2. 건물의 내진 익스팬션조인트를 가로지르는 배관에 대해서는 절과 같은 내 진 분리장치를 설치해야 한다 m 이상의 길이를 갖는 배관 드롭에 대한 횡방향 오버헤드 배관의 0.6m 이내 연 결부 지진분리 장치(Seismic separation assemblies) 건물의 지진 익스펜션 가로지르는(두 건물 사이의 분리장치를 포함) 소화 시스템에 대한 모든 지진분리 장치는 지상에 설치한다. 그림 은 200mm 분리된 100mm 배관에 대한 엘보와 가요성 커플링을 갖는 배관의 적절한 배치를 나타내고 있 다. 다른 배관 크기나 분리 길이를 가질 때는 장치의 크기와 치수가 다를 수 있다. 또 한 적절한 변형성능 등급을 갖는 다른 공학적 방법이 이용될 수 있다 격리(Clearance) 바닥이나 벽으로부터 배관의 격리 벽, 플랫폼, 중이층, 또는 바닥을 통해서 진행되는 배관에 있어 격리는 서로 다른 이동 에 의한 충격에 의해 손상을 받지 않도록 배관을 설치해야 한다. 최소 격리 크기는 배 관 직경이 25-80mm는 25mm, 100mm 이상은 50mm로 한다. 개구부는 모르터 등으 로 실링을 해야 한다. 만약 구획을 통해서 배관이 지나간다면, 그 공간은 무기질계 울 등으로 채워야 한다. 벽의 재료가 Gypsum 보드 등과 같은 깨지기 쉬운 재료로 되어 있을 때는 격리가 필 요치 않으며 이러한 벽은 화재등급이 요구되지 않는다

308 부록 그림 천장, 중이층, 통로등의 하부에 설치되는 스프링클러의 배관드롭 배치 배관과 벽체/구조부재 사이의 격리 적어도 51mm의 격리가 필요한 부분은 다음을 따른다. 1. 벽체/구조부재와 배관 단부의 사이 2. 배관이 벽체/구조부재를 관통하여 지날 때, 벽체와 평행한 상태에서 90도 구부러지 는 곳에서, 벽체와 평행한 배관 사이 3. 배관이 벽체/구조부재를 관통하여 지날 때, 벽체와 배관에 부착된 플랜지, 채움재

309 부록 B 수계소화설비의 내진지침(미국사례) 또는 기타 다른 장치의 사이 앵커 부착(Anchorage) 일반사항 인랙스프링클러를 갖는 랙크식 창고에는, 천장에 스프링클러를 달 수 있는 앵커가 필요 하다. 다른 항은 충격에 의해 소화설비 배관이 손상에 놓여 있다면 앵커를 설치해야 한 다 인랙스프링클러를 갖는 랙크식 창고 설계규준서는 랙 앵커와 랙 설계에 대하여, 지진구역에 대한 UBC 규준 또는 다른 내 진 설계 규준을 만족하는 것을 검증/확인해야 한다. 이러한 검증이 없을 때에는, 내진 해석을 수행하여 해석결과에 의한 규정이 반영될 수 있도록 해야 한다. 바닥에 랙의 볼 트 접합, 랙 사이의 교차 브레이스, 기타 여러 기술은 필요시 도입해야 한다. 그림 Seismic separation assembly for fire protection

