면지

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도현 옥
8 years ago
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1 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 강대언 이현호 김종호 02 면진무량판 아파트건물의 진동대 실험 천 영 수 03 초고층 건축물의 내진설계 강 창 훈

2 기 술 기 사 중 국 쓰 촨 성 지 진 피 해 사 례 에 관 하 여 2008 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 On the China SiChuan Earthquake May 12, 2008 강 대 언 * 이 현 호** 김 종 호*** *창민우구조 컨설탄트 부설 건설기술연구소 선임연구원, 공학박사 **동양대학교 건축소방행정학과 교수, 공학박사 ***창민우구조 컨설탄트 대표이사, 건축구조기술사 1. 서 론 지진 위험도가 경시되었던 중국에 경각심을 일으킨 지진이 2008년 5월 12일 14시 28분에 중국 쓰촨성에서 발생하였고, 중국 전역 10여 개 성은 물론 베트남, 태국, 대만, 파키스탄에서도 진동이 감지되었다. 지진의 규모는 대만 중정( 中正 )대 지진연구소에서 발표하길 "원자탄 252개가 한꺼번에 폭발한 것과 맞먹는 충격"이라고 설명했다. 또한 지 진 후 중국의 산업시설 등과 같은 라이프라인이 제대로 활동을 할 수 없었다. 그런 상황을 말해주듯 그림 1의 시계가 지진발생시각에 멈춰 져 더 이상 움직이질 않고 있다 쓰촨성지진 이전에 이 지역은 국내의 경우와 같이 중진지역으로 구분되어 있었으며, 또한 저급의 내 진상세를 가지는 시스템으로 인해 피해가 심각했다고 사료된다. 본 호에서는 2008년 5월 12일 중국에서 발생한 지진피해 사례를 소개함과 동시에 중국의 내진설계현황을 살펴봄으로써 국내의 지진에 대한 경각심을 다시 한 번 되새기고자 한다. 그림 1 중국 쓰촨성 지진후의 시계탑의 전경 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 27

지진의 규모는 대만 중정( 中正 )대 지진연구소에서 발표하길 "원자탄 252개가 한꺼번에 폭발한 것과 맞먹는 충격"이라고 설명했다. 또한 지 진 후 중국의 산업시설 등과 같은 라이프라인이 제대로 활동을 할 수 없었다. 그런 상황을 말해주듯 그림 1의 시계가 지진발생시각에 멈춰 져 더 이상 움직이질 않고 있다.

3 2. 중국의 지진 2.1 지세( 地勢 ) 중국의 지세를 자세히 보면 3단계로 되어 있다. 그림 2는 중국의 지세를 나타낸 것으로 서쪽으로부터 동쪽으로 갈수록 낮아지는 형세를 하고 있다. 제 1단계는 해발 8,000m급의 세계의 지붕이라 불리는 청해, 티벳고원이 융기하여 생성된 평균 해발 4,500m의 고도를 갖는 남서부 지역, 제 2단계는 기련( 祁連 )산맥을 넘는 해발 1,000~ 2,000m의 고원(몽골고원, 황토( 黃土 )고원, 운귀( 雲貴 )고원, 분지(타림( 塔理木 )분지, Junggar분지) 등이 자리 잡고 있는 지역, 제 3단계는 중국을 동서로 가로지르는 대흥 안( 大興安 )령, 태행( 太行 ), 설봉( 雪峰 )산의 연이은 봉우리를 넘어 해발 500~1,000m의 평야(동북( 東北 )평야, 화북( 華北 )평야, 장강중( 長江中 ), 하류( 下流 )평야)와 구릉지대로 구 분된다. 그림 2 중국의 지세 2.2 지각, 판(plate) 중국의 대부분은 유라시아판이 덥고 있으며 히말라야 산맥의 남측, 운귀고원의 서측은 인도판과 접해 있어 판 간의 충돌에 의해 판이 접하고 있는 지역에서는 지진이 빈번히 일 어나고 있다. 표 1은 중국 동부 및 서부의 지각구조를 비교한 것으로 동부에서는 화북지구를 빼고 지각변동은 비교적 안정되어 있다. 한편, 판의 활동, 지각활동은 높은 산맥에 집중하여 유라시아판 및 인도판의 접점이 있는 서부에서 활발하게 일어나고 있다. 28 S I V i C

등이 자리 잡고 있는 지역, 제 3단계는 중국을 동서로 가로지르는 대흥 안( 大興安 )령, 태행( 太行 ), 설봉( 雪峰 )산의 연이은 봉우리를 넘어 해발 500~1,000m의 평야(동북( 東北 )평야, 화북( 華北 )평야, 장강중( 長江中 ), 하류( 下流 )평야)와 구릉지대로 구 분된다.