310 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여 대지진에 의한 장주기 지진동의 예측 및 기존 건축물의 내진성능과 과제 (2006년도 일본건축학회 대회(관동) 특별조사부분 연구협의회자료, , 일본건축학회, 동해지진 등 거대재해의 대응특별조사 위원회) 1. 격리 방재설비의 내진안전성의 경위와 목적 1.1 건축설비의 내진안전성의 경위와 목적 건축설비의 내진안전성 경위 지상 60m 이하의 건축물에 있어서 건축설비 내진의 안전성에 있어서는 1978년 미야 기현( 宮 城 縣 )지진의 건축설비 등의 피해를 교훈으로 부터, 건축설비내진설계 시공지침 1982년 판 (일본건축센터 출간)에서, 건설성 주택국 지도과감수에 의해 행정지도서로 간행되었다. 이 시점에서는 진도 6 정도를 가정하여 허용응력법에 의해 설비기기를 내 진 설계하였으며, 지진 입력값은 바닥응답가속도에 대한 응답배율을 고려한 정적해석방 법보다, 국부진도법에 의해 구하고 있으며, 이러한 방향은 현재에도 동일하다. 1995년 한신아와지( 阪 神 淡 路 ) 대지진 재해에 있어서는, 지역에 따라 진도 7의 거대한 지진에 의해 건축 구조물, 건축비구조체 및 건축설비(여기서는 특히 도시 인프라 시설) 에 많은 피해가 발생하였다. 피해 상황을 교훈으로 내진조치에 대한 개선을 통하여, 건축설비 내진설계 시공지침 1997년)에 개정되었으며, 단위계 등의 소폭의 수정을 가 하여 동 2005년 판 을 수정하였다. 개정된 주요점은 다음과 같다. 1 건축용도(특히 중요한 용도)와 내진성능에 대한 목표정도의 선택 폭을 증가시켰 다.(내진클래스 S) 2 설계용 지진하중에 대한 간략화를 꾀하였다(지진하중을 국부진도법에 의해 계산). 3 배관지지재의 선정에 내진클래스 S(특히 중요한 시설)에 대응하는 내진지지재의 S A 종을 설정하였다

311 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여 4 건축구조의 층간변위각에 제한을 설정하여, 철골조 1/100, 철골철근콘크리트 및 철근콘크리트 1/200으로 대응하였다 방재설비를 포함한 건축설비의 내진안정성 목표 내진안전성의 목표에 있어서는 건축설비내진설계 시공지침 1982년 판 (후에 개정 판 1997년, 2005판의 목표도 동일)에 있어 중 지진동과 대 지진동에 있어서 명시하고 있다. 1 건축물의 내용연수 중에 수차례 조우할 것으로 예상되는 중 지진동(진도 5, 6을 상정)에 대하여 건축설비는 전반적으로 손상이 발생하지 않는다. 또한 지진 후에도 기 기류나 배관종의 점검 확인 이후에 계속해서 운전이 가능하며, 방재설비를 포함한 기능 을 확보할 수 있다. 2 건축물의 내용연수 중에 조우하는 대지진에 대해서는 기기류가 탈락하지만, 이동 이나 전도가 발생하지 않으며, 기능 확보 등의 회복이 가능하여, 인명의 안전이 확보되 며, 이에 수반하는 2차재해 방지가 그 목표라 할 수 있다. 설비 내진의 지침은 지상 60m이하의 건축물을 대상으로 하고 있다. 지상 60m을 초 과하는 초고층 건축물의 건축설비의 안전성에 관한 목표는 현 상태에서 동일하게 취급 할 수 있다고 할 수 있다. 초고층 건축물의 내진안전성은 피난, 라이프라인의 확보, 지 진 이후의 피난생활 방재안전의 확보 등의 문제가 있을 수 있으며, 후에 기술하는 제언 중에 나타나 있듯이, 내진 클래스 B는 A로, 내진클래스 A는 A 및 S로 선정 클래스를 강화할 필요가 있다. 1.2 초고층 집합주택 및 동사무소 건축물의 내진성에 관한 실태 조사 실시설계도서에 의한 실태조사 민간건축물을 포함한 통상의 건축물의 설비 내진안전성을 확보하는 경우, 일본건축센 터에서 간행된 건축설비내진설계 시공지침 2005년 판 에 의하는데, 높이에 있어서는 지상 60m이하를 적용범위로 하고 있다. 공공건축협회에서 발간된 관청시설의 종합내 진계획기준 및 동해설, 1996년 판 에 있어서도 설계용 기준 진도는 지진응답해석에 의해 바닥응답가속도를 얻을 수 있는 경우에는, 바닥응답속도에 의해 산출하며, 나타낼

312 부록 수 없는 경우에는 원칙적으로 국부진도법에 의한다. 라고 되어있다. 초고층(집합주택, 사무소) 건축물의 설비 내진설계에 있어서 행해지고 있는 것을 살 펴보기 위하여, 설계도서의 내진설계시방서 기재에 대하여, 시공되어진 것과 현재 시공 중의 건물을 조사하였다. 조사목적은 다음과 같다. 1 구조설계자에서 최대 바닥 응답 가속도, 최대변형가 등의 자료가 설비의 설계도서 에 기재되어 있는 경우 2 최대바닥응답가속도, 최대 변형각 등이 표시되어 있는 경우, 설계용 진도 값, 설 계용 변형각 등의 취급방법, 이를 이용한 기기 배관류의 지지 고정기재 등의 내진 가도에 의한 영항이 있는가 하는 문제 3 방재설비 관련 설배의 내진안전성에 대한 시방서 상에 설정되어 있는가 하는 문 제 4 초고층 건축물의 거주자에 대한 진동 후 피난생활과 라이프라인을 포함한 설비기 능 확보의 대책이 있는가에 관한 문제 등이다. 여기서는 지상 60m을 초과하는 집합주택이나 사무소 건축물을 대상으로 하였다. 건 축구조 구분은, 일반구조와 면진구조로 하여, 조사 동수는 총 18동으로 하였다. 앙케이 트는 조사표에 의해 이루어 졌으며, 기제에 대헤서는 예를 들어 건설공사에 해당하는 경우에는 설비내진설계 시방서의 회답에 대하여 100%의 내용으로 하였다. 구조특성 : 집합주택 건물에는 면진구조가 6동중 3동, 사무소 건물에는 8동중 1동 이 면진구조로, 나머지 10동은 일반적인 구조로 이루어져 있었다. 초고층 건물에 대한 신뢰성에 있어 구조본체의 내진성의 신뢰감은 강한 것으로 나타났다. 또한 지진발생 상 정에 관한 관심이 매우 높은 것을 알 수 있었다. 내진안전성능 : 건축설비의 내진안전성능에 대한 기재에 있어서 조사 14동중 10동 은 개재가 되어 있었으나, 4동은 기재되어 있지 않았다. 사무소 건물에는 8동중 7동이 기재되어 있었으며, 집합주택의 경우에는 6동중 3동이 기재되어 있었다. 1 사무소건물의 내진대책 예(표 1-1) 조사건물에 있어 설비내진상의 대책에 대한 항목은 다음과 같다. 중요한 설비기기에 있어 방재설비기기, 중앙감시반, 수전류, 특정계단의 공조기, 차단기(수조용), 냉수관의 2중화, 공조기의 백업

313 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여 표 1-1 초고층(집합주택, 사무소) 건축물의 건축설비내진성능조사, 조사 건물의 구조종별, 용도별 (단위 : 동) 구조종별 일반구조 내진성능의 기재상황(복수) 건물종별 고정강도 기능유지 피난대응 대응기록없음 조 사 동 사무소 * 집합주택 ** 면진구조 사무소 *** 집합주택 **** * 건물층수, 25, 26, 37, 42, 47 전 강구조 층간변위 1/80(1동)을 명기, 세입자용 공조에 백업, 피난장소에 아트리움 지정 ** 건물층수, 43(CFT, 콘크리트충전강관 구조), 46(RC) 2동 각 계단 쓰레기처리장에 우수수전 설치, 우수이용 화장실을 배려 *** 건물층수 19(S) 전기실의 침수 2차 대책에 시뮬레이션 대응 **** 건물층수 239RC), 40(SRC), 46(10F에 면진장치, RC) 설치바닥응답속도에 의해 기기강도를 동적 계산 우수정화에 의한 식용급수 지진후의 피난용에 아트리움스페이스 활용, 화장실 활용계획, 잡용급수, 비수조의 이용, 발전설비의 운전계획(일수) 2차피해 방지 대책으로 지하실의 전기실 침수방지대책이 있다. 2 집합주택의 내진대책의 예(표 1-1) 양수조이용과 이동식 정화장치에 의한 식용수 이용, 각 계단의 쓰레기 처리장에의 잡용수전 설치, 중요 실에 룸에어컨을 설치한 사례(중요실)가 있다. 3 바닥응답속도 값(예)(표 1-2, 표 1-3) 일반구조의 건물은 바닥응답가속도의 기재가 10동중 4동이 있었으며, 면진구조의 건 물에는 4동 중 2동에 기재되어 있었다. 건물 리뉴얼을 고려해서도 바닥응답가속도(설계 용 진도)의 설계도서에의 기재가 필요하다고 판단된다. 조사건물에는 바닥응닥가속도값에 있어, 일반 구조물의 기재된 최대값이 550g, 면진 구조에 기재되어 있는 최대값은 450g였다. 건물에 있어서는 1~3층의 바닥이 상층보다 바닥응답속도가 큰 경우가 있었다