4 표 1 중국 동부와 서부의 지각구조의 비교 항 목 중 국 서 부 중 국 동 부 지각의 두께 지각의 안정성 곤륜산( 崑崙山 )에서 남쪽인 티벳자치구가 약 50~70km이며 특히 아노장포강( 雅魯藏布江 ) 은 세계에서 가장 두께운 지역이다. Junggar, 타림분지 등 비교적 두껍고 안정된 지역 이외는 매우 활발하다 동부에서 서부로 약 30~50km 비교적 안정 단 층 밀집하여 분포 비교적 적다. 제3기 후기 이후의 지각변동 활발하게 활동, 지형의 고저차가 심하다. 화북( 華北 )구 이외는 적다. 지형의 고저차는 심하지 않다. 지각 / 지형 곤륜산에서 북쪽은 높은 산맥으로 둘러쌓인 분지, 남쪽은 거의 고원으로 험한 산이 있고 고원의 주변은 협곡으로 되어 있다. 태령( 泰嶺 ) 북쪽은 평원, 고원 이 많으며 그 보다 남쪽은 운 귀고원을 제외하고는 대부분 산지, 구릉, 분지로 되어 있다. 2.3 중국 지진대의 분포 중국은 앞에서도 언급하였듯이 환태평양 지진대 및 유럽 아시아지진대라는 2개의 큰 지진대에 놓여 있으며, 태평양판, 인도판, 필리핀해판으로 둘러싸여 지진에 의한 단층이 활발하게 발생하고 있는 지역에 위치하고 있다. 중국의 지진활동은 빈도가 높으며 진원이 얕고, 지진의 발생이 국가 전체로 넓은 지역에 걸쳐 발생하고 있다는 것이 특징이다. 중 국과학데이터센터가 발표한 것에 의하면 중국의 지진활동은 주로 5개 지구에서 발생하고 있다고 한다. 그림 3은 중국의 주 지진활동 지구를 나타낸 것이다. 그림 3 중국의 주 지진활동 지구 1 대만 및 그 주변해역 지구 2 서남지구(주로 티벳자치구, 사천성( 四川省 )서부 및 운남성( 雲南省 )중서부) 3 서북지구(주로 감숙성하서( 甘肅省河西 ), 청해성( 靑海省 ), 영하( 寧夏 )자치구, 천산( 天山 )남북산기슭) 4 화북지구(주로 태행산양쪽 산기슭, 분위( 汾渭 )하천 골짜기, 음산 연산 대, 산동성 중부 및 유해만) 5 동남연안지구(광동성, 복건성) 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 29

지각 / 지형 곤륜산에서 북쪽은 높은 산맥으로 둘러쌓인 분지, 남쪽은 거의 고원으로 험한 산이 있고 고원의 주변은 협곡으로 되어 있다. 태령( 泰嶺 ) 북쪽은 평원, 고원 이 많으며 그 보다 남쪽은 운 귀고원을 제외하고는 대부분 산지, 구릉, 분지로 되어 있다. 2.

5 1의 대만지구는 환태평양 지진대 위에 위치하며, 2, 3의 서남, 서북지구는 히말라야 -지중해지진대 상에 위치하고 있다. 4의 하북지구에서는 당산대지진, 형대( 邢臺 )지진이 발생하였다. 또한 그림 3에 있어 노란색의 띠 형태가 지진대를 나타내고 있는데 주로 서부 에 집중되어 있으며, 특히 히말라야산맥의 주변, 운남성 주변지역에 밀집하고 있음을 알 수 가 있다. 2.4 중국의 지진발생현황 중국은 세계에서도 지진으로 인한 피해가 막대한 나라 중에 하나이다. 20세기 이후 세 계에서 사망자가 1만명 이상의 지진은 21회 이상 발생하였다. 그 중 중국에서 발생한 지 진은 6회이지만 사망자가 60만 명 이상이 되어 사망자수 만으로는 세계의 반수이상이 중 국에서 발생한 지진에 의한 것이라고 해도 과언이 아니다. 표 2는 최근 100년 동안에 중 국에서 발생한 대지진에 대하여 조사하여 정리한 것이며, 그림 4는 1980년 전 후부터 현 재까지 중국에서 발생한 지진을 규모별로 나타낸 것이다. 그림 4에서와 같이 중국의 경우 규모 6.0이상의 지진은 5년 주기로 발생하고 있다고 사료된다. 표 2 최근 100년 동안 중국에서 발생한 규모 7.0이상의 지진 이 름 시 간 위 치 규 모 피 해 인명수(명) 해원지진 1920년12월16일20시 5분 녕하 해원현 ,000 고랑지진 1927년 5월23일 6시32분 감숙 고랑 ,000 창마지진 1932년12월25일10시 4분 감숙 창마보 ,000 첩계지진 1933년 8월25일15시50분 쓰촨성 무현 첩계진 ,000 제우지진 1950년 8월15일22시 9분 제우현 8.5 4,000 형대지진 1966년 3월 8일/3월22일 하북성 륭요현/녕정현 6.8/7.2 8,064 통해지진 1970년 1월 5일 1시 0분 운남성 통해현 ,621 해성지진 1975년 2월 4일19시36분 료녕성 해성현 7.3 1,328 당산지진 1976년 7월28일 3시42분 하북성 당산시 ,000 란창 경마지진 1988년11월 6일21시 3분 운남성 란창 경마 대만 지지 대지진 1999년 9월21일 1시47분 대만 남투현 지지진 7.3 2,378 쓰촨성 원촨 대지진 2008년 5월12일14시28분 쓰촨성 원촨현 ,000 그림 4 중국의 규모별 지진발생현황 30 S I V i C

그 중 중국에서 발생한 지 진은 6회이지만 사망자가 60만 명 이상이 되어 사망자수 만으로는 세계의 반수이상이 중 국에서 발생한 지진에 의한 것이라고 해도 과언이 아니다. 표 2는 최근 100년 동안에 중 국에서 발생한 대지진에 대하여 조사하여 정리한 것이며, 그림 4는 1980년 전 후부터 현 재까지 중국에서 발생한 지진을 규모별로 나타낸 것이다.