314 부록 표 1-2 초고층(집합주택, 사무소) 건축물의 건축설비 기기, 배관류 지지의 지지, 고정 급속물 선정의 대응진도(조사 잉케이트에 의해) (단위 : 진도) 기 기 류 배 관 류 구조종별 일반구조 면진구조 건물종별 사무소 집합주택 사무소 집합주택 내진클래스 층 구별 A B A B A B A B 주로 1.5 주로 주로 최상층, 상층 (2.0) (주로 2.0) (2.0) (1.5) (2.0) (1.5) - (1.0) <1.5,2.0> (주로 1.5) <1.5> <주로1.5> <1.5> <1.5> <1.5> <1.0> 중간층 주로 , , (면진은 상하층 (1.5) (1.0, 1.5) (1.5) (1.0) (1.5) (1.0) - (1.0, 1.5) 공통) <1.0,1.5> <1.0, 1.5> <1.0> <1.0> <1.0> <1.0> <1.0> <0.6> 1층, 지하 0.4, 1.0 주로 , 1.0 주로 (0.6, 1.5) (1.0, 1.5) (1.0) (0.6) (1.0) (1.0) (1.0) (1.0) <주로 <1.0,1.5> <1.0> <1.0> <1.0> <1.0> <1.0> <1.0> 1.0> 최상층, 상층 중간층 (면진은 상하층 (면지 1.0) 공통) 1층, 지하 ( )는 방진기, < >는 수조류 (면진 1.0) (면지 1.0) (면지 1.0) 설비내진의 안전성을 고려하기 위해서는 설계도서에 설비내진을 채용한 바닥응답가 속도를 명시할 필요가 있다. 표 1-3 초고층(집합주택, 사무소) 조사대상건물의 바닥응답가속도 구조종별 일반구조물 면진구조물 용도별 사무소 집합주택 사무소 집합주택 레벨1 레벨2 레벨1 레벨2 레벨1 레벨2 레벨1 레벨2 지상, 상층 중간층 *** (344) * (457) * 488 1층, 지하 조사동수 ** 7(5) 3(1) 1 3(2) * ( )는 하층부의 일반구조 ** ( )내 조사동수에 있어 자료에 기술되지 않은 동수 *** 351gal은 기준 중간층에, 이 건물의 3층만 529 gal이었다. (단위 : gal)

315 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여 표 1-4 초고층(집합주택, 사무소) 건축물의 조사대상건물의 층간변형각 구조종별 일반구조물 면진구조물 용도별 사무소 집합주택 사무소 집합주택 내진클래스 A B A B A B A B 1/263 1/137 1/130 지상, 상층 1/260 1/248 1/174 1/160 1/115 1/200 1/100 1/250 1/263 1/137 1/106 1/205 1/160 중간층 1/260 1/210 1/136 1/200 1/100 1/250 (1/285) * (1/140) * 1층, 지하 1/200 1/100 1/500 1/190 1/328 1/268 1/500 1/160 조사동수 ** 7(5) 3(1) 1 3(2) * ( )는 하층부의 일반구조 ** ( )내 조사동수에 있어 자료에 기술되지 않은 동수 4 층간변형각 값(예) (표1-4) 층간변형각의 기재는 일반구조 10동중 5동, 면진구조 4동중 2동에 있었다. 지상에서 변형각의 값은 1/100~1/264이었으며, 1/100, 1/160으로 제시된 건물도 있었다. 건물 리뉴얼을 고려하여 설계도서에 이러한 값을 기재할 필요가 있다. 5 기기의 내진지지 고정부착물의 강도(예) 표 1-2 지지 고장부착물 강도의 선정조건을 설계도서에 기재한 곳은 14동중 9동이었으며, 구 체적인 기제가 되어 있지 않은 경우에도, 건축설비내진설계 시공지침에 준하도록 기재 되어 있었으며, 포인트는 이로 규정하고 있다고 말할 수 있다. 여기서 지지 고장부착물의 강도를 동적계산에 의해 구한다. 로 명시한 곳에도, 구체적 계수 등은 제시되어 있지 않다. 실제로 국부진도법에 의한 값을 준용하고 있다. 내진클래스 A에서도 B의 설정이 많았다. 구조설계에서 나타난 바닥응답가속도는 최대값을 갖는 것으로 상정될 수 있으나, 동적 계산의 지진파명, 방향, 최대값만으로는 명확하지 않으므로, 표 4-2에 있는 것처럼 진 도0.6, 1.0, 1.5, 2.0과 국부진도법에서 다루고 있는 방법 등을 포함한 안전측으로 설 계하고 있다고 할 수 있다. 6 배관류의 내진지지 고장부착물 강도 (예) 표 1-2 배관류의 내진지지 금속부착물 강도의 선정조건을 설계도서에 기재한 곳은 14동 중 6동

316 부록 (일반구조 10동중 4동, 면진구조 4동중 2동)이 있었다. 여기서 많은 내진클래스 B와 A 에 상당하는 0.6이 많았으며, 내진클래스 S에 상당하는 1.0도 있었다. 1.3 초고층 건축물의 건축설비 내진설계의 현황과 문제점 실태조사에 의하여 건축설계 내진 안전성에 있어서 현황의 실태 분석을 통하여 얻은 관련 문제에 대하여 기술한다. 1 설계도서에 대한 설비 내진 시방서 기재 조사대상 동수는 한정되어 있으나, 초고층 건물의 바닥 응답가속도는 60m이하의 건 물과 비교하여 550gal보다 작지 않았으며, 층간변형각은 1/100정도로 나타났다. 설계 도서에 구조설계에 있어 나타나는 바닥응답가속도와 층간변형각 값을 기재하지 않은 경우가 있어 후일 리뉴얼을 고려하는 경우에 이를 기재할 필요가 있을 것으로 판단된 다. 2 기기나 배관류의 지지 고정 금속철물 강도 선정의 조건 설계도서에의 내진시방서에 기재에서는 금속물의 강도선정 조건은, 내진클래스 A (중요한 기기 배관류)의 값에 대한 채용이 많았다. 또한 면진구조의 경우에도 동일한 실 태를 알 수 있었다. 3 방재설비의 기기 등의 내진시방서 방재설비에 있어 일반기기와 구별되는 것은 14동중 7동이었다. 구별되지 않는 경우 에는 설비내진지침(건축센터 지침)에 준하는 것으로 기재가 다수 있어 명확하지 않은 경우가 많았다. 4 피난생활을 고려한 내진상의 설비 기능 확보 지진이후 설비기능 확보를 설계도서에 개재하는 항목을 표시한다. 자가발전기의 운전, 운전시간, 공랭식에 의한 3일간의 운전이 사무소 건물 2동과 집 합주택 1동에 있었으나, 면진구조물에는 없었다. 상수확보(우수를 정화장치를 통해 공급) 1동 잡용수 확보의 기재 5 2차피해의 방지에 대한 배려