6 2.5 중국의 내진설계기준 중국은 전술한 바와 같이 5,000년 동안 수많은 지진들이 발생하였다. 이러한 지진재해 를 피하기 위해서 중국건설부에서 1964년에 처음으로 지진구 건축내진설계 계획초안 이라는 내진코드를 출판하였다. 그 후 1974년에 이 내진규준을 수정하여 공업 및 민용 건축내진설계 계획(시험)(TJ-74) 이라는 내진코드를 출판하였고, 1976년에는 당산 대지 진 발생으로 중국건설부에서 1974년도 건축내진규준을 수정하여 공업 및 민용 건축내진 설계 계획(TJ-78) 이라는 내진코드를 1978년도에 출판하였다. 1989년도에는 1978년도 내진규준을 전면 수정하여 건축내진설계 계획(GBJ11-89) 라는 내진규준을 출판하였으 며, 1993년도에 1989년도 내진규준을 다시 수정하였고, 최근 2001년도에 1993년도 내진 규준을 수정하여 건축내진설계 계획(GB ) 이라는 내진규준을 출판하여 지금 까지 적용하고 있다. 현재 중국에서 적용되고 있는 내진설계기준(GB ) 1) 에 대해 간략하게 소개한 다. 먼저 GB 에 대한 이해를 돕기 위해 중국에서 채택하고 있는 진도계급분류 에 대해 표 3에 정리하였다. 구분 인간의 감지정도 목 조 수평방향의 지면운동 현상 평균피해지수 m/sec2 m/s Ⅰ 진동을 느끼지 못함 Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ Ⅶ Ⅷ 실내에서 정지하고 있는 극히 일부 가 진동을 감지 실내에서 정지하고 있는 일부분의 사람이 진동을 감지 실내 대부분의 사람, 실외의 일부가 진동을 감지, 자고 이는 사람 대부 분이 눈이 뜰 경우도 있다 실내의 거의 모든 사람, 옥외의 대 부분의 사람이 진동을 감지, 자고 이는 사람 대부분이 눈을 뜬다 대부분의 사람이 서있는 것조차 곤 란하며 일부의 사람은 놀라서 실외 로 뛰쳐나감 대다수의 사람이 놀라 실외로 뛰쳐 나감. 자전거에 탄사람, 승차 중의 사람이 진동을 감지 대부분의 사람이 진동 때문에 걷는 것이 곤란하게 됨 문, 창문이 가볍게 떨린다 문, 창문이 떨린다 창문, 바닥, 천정, 목조의 가구가 흔들리며 떨린다. 모르타르가 떨어진다. 비구조 부재에 약간의 피 해 또는 무피해 비구조부재에 약간의 피해, 간단한 보수를 하지 않아 도 계속 사용가능 비구조부재의 피해와 구조 부재에도 약간의 피해, 보 수해야만 사용가능 - 0~ ~ ~0.50 Ⅸ 움직이면 넘어짊 구조부재에 심각한 피해 0.51~0.70 Ⅹ 자전거에 탄 사람이 전도. 불안정한 장소에 있는 경우에는 전도하며 내 던져 지는 느낌을 감지 표 3 중국의 진도계급분류 대부분 도괴 0.71~ (0.22~0.44) 0.63 (0.45~0.89) 1.25 (0.90~1.77) 2.50 (1.78~3.53) 5.00 (3.54~7.07) (7.08~14.14) Ⅺ - 거의 도괴 0.91~ Ⅻ (0.02~0.04) 0.06 (0.05~0.09) 0.13 (0.10~0.18) 0.25 (0.19~1.35) 0.50 (0.36~0.71) 1.00 (0.72~1.41) 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 31

1989년도에는 1978년도 내진규준을 전면 수정하여 건축내진설계 계획(GBJ11-89) 라는 내진규준을 출판하였으 며, 1993년도에 1989년도 내진규준을 다시 수정하였고, 최근 2001년도에 1993년도 내진 규준을 수정하여 건축내진설계 계획(GB50011-2001) 이라는 내진규준을 출판하여 지금 까지 적용하고 있다.

7 중국의 내진설계기준은 3개의 목표 내진수준이 있으며 2단계의 내진설계절차가 있다. (1) 3단계의 목표 내진수준 1 LEVEL1 : 작은 규모의 지진 시 구조물은 피해를 입지 말아야 한다(통계분석에 따 라 50년에 약 63% 정도의 초과확률). 2 LEVEL2 : 중규모의 지진 시 구조물에 심각한 피해는 발생하지 말아야 하며 보수 보강하여 평상적인 사용 가능(50년에 10%정도의 초과확률) 3 LEVEL3 : 대규모 지진 발생 시 구조물에 심각한 피해는 발생하지만 붕괴되지는 말아야 한다(50년에 약 2~3%의 초과확률). (2) 2단계의 내진설계 1 1단계 : LEVEL1과 2에 따른 강도 검토 2 2단계 : LEVEL3에 따라 비탄성변형 검토 중국의 내진설계기준에도 국내의 내진설계기준(KBC2005)과 마찬가지로 지진력의 산정 에 있어 밑면전단력에 의한 방법, 모드중첩 응답스펙트럼법. 시간이력해석법을 사용가능 하도록 하고 있다. 이하 밑면전단력에 의한 방법에 대해 설명한다. (3) 설계용 지진력의 산정 1) 설계용 가속도 응답스펙트럼 설계용 지진력 산정에 이용하는 가속도 응답스펙트럼은 그림 5와 같이 산정하도록 하 고 있다. max m ax max max max max 그림 5 설계용 가속도 응답스펙트럼 32 S I V i C