317 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여 지반의 부등침하, 건물의 침수, 건물내부의 누수에 의한 피해, 도시 인프라 재해에 대하여 라이프라인의 정지등이 있는데, 이러한 배려에서는 주전기실, 기계실, 수조실, 감시실 등의 2차피해의 방지대책이 강구되어야 한다. 1.4 초고층 건축물의 건축설비 내진설계의 제언 초고층 건축물의 규모는 거대화 되는 경향이 있다. 지진피해에 대하여 초고층 건축물에 재실 생활하는 사람이 지진 이후에도 지상으로 피난하는 것에는 큰 어려움이 있다. 지 진 이후에의 피난생활이 가능할 수 있도록 건축설비내진의 안전성이 병행된 설비 기능 확보, 라이프라인확보의 조치를 강구하는 것을 전제로 추진할 필요가 있다. 1 초고층 건물의 규모, 생활하는 사람들의 사회성을 고려하기 위해서는 건축설비(방 재설비 포함)의 내진안전성을 목표로 하여, 중고층건물(일반적으로 60m 이하의 건물) 보다 높일 필요가 있다. 2 지진이후의 피난생활의 어려움을 고려하여, 건축설비의 기능 확보를 행하기 위한 규모를 적극적으로 추진할 필요가 있다. 자립성 확보와 병행하여 보급체제를 고려할 필 요가 있다. 3 인명 안전성 및 피난의 안전성을 고려하기 위하여 방재설비 등의 안전성의 레벨 업을 할 필요가 있다. 42차피해의 방지를 충분히 할 수 있는 설비가 필요하다 건축설비의 내진안정성의 필요성 건축설비를 포함한 건물의 기능을 중요시하는 방재시설에는 특히 병원시설, 재해복구 시설, 자치체등, 공적 기관시설, 민간에 있어 회사활동상 요요하다고 판단되는 시설 등 이 있다. 초고층 사무소 건물, 동 집합주택 건물의 경우에 있어서도, 건물내의 사용 용 도는 다양하다고 할 수 있다. 민간의 일반사무소는 명확하지 않으며, 동일한 일반 소시 민 대상의 주택용도 명확하지 않다. 차후에 용도변경의 폭을 고려할 필요가 있다. 1 중요한 설비 시스템(기기 배관류)을 특정하여 중요설비와 일반설비를 명확히 표시 한다

318 부록 2 일반설비도 지진후의 피난생활을 고려하여, 필요한 기능 확보를 행한다. 중요설비 는 지진이후에 있어서도 상당기간 설비기능을 확보한다. 3 중요설비의 종류는, 방재설비, 방법설비, 전화정보통신설비, 전기설비, 급수설비, 배수설비, 공기조화설비 등이 있다. 지진발생 이후의 부분적 피해에 대해서는 응급적, 시급적 대책과 응급수리대책을, 계획성을 갖추도록 한다. 이러한 설비 내진안전성을 목적으로 하는 경우에는 기기 배관류의 내진성능 강화와 함 께 설비 시스템에 있어서의 복수화 또는 이중화, 기종 시스템의 채용, 배관별 루트화, 예비시스템의 준비, 지력별 동기능시설의 확보 등이 있다 건축설비의 기능 확보와 상정 건축설비의 기능 확보에는 설비기기, 배관류의 지지 고정 등의 설비내진 대책상 조치가 필요하다. 설비시스템상의 신뢰성 향상에 대하여, 확실하게 시공되어 질수 있는 조건으 로, 중요설비의 기능 확보가 행해지는 것이 중요하며, 목표로 해야 한다. 도시 인프라의 기능이 파괴되었을 경우를 예상하여 이러한 훈련이 필요하다. 전력의 공급, 전용회선의 경우에는 도시의 경우 약 2~4일 후에 전력의 복구가 예상 된다. 급수의 공급, 급수주관에 큰 피해가 발생하는 경우, 대도시에서는 14~30일 후에는 다수의 지역에 복구가 가능해야 한다. 식료용 응급식품은 3일후에 보급이 기대된다. 도시가스의 공급, 저압관은 3개월 정도, 중압관의 반년 정도에 복구가 기대할 수 있 다. 상기의 저자에 의해 초고층 건축물에 대한 설비기기의 설계용 표준진도(안)를 표 1-5 에 제안하였다. 내진클레스 A 및 S가 있다. 건물의 높이의 영향으로 인하여 건축구조 상 바닥 응답가속도의 증폭을 고려하여 100m이하와 100m을 초과하는 경우로 구분하 여 설계표진 진도를 설정하였다