(2) 2단계의 내진설계 1 1단계 : LEVEL1과 2에 따른 강도 검토 2 2단계 : LEVEL3에 따라 비탄성변형 검토 중국의 내진설계기준에도 국내의 내진설계기준(KBC2005)과 마찬가지로 지진력의 산정 에 있어 밑면전단력에 의한 방법, 모드중첩 응답스펙트럼법.

8 그림 5에서 =지진영향계수, =지진영향계수 최대값, =직선 하강구역의 하강 경사율 조정계수, =감쇠조정곡선, =감쇠지수, =특성주기, =구조의 고유진동주 기이다. 1 곡선하강구역의 감쇠지수는 아래의 조건에 따라 정해야 한다. (1) 여기서, = 감쇠정수 2 직선 하강구역의 하강경사율 조정계수는 아래의 조건에 따라 정해야 하며, 0(zero) 이하의 경우는 0(zero)으로 한다. (2) 3 감쇠조정계수는 아래의 조건에 따라 정해야 하며, 0.55 이하의 경우는 0.55로 한다. (3) 2) 지진영향계수 건축구조의 지진영향계수는 진도, 지반종별, 내진설계구분, 구조의 고유진동주기 및 감 쇠정수에 따라 정해야 한다. 또한 표 4에 따라 수평지진영향계수의 최대값을 채택해야한 다. 지반의 종별 및 내진설계구분에 따라 표 5와 같이 특성주기를 채택해야 하며, 위의 표 3에서 계급 Ⅷ, Ⅸ와 같이 발생빈도가 적은 지진작용의 계산 시에는 특성주기에 0.05 초를 더해야 한다. 1 주기가 6.0초 이상의 건축구조에 채용하는 지진영향계수에 대해서는 전문적인 검토 가 필요하다. 2 내진방재구획에 입안된 도시에서는 승인받은 지진동입력 파라메터(parameter)의 설 계에 따른 지진영향계수를 채용하여야 한다. 표 4 수평지진영향계수의 최대값( m ax ) 지진의 영향 Ⅵ Ⅶ Ⅷ Ⅸ 발생빈도가 높은 지진 발생빈도가 적은 지진 (0.12) 0.16(0.24) (0.72) 0.90(1.20) 1.40 * 괄호안의 수치는 설계기본가속도가 0.15g 및 0.30g의 경우 각각 적용할 것. 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 33

(3) 2) 지진영향계수 건축구조의 지진영향계수는 진도, 지반종별, 내진설계구분, 구조의 고유진동주기 및 감 쇠정수에 따라 정해야 한다. 또한 표 4에 따라 수평지진영향계수의 최대값을 채택해야한 다.

9 표 5 특성주기(, sec) 지반종별 내진설계구분 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 제 1 군 제 2 군 제 3 군 ) 수평지진력의 계산 각 층 높이 방향의 지진력 분포는 아래의 그림 6과 같이 정한다. 그림 6 높이 방향의 지진력 분포 (4) (5) (6) 여기서, F EK = 수평지진력기준값 G eq F i = 기본 고유진동주기에 대응하는 수평지진영향계수 등가 총중량(1질점계에서는 총중량 대표 값을 채택하고, 다질점 = 에서는 총중량 대표 값의 85%을 채택해야 한다) = 질점 i의 수평지진력 기준값 G, i G j = 질점 i 및 j에 각각 집중한 중량의 대표 값 H, i H j = 질점 i 및 j의 높이 = 최상층에 가해지는 지진작용계수 34 S I V i C

그림 6 높이 방향의 지진력 분포 (4) (5) (6) 여기서, F EK = 수평지진력기준값 G eq F i = 기본 고유진동주기에 대응하는 수평지진영향계수 등가 총중량(1질점계에서는 총중량

10 3. 중국 쓰촨성( 四川省 ) 지진 3.1 지진의 개요 2008년 5월 12일 중국 쓰촨성에서 발생한 지진은 "원자탄 252개가 한꺼번에 폭발한 것과 맞먹는 충격(대만 중정( 中正 )대 지진연구소)"의 규모이며, 중국 전역 10여개 성은 물 론 베트남과 태국, 대만, 파키스탄에서도 진동이 감지되었다. 또한 여진도 그림 7과 같이 한달 정도 계속 진행되었다 2). 중국 쓰촨성 지진의 상세한 내용은 아래와 같다 3). (1) 발생일시 : 2008년 5월 12일 오후 2시 28분(현지 시간) (2) 발생지역 : 쓰촨성의 성도 청두( 成都 )에서 북서쪽으로 92km떨어진 원촨( 汶川 )지역 ( N, E) (3) 지진규모 : 7.9 (중국지진국 8.0) (4) 여진규모 : 총 7,000여 차례. 쓰촨성 일대에서 발생한 규모 4.0이상의 지진 159 차례 (이중 규모5.0과 6.0 이상은 각각 26차례와 4차례) (5) 중국 내 대지진 유사 사례 : 1976년 당산 대지진 (당시 27만 여명 인명피해) 그림 7 중국 쓰촨성 지진의 진앙지 및 여진의 분포 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 35

또한 여진도 그림 7과 같이 한달 정도 계속 진행되었다 2). 중국 쓰촨성 지진의 상세한 내용은 아래와 같다 3).