319 부록 C 초고층 구조물의 소화설비 내진설계 방향에 관하여 표 1-5 초고층(집합주택, 사무소) 건축물을 대상으로 한 건축설비의 설계용 표준진도 (안) (기호 : Hks) 건물높이 구분 지상 60m을 초과, 100m 이하 지상 100m을 초과하는 건물 건물 층수(예) 지상 20층정도~30층정도 지상 30층을 초과하는 층수 내진클래스 내진클래스 S 내진클래스 A 내진클래스 S 내진클래스 A 지상, 상층 중간층 층, 지하 1.0(1.5) 1.0(1.5) 1.0(1.5) 1.0(1.5) 1 상층은 전층수의 30%정도로 한다. 2 내진클래스 S : 중요한 특히 중요한 기기를 대상으로 한다. 내진클래스 A : 일반 및 중요한 기기를 대상으로 한다. 3 건물고유주기의 상정값은 다음과 같다. 수조의 슬로싱 현상으로 발생하는 공진현상에 유의한다. 부표 건물고유주기 (예) (단위 : 초) 지상층수(높이) 10층(40m) 20층(80m) 40층(160m) S조 SRC, RC조

320 찾아보기 (A) ASCE 85 ATC (C) CBC 85 (E) EPRI(전기협회) 110 (F) FEMA 110 (I) IBC 85, 109 (K) KBC , 160 (L) LQ파(Love wave) 13 LR파(Rayleigh wave) 13 (N) NBFU 112 NEHRP 108, 109 NFPA 113 (S) SEAOC 107 SMACNA 111 SMACNA(공조설비협회) 110 SRSS법 92, 98 (U) UBC 85, 107 (ᄀ) 가로배관 64, 122, 135, 174, 201 가선지지 143 가설대 150 가속도 시간이력 88 가스계 소화설비 175 가압송수장치 78 가요성(Flexible) 104 감쇠(Damping) 91 감지기 83 감지헤드 81 강관 파형관 197 강구조(S구조) 124 건물도입부 197 건축구조설계기준 152, 154 건축설비 내진설계 시공지침 85, 123 격내박스 173 경보설비 165 고가수조 64 고베지진 7, 65 고유진동수(Natural frequency) 93 고유치해석(Eigenvalue analysis) 93, 216 공작물 160 관이음장치 122 구조기술사 6 구조지진 14 국가화재방호협회(NFPA) 5, 85, 106 국가화재안전기준(NFSC) 6 국부진도법 124 규모(Magnitude)

321 찾아보기 (ᄂ) 내륙형 지진 71 내진 6 내진검증 시험 104 내진기준 165 내진등급 157, 184 내진브레이스(Sway bracing) 116 내진설계 87, 188, 190 내진설계 기준(안) 181 내진설계(Seismic design) 85 내진설계기준 2, 167 내진설계범주 155 내진성능 182 내진피해조사 42 내풍압 6 노스릿지 지진 45 니가타현 나카고 지진 71 (ᄃ) 단층(fault) 8, 30 단층지진 14 동적응답해석 87 동적해석법 92 등가정적해석법 92, 97 (ᄅ) 라이프라인 50 로마프리에타 지진 42 리히터스케일(Richter scale) 10 (ᄆ) 매달린 배관 174, 208 매설배관 174 면진장치 104 모델링 89 모드중첩법 95 모드해석(Modal analysis) 93 무감지진 15 무리지진 15 미야기현 지진 48 (ᄇ) 바닥응답가속도 123 반응수정계수 160 발화 39 발화율 39 방출구, 81 방파판 214 방호벽 64 방화문 66, 210 방화수조 44, 72, 85 배관 78, 83, 128, 149, 173, 188 배선 84 베니오프대 21 변형에너지 8 복소진동수응답해석 96 본베 83 본진(Main shock) 15 볼조인트 197 볼형 신축 가요관 197 부등침하 182 분리(Separation) 116 분말소화설비 71 붕괴율 41 비구조요소 154 비상전원 82 비틀림 효과 92 비틀림모멘트 92 (ᄉ) 산리쿠해 지진 59 산안드레아스 단층 42 상대변위 156 설계응답스펙트럼