11 3.2 지진의 원인 미국 지질조사소(USGS)는 이번 쓰촨성 대지진 원인으로 그림 8과 같이 인도판이 북동 쪽의 유라시아판으로 해마다 5cm의 속도로 움직이면서 동부 중앙아시아의 지진대를 형성하 는데 이 지진대 안의 티베트 고원과 단단한 쓰촨 분지 지각이 부딪히면서 지진이 발생했다 고 밝혔다. 티베트 고원은 약 4,500만년 전 인도판과 유라시아판의 충돌로 인해 솟아올랐 으며, 지금도 끊임없이 움직이면서 중국 서부지역의 지질학적 불안정성의 요인으로 작용하 고 있다. 지질학적으로 판과 판의 경계 지역은 지진발생 빈도가 높다. 이번 지진에서 볼 수 있듯이 인도판과 유라시아판의 경계 지역은 강진 발생의 위험이 크다. 인도판의 움직임 이 상대적으로 활발한 것이 이유라고 말할 수가 있겠다. 두 판의 충돌 시 인도판이 맞닿아 있는 유라시아판 아래로 파고들면서 밀어 올리는 과정에서 에너지가 분출돼 지진이 발생하 였다고 한다. 중국, 인도, 파키스탄, 아프가니스탄 등 두 판의 경계 지역 일대에서 강진의 비율이 높은 것도 같은 이유다. 쓰촨성에서는 1933년에 같은 원인으로 강도 7.5 규모의 강진이 발생해 9,300여명이 사망하기도 했었다. 중국은 전술한 바와 같이 국토의 대부분 이 유라시아판 위에 있고 따라서 그 동안 인도판이 가까이에 있는 티베트와 윈난 지방 등 에서 지진이 자주 발생했으며 내륙에서는 주로 단층에 의한 직하형 지진이 발생했었다. 그림 8 중국 쓰촨성 지진의 발생원인 3.3 피해사례 그림 9는 수정진도계(MMI)에 따른 쓰촨성지진의 강도를 나타내고 있으며, 그림 10은 일 본의 長野市松代町 의 정밀 지진관측실의 광역지진계(주기가 짧은 지진파로부터 긴 지진파까 지 관측가능한 지진계)로 관측한 지진파를 나타내고 있다. P파, S파를 관측한 후 주기가 긴 표면파를 관측하고 있다. 그림 9에서도 알 수 있듯이 쓰촨성지진은 등급 Ⅹ에 해당한다 고 보고되고 있다. 이러한 지진의 강도에 의해 지진이 발생한 지역을 중심으로 도로, 전력, 수도, 통신 등 라이프라인이 치명적인 피해를 입었으며, 사망자는 수천 명 정도라고 보도되 었지만 여진의 계속적인 발생과 지진발생 후 비가 와서 그 피해 규모는 더욱 급증하였다. 36 S I V i C

인도판의 움직임 이 상대적으로 활발한 것이 이유라고 말할 수가 있겠다. 두 판의 충돌 시 인도판이 맞닿아 있는 유라시아판 아래로 파고들면서 밀어 올리는 과정에서 에너지가 분출돼 지진이 발생하 였다고 한다. 중국, 인도, 파키스탄, 아프가니스탄 등 두 판의 경계 지역 일대에서 강진의 비율이 높은 것도 같은 이유다.

12 그림 9 수정진도계(MMI)에 따른 쓰촨성지진의 강도 그림 10 長野市松町 의 정밀 지진관측실의 광역지진계로 관측한 지진파 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 37