322 찾아보기 설계층응답스펙트럼 100, 215 성능기반설계(PBD) 85 소방법 6 소방법시행규칙 5 소방설비 3, 6, 39, 57, 182, 184 소방시설 165 소방시설의 165 소방활동 41 소화약제 저장조 149 소화용수설비 165 소화전 78, 83 소화활동설비 165 송출배관 75 수계소화설비 50 수직배관 122, 144, 206 수평지진하중 183 수평진도 187 스크류 조인트 45 스테인리스 파형관 197 스페이서 144 스프링클러 42, 53, 66 스프링클러 설비 60 스프링클러 설치기준(NFPA 13) 106 스프링클러 헤드 50, 83, 174, 209 스프링클러설비 79, 173 슬로싱 현상 214 시간이력해석법 92, 95 시행규칙 6 시행령 6 신축이음부 64, 106, 129, 199 실린더 81 실체파(body wave) 13 심발지진 14 (ᄋ) 암석권(lithosphere) 8 앵커-볼트84 양산단층 31 여진 60, 71, 74 여진(After shock) 15 연소 40 오방출 175, 212 오방충 방지회로 212 오버헤드 스프링클러114 옥내소화전 42, 66, 75 옥내소화전 설비 78 옥외탱크저장소 6 용기 유콧트 175 용도계수 126 우발 비틀림모멘트 92 울산단층 31 위험물시설 147 위험물저장소 6 유감지진 15 유도등 56, 64, 82 유라시아판 7, 30 유한요소해석 89 응답배율 126 응답배율(표 126 응답스펙트럼 94 응답스펙트럼(Response spectrum) 87 응답스펙트럼해석법 92, 93 응답해석 126 이격(Clearance) 116 익스펜션조인트 64 인공지진 14 일본기상청(JMA) 11 입상배관 47, 174 (ᄌ) 자가발전설비 43, 84 자동화재경보설비 55, 64, 82 자연재해대책법 153 저수조

323 찾아보기 전도(Overturning) 103 전도모멘트 151 전진(Foreshock) 15 정수시설 43 제어반 81 제연구 191, 211 제조소 148 종파(P파) 13 중발지진 14 중요도계수 157, 162 증폭계수 185 지진계 21 지진군 15 지진응답스펙트럼 87 지진재해도 34 지진지역 186 지진하중 127, 155 지진하중계수법 92, 97 직접적분법 96 진도(Intensity) 10 진앙(epicenter) 8 진원(hypocenter) 8, 9 진원시 9 진화 41 집중질량-보요소 모델 90 (ᄎ) 천발지진 14 철골철근콘크리트구조(SRC구조) 124 철근콘크리트구조(RC구조) 124 축전지설비 82 층간변형각 199 층응답스펙트럼(FRS) 99 침하(Settlement) 103 (ᄏ) 커플링 47 커플링(Coupling) 116 쿠시로 지진 52 클로져형 관이음 197 (ᄐ) 탄루단층(TLF) 1 탄루단층계 30 탄성반발설 21 탄성파(Elastic wave) 13 태평양판 7 트레피스(trapeze) 47 특수소화설비 81 (ᄑ) 판구조론 1, 9, 34 펌프 173 포소화설비 66, 175 폴리에틸렌 관 197 표면파(Surface wave) 13, 14 표준지지간격 144 표준진도 126 플렉시블(flexible) 배관 64 피난설비 165 (ᄒ) 하우징패드형 관이음197 함몰지진 14 화산지진 14 화재 37 화재예방조례 6 확률론적 지진재해도34 환태평양 지진대 7, 16 활동(Sliding) 103 활성단층 30 횡파(S파) 13 효고현 남부지진 38, 64 훗가이도 지진

324 주 의 사 항 1. 본보고서는 소방방재청이 시행한 정책연구 사업의 최종연구보고서입니다. 2. 본보고서의 내용을 발표할 때에는 반드시 소방방재청이 시행한 정책연구사업임을 밝혀야 합니다. 3. 국가보안 차원에서 필요하다고 인정되는 내용은 대외적으로 발표 및 공개하여서는 안 됩니다. 본 보고서와 관련하여 문의를 원하시는 분은 아래의 문의처로 연락을 주시기 바랍니다. 문의처 : 소방방재청 소방제도팀 TEL 02) 문의처 : 호 서 대 학 교 TEL 041) 소방방재청 소방시설 내진설계 기준마련 연구 발행일 / 발행처 / 호서대학교 충남 아산시 배방면 세출리 165 TEL : 인쇄처 / 신원기획 OA