13 (1) 인명피해(2008년 5월 31일 중국민정부 발표) 1 사망자 : 68,977명 2 실종자 : 17,974명 3 부상자 : 367,854명 (2) 건물피해 : 건물 5백 36만 채 붕괴, 2천100만 채 파손 이하 건물을 중심으로 쓰촨성지진의 피해규모와 그 원인에 대해 설명한다. (1) 학교 및 병원의 피해 많은 학교와 병원이 붕괴되었다. 붕괴된 많은 건물들은 최근의 구조형식으로 거의 1990 년대에 건설되었다. 대부분의 학교와 병원건물은 비보강조적조이거나 연성이 거의 없는 콘크리트구조였다. 또한 비보강조적벽을 내력벽으로 하면서 PC 슬래브-보 시스템의 조합 이 사용되었다. 이러한 시스템은 횡 하중에 대해 매우 취약할 뿐만 아니라 에너지흡수를 전혀 할 수가 없다. 이런 건물들의 횡력에 대한 구조성능은 비보강조적벽에 의존하고 있 다. 만약 벽이 세워진 방향으로 지진이 오는 경우 구조물은 벽으로 횡력을 지지하게 되지 만, 지진이 면외방향으로 오는 경우 그 피해는 상상을 초월하게 될 것이다. 하물며 이 지 역에서는 연약층과 약층을 갖는 건물이 많아 붕괴된 건물이 증가하였다고 사료된다. 또한 비보강조적벽이 기둥을 감싸고 있어 기둥의 길이가 짧아짐으로 인해 파괴가 발생하였다고 사료된다 쓰촨성 지진 이전에 이 지역은 중진지역으로 구분되어 있었음으로 저 내진상세를 가지는 시스템과 약한 상세와 증가된 지진력으로 인해 피해가 더욱 심했던 것으로 사료된 다. 2006년 터키의 이스탄불은 세계은행으로부터 얻은 자금을 바탕으로 학교와 병원건물 에 대해 내진을 강화시키고 있는데, 만약 이 지역이 이런 프로그램을 적용하였더라면 학 교와 병원의 피해는 그렇게 심각하지는 않았을 지도 모른다. 1 Juyuan 중학교 Juyuan에 있는 3층짜리 중학교 건물이다. Juyuan은 단층파괴가 발생한 곳으로부터 약 20km, Chengdu로부터 약 50km정도 떨어진 곳에 위치해 있으며 50,000 이상의 인 구를 가지고 있는 지역이다. 이 Juyuan 중학교는 1,000명의 학생이 다니고 있었으나 이 건물이 붕괴되면서 700명 이상의 사망자가 발생하였다. 이 학교는 PC슬래브를 갖는 비보 강조적벽에 의해 지지되고 있는 연성이 거의 없는 현장타설 콘크리트 보를 갖는 시스템으 로 지어졌다(그림 12 참조). 벽은 모든 비보강조적벽으로 기둥도 없으며, 바닥이 벽에 아 무런 기계적인 연결장치 없이 얹혀있는 상태이다. 그림 11은 그 중학교에 있는 기숙사로 피해는 입었지만 붕괴되지 않은 모습이다. 이 건물도 구조시스템은 학교 건물과 같았지만 지진의 방향으로 전단벽이 많이 있어 지진력 을 흡수하였거나 시공수준이 학교 건물보다 좋았기 때문이라 사료된다. 그림 13은 전단벽 에 균열이 간 상태를 나타낸 것이다. 38 S I V i C

이런 건물들의 횡력에 대한 구조성능은 비보강조적벽에 의존하고 있 다. 만약 벽이 세워진 방향으로 지진이 오는 경우 구조물은 벽으로 횡력을 지지하게 되지 만, 지진이 면외방향으로 오는 경우 그 피해는 상상을 초월하게 될 것이다. 하물며 이 지 역에서는 연약층과 약층을 갖는 건물이 많아 붕괴된 건물이 증가하였다고 사료된다.

14 그림 11 Juyuan 중학교 피해 상황(1) 그림 12 Juyuan 중학교의 피해 상황(2) 그림 13 Juyuan 중학교 피해 상황(3) 2 Xingfu 초등학교 이 학교는 Xingfu 시내에 위치한 4층 규모의 건물로 Xingfu은 Dujiangyan의 자치구 에 있으며, 인구는 300,000명 이상이고, 단층파괴가 발생한 곳은 15km 정도에 위치하고 있다. 이 건물은 완전히 붕괴되었으며, 건물 안에 있었던 600명 중에 300명 이상의 사망 자가 발생하였다. 구조는 Juyuan 중학교와 마찬가지로 무보강 순수 조적벽과 PC슬래브 와 연성이 없는 현장타설 콘크리트 기둥-보로 구성되어 있다. 바닥, 기둥, 벽 등 각 부재 간의 연결 상세는 최소한의 기계적인 장치가 사용되고 있는 것이 고작이다(그림 14, 15, 16 참조). 시공방법은 붕괴된 Juyuan 중학교와 유사한 방법이 사용되었다. 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 39

이 건물은 완전히 붕괴되었으며, 건물 안에 있었던 600명 중에 300명 이상의 사망 자가 발생하였다.

15 그림 14 Xingfu 초등학교 피해 상황(1) 그림 15 Xingfu 초등학교 피해 상황(2) 그림 16 Xingfu 초등학교 피해 상황(3) 3 Xingfu 병원 Xingfu 병원은 앞에서 언급한 바와 같이 붕괴된 Juyuan과 Xingfu 학교들과 같은 구 조시스템으로 1996년에 건설되어졌다. 그림 18, 19와 같이 전단벽에 균열이 가거나 천정 에 타일 등이 떨어지는 피해가 있었다. 40 S I V i C

같이 붕괴된 Juyuan과 Xingfu 학교들과 같은 구 조시스템으로 1996년에 건설되어졌다.

16 그림 17 Xingfu 병원 피해 상황(1) 그림 18 Xingfu 병원 피해 상황(2) 그림 19 Xingfu 병원 피해 상황(3) 4 Hanwang 병원 Hanwang 병원은 Mianzhu의 Hanwang시에 위치한 건물로 1999년에 건설되었다. 그 림 20과 같이 1층은 주차장시설로 연약층을 갖고 있는 구조시스템으로 비보강 조적벽에 의해 지지되는 비연성의 현장타설 콘크리트 기둥-보로 구성되어 있다. 1층 부분이 붕괴되 면서 5층인 건물이 4층으로 보여 지고 있다. 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 41

그 림 20과 같이 1층은 주차장시설로 연약층을 갖고 있는 구조시스템으로 비보강 조적벽에 의해 지지되는 비연성의 현장타설 콘크리트

17 그림 20 Hanwang 병원 피해 상황(1) 그림 21 Hanwang 병원 피해 상황(2) 그림 22 Hanwang 병원 피해 상황(3) (2) 산업시설 지진이 발생한 지역의 산업시설물은 비보강 순수조적시스템이고 비연성 콘크리트 재료 를 사용하고 있으며 설비의 정착부족으로 인해 피해가 광범위하게 발생하였다. 산업시설 물이 피해로 인해 사업이 중단되는 등 경제적인 손실이 확대되었다. 따라서 이런 산업시 설물과 같은 경우는 지진으로부터 더욱 안전해야 하며 긴급 상황에 적절한 대처를 할 수 있도록 설계되어야 할 것이다. 1 Glass 공장 이 Glass 공장은 Mianzhu시 근처에 위치하고 있으며, 1층 규모의 저장용 건물과 생산 용 건물을 포함하고 있다. 굴뚝은 비보강 순수 조적조로 건설되었다. 또한 이 공장 건물 은 경량철골이 사용되어 1996년에 건설되어졌으며, 300명 이상의 근로자가 근무하고 있 다. 높이 50m, 넓이 5.8m의 2개 굴뚝이 피해를 입었다. 굴뚝 최대 높이의 5m가 붕괴되 었다(그림 23, 24참조). 42 S I V i C

따라서 이런 산업시 설물과 같은 경우는 지진으로부터 더욱 안전해야 하며 긴급 상황에 적절한 대처를 할 수 있도록 설계되어야 할 것이다.

18 그림 23 Glass 공장 피해 상황(1) 그림 24 Glass 공장 피해 상황(2) 2 철골제작 플랜트 철골제작 플랜트는 단층파괴한 곳으로부터 40km 정도 떨어진 Mianyang시의 동서쪽 에 위치하고 있다. 이 건물은 경량철골을 사용하여 2003년에 건설되었다. 이 건물은 초 과변위에 의해 창문이 깨진 것 이외에 어떠한 피해도 없었다(그림 25, 26참조). 그림 25 철골제작 플랜트 피해 상황(1) 그림 26 철골제작 플랜트 피해 상황(2) (3) 상업용 건물 많은 상업용 건물은, 특히 1990년대 후반에 지어진 건물은 이번 지진에 적절하게 성 능을 발휘했다고 판단된다. 상업용 건물의 1층은 소매점, 3-7층은 거주시설 및 사무실로 구성되어 있다. 건물의 구조는 비보강 순수 조적조와 콘크리트 모멘트 프레임으로 구성되 어 있다. 모멘트 프레임의 기둥은 공간적으로 배치가 촘촘하고 적절한 강도를 가지고 있 다고 사료된다. 다만 비구조재에 있어서의 피해는 다양하게 발견되었다. 1 Juyuan의 사무실 건물 Juyuan 시내에 위치한 사무실 건물단지는 거의 완성단계에 있었으며, Juyuan 초등학 교와 매우 유사한 구조시스템이다. 하지만 그림 28과 같이 천정설비 부분이 떨어지고 소 수의 균열이 발생되는 등 비구조 부재에 제한적으로 피해가 발생하였다. 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 43

그림 25 철골제작 플랜트 피해 상황(1) 그림 26 철골제작 플랜트 피해 상황(2) (3) 상업용 건물 많은 상업용 건물은, 특히 1990년대 후반에 지어진 건물은 이번 지진에 적절하게 성 능을 발휘했다고 판단된다. 상업용 건물의 1층은 소매점, 3-7층은 거주시설 및 사무실로 구성되어 있다.

19 그림 27 Juyuan의 사무실 피해 상황(1) 그림 28 Juyuan의 사무실 피해 상황(2) 2 주상복합시설 이 건물은 Xingfu에 위치하고 있으며, 5층 규모로 1층은 소매점이고 그 상부층은 거주 시설로 사용되어 왔다. 이 건물은 코너부가 붕괴하였다. 구조시스템은 벽이 비보강 순수 조적조벽이며, PC 바닥판, 연성이 적은 현장타설 콘크리트 기둥-보로 구성되어 있다. 연 약 층인 1층이 파괴로 인해 붕괴되었다(그림 29참조). 그림 29 주상복합시설의 피해 상황 (4) 주거 건물 이번 쓰촨성 지진으로 인해 엄청난 수의 주택이 붕괴되었다. 비보강 조적조이면서 오래 되었기 때문이며, 또한 연약층, 약층을 지녔기 때문에 대부분의 건물이 붕괴되었다. 전통 적인 주택은 비보강 조적벽체와 진흙으로 마감한 목조의 지붕으로 구성되어 있어 이러한 형태의 구조시스템의 횡 저항능력은 매우 적을 것으로 사료된다. 44 S I V i C

연 약 층인 1층이 파괴로 인해 붕괴되었다(그림 29참조). 그림 29 주상복합시설의 피해 상황 (4) 주거 건물 이번 쓰촨성 지진으로 인해 엄청난 수의 주택이 붕괴되었다.

20 1 Mianzhu 북부의 주거 마을 이 지역의 주거는 그림에서 보는 바와 같이 매우 황폐한 피해를 경험하였다. 이 지역에 서는 80% 이상의 건물이 붕괴하였다(그림 30, 31참조). 구조시스템은 전술한 바와 같이 벽돌벽과 목조 지붕으로 구성되어 있었다. 그림 30 Mianzhu 북부의 주거 마을 피해 상황(1) 그림 31 Mianzhu 북부의 주거 마을 피해 상황(2) 2 아파트건물 단지 Hanwang의 중간지역 부근에 위치해 있는 약 8층 정도의 아파트가 단지를 이룬 지역 으로 건물들은 그림 32에서 보는 바와 같이 비보강 조적벽과 콘크리트 슬래브로 구성되 어 있었다. 창문사이의 벽에 많은 대각선 전단 균열이 발생하고 있지만 붕괴는 없었다. 이런 벽돌조 벽이 횡력에 많이 저항하였기 때문에 붕괴까지는 이르지 않은 것으로 사료된다. 하지만 몇몇 오래된 건물 중에는 개구부가 많아 횡력 저항능력이 없어 붕괴된 사례가 있다. 그림 32 아파트건물 단지 피해 상황(1) 그림 33 아파트건물 단지 피해 상황(2) (5) 문화재 쓰촨성은 중국 삼국시대 유비가 이끌었던 촉나라의 영토로 청두 인근 진샤 박물관과 산 싱두이 박물관의 외벽과 소장품의 일부가 피해를 입었다(중국 관영 영자지 차이나 데일리 보도). 그림 34와 35는 명나라 시대 12층 석탑의 지진발생 전과 후의 모습을 나타내고 있다. 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 45

있었다. 창문사이의 벽에 많은 대각선 전단 균열이 발생하고 있지만 붕괴는 없었다. 이런 벽돌조 벽이 횡력에 많이 저항하였기 때문에 붕괴까지는 이르지 않은 것으로 사료된다. 하지만 몇몇 오래된 건물 중에는 개구부가 많아 횡력 저항능력이 없어 붕괴된 사례가 있다.

21 그림 34 명나라 시대 12층 석탑(지진 전) 그림 35 명나라 시대 12층 석탑(지진 후) (6) 도로 및 철도 피해를 입은 지역의 교통수단은 도로와 철도이다. 54,000km 이상의 도로가 피해를 입었다. 지진 후 강우와 여진으로 인해 그 피해는 더욱 심하였던 것으로 보인다. 또한 교 각, 오버패스 그리고 터널의 심각한 파괴는 또 하나의 심각한 사태를 초래하였다. 약 4,500개 이상의 다리와 90개 이상의 터널이 피해를 입었다. 1 교량 지진이 발생한 지역에 있는 교량은 거의 다 파손된 것으로 밝혀졌다. 그림 36은 백화 대교로 총 500m의 교량 본체 중 약 50m가 끊어졌다. 그림 36 백화대교의 피해 상황(1) 그림 37 백화대교의 피해 상황(2) 2 도로 지진이 발생한 지역에서는 70% 이상의 도로가 파손된 것으로 보고되고 있다. 46 S I V i C

22 그림 38 도로 피해 상황(1) 그림 39 도로 피해 상황(2) 4. 결 론 2008년 5월 12일에 중국에서 발생한 쓰촨성지진의 피해사례를 소개함과 동시에 중국 내의 내진설계현황을 살펴보았다. 쓰촨성지진 이전에 이 지역은 국내의 경우와 마찬가지 로 중진지역으로 구분되어 있었고, 이로 인해 저급의 내진상세를 가지는 시스템으로 건설 되어 피해가 심각했음을 알 수가 있었다. 이번 지진 사례에서 보듯이 지진은 지금의 기술력으로는 언제, 어디서, 얼마 만큼의 규 모로 발생하는가에 대하여 예상할 수 없다. 따라서 우리나라도 그와 같은 상황이 발생하 지 않는다고는 누구도 말할 수 없다. 다만 국내의 경우는 1988년부터 건물의 내진설계를 점차 강화하면서 지진에 대한 대비를 해오고 있는 실정이나, 서울시만 해도 주택의 80% 에 해당하는 무보강 순수 조적조를 포함하여 내진설계가 실시 안 된 건물들이 많은 실정 이다. 또한 이런 건물들에 대해서 국내에서는 아무런 보수 보강대책이 마련이 되어 있지 않은 실정이다. 소 잃고 외양간 고친다는 말도 있듯이 이번 지진을 계기로 국내에서도 내진에 대한 대 책에 대해 다시 한번 고려해봄이 어떤가 싶다. 참고문헌 1. Code for seismic design of buildings (GB ). The Ministry of Construction of China 미국지질조사소(USGS), 3. 중국지진국 쓰촨성 원촨대지진 자료 4. 중국지질조사국 지진연구센터 쓰촨성 원촨대지진 자료 기술 중국 쓰촨성 지진피해 사례에 관하여 47

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