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5 발간사 2010년 1월 신년벽두부터 아이티에 발생한 대지진은 수많은 사상자와 막대한 재산피해를 가져온 재앙이었습니다. 오늘도 구호작업이 진행되고 있지만 턱없이 부족한 의료시설, 2차 대지진 발생 가능성, 질병 확산의 우려 등으로 하루하루가 고통 그 자체라고 합니다. 아이 티 대지진은 준비되지 않은 지진재해가 얼마나 심각하고 무서운 것인가를 우리에게 다시 한 번 일깨워 준 사건이었습니다. 과거 우리나라는 지진의 안전지대로 인식되어 건축물에 대한 내진설계를 적용하지 않았습 니다. 하지만 중국ㆍ대만ㆍ일본 등 인접 국가들의 강진피해로 지진에 대한 인식을 새롭게 하는 것은 물론, 건축물에 대한 내진대책의 필요성을 절감할 수밖에 없었습니다. 이에 따라 우리나라는 1988년부터 건축법에 내진설계를 도입하여 그 기준과 대상을 지속 적으로 강화하고 확대하여 왔습니다. 하지만 최근 지진피해 사례에서도 알 수 있듯이 내진 설계 기준이 도입되기 이전에 지어진 건축물과 내진설계가 적용되지 않은 중 소규모 주택들 은 여전히 지진에 매우 취약한 상태라 할 수 있습니다. 이런 문제의 심각성을 인식한 한국토지주택공사는 지진에 대한 이해 와 내진설계의 개 념, 기존 건축물의 내진보강 등과 관련된 내용을 정리하여 소규모 건축물 내진보강 체크 포인트 20 란 책을 발간하게 되었습니다. 이 책은 지진에 대하여 보다 적극적인 대책을 마 련하기 위한 기초 자료를 제공하고자 발간되었습니다. 따라서 내진설계기준 도입 이전에 건 축된 기존 건축물의 리모델링 시 내진보강을 위한 자료로서 조금이나마 도움이 될 것이라고 기대합니다. 지진은 사회전체의 준비태세와 내진설계의 정도에 따라 그 피해 규모가 크나큰 차이가 있 는 것으로 보고되고 있습니다. 이 책을 통해 지진으로부터 소중한 인명과 재산을 보호하는 데 조금이나마 도움이 되기를 기대합니다 LH 사장 이 지 송

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7 차 례 Ⅰ 1 지진이란 무엇인가? 8 2 지진은 왜 발생하는 것일까? 10 3 지진은 아무 곳에서나 발생하는 것인가? 12 4 지진의 크기와 지진요소 14 5 우리나라는 지진에 얼마만큼 위험한가? 16 6 지진위험에 대한 관리는 어떻게 해야 하나? 18 Ⅱ 7 지진을 다루는 기술에는 어떤 것들이 있나요? 22 8 지진과 싸워 이기려면 어떻게 해야 하나요? 24 9 지진을 피해가는 방법은 없나요? 26

8 Ⅲ 10 내진보강이란 무엇인가? 내진보강은 어떤 방법으로 하는지? 내력 및 연성 향상을 위한 구체적인 보강방법 제진보강이란 무엇인가? 36 Ⅳ 14 조적조 건축물의 특징은 무엇인가요? 조적조 건축물에서 지진에 약한 부위는? 조적조 건축물의 내진보강은 어떻게 하나요? 조적조 기존 건축물을 보강하라 조적조 건축물 내진성능 확보를 위한 제언 48 Ⅴ 19 기존 건축물의 내진보강을 강제하는 법령이 있나요? 건축물 내진보강 관련 법령에는 어떤 것들이 있나요? 54

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10 8 지진이란 무엇인가? 지진이란 지하 암석 내에 축적된 변형에너지(Strain energy)가 암석의 탄성한계를 초과할 때 암석이 갑자기 파괴되면서 일시적으로 에너지가 방출되는 자연현상을 말 한다. 이 때 대부분의 에너지는 열로 소멸되지만 일부는 파동으로 변환되어 지구 내부를 전파해 가는데 이를 지진 파라 한다. 1) 과학적 접근 이전의 재미있는 생각들 지진은 엄청난 파괴력 때문에 아주 오랜 옛날부터 인 류에게는 신비와 경이로움 그 자체였다. 고대 중국에서는 용이 지구를 흔들기 때문이라고 생 각했고, 인도에서는 지진의 원인이 코끼리 때문이라고 생각했으며, 선진 내진기술을 보유하고 있는 일본에서 조차도 땅속의 메기가 지진을 발생시킨다고 믿었다. 지 진에 대한 연구가 신화나 미신에서 벗어나기 시작한 것 은 18세기 중반부터였다. 이때부터 지진의 발생 원인을 과학적으로 설명하려는 노력이 시작되었다. 오늘날 지진의 원인을 가장 잘 설명하고 있는 일반적 인 이론은 독일의 지질학자인 베게너(1880~1930)가 제 시한 대륙이동에 따른 판구조론 이다. 뉴질랜드 원주민 1) 미국원주민 1) 일본원주민 1) 1) 부산광역시외, 지진위험에 대비한 도시방재 및 건축물 안전에 관한 국제세미나

11 9 지진의 과학적 해석 지진(earthquake)은 단층에서의 갑작스런 미끄러짐 때문에 그 충격으로 땅이 흔들리는 것을 말한다. 지진을 좀 더 쉽게 이해하기 위해 가운데 손가락과 엄지손가락을 맞대어 힘을 주어 서로 다른 방향으로 나 아가게 함으로써 손가락으로 똑 소리를 내보자. 이는 손가락에 손가락 사이에 유지되는 마찰력 이상의 힘을 주었을 때, 손가락들이 갑자기 반대 방향으로 미끄러지 면서 그 에너지가 공기를 진동시킴으로써 진동파의 형 태로 우리가 그 소리를 듣게 된다. 이와 똑같은 과정에 의해 지진에서 일어난다. 지진이란 지구적인 힘에 의하여 땅속의 거대한 암반 ( 巖 盤 )이 갑자기 갈라지면서 그 충격으로 땅이 흔들리는 현상을 말한다. 즉 지진은 지구내부 어딘가에서 급격한 지각변동이 생겨 그 충격으로 생긴 파동, 즉 지진파 (seismic wave)가 지표면까지 전해져 지반을 진동시키 는 것이다. 단층 (a) 처음상태 (b) 변형축적 (c) 지진발생 (d) 안정상태 지진의 분류 3) 지진은 크게 인공지진(artificial earthquake)과 자연지 진(natural earthquake)으로 나뉜다. 인공지진이란 땅속 에서 화약을 폭발시키거나 지하핵실험 등으로 지진과 유사한 현상이 일어나는 현상을 말한다. 이와 관계있는 2) 3) 용어로 유발지진(induced earthquake)이 있는데 이는 인공지진은 아니지만 인간의 행위가 원인이 되는 지진 이다. 깊은 우물에 대량의 물을 주입하거나 높은 댐을 만들어 저수할 경우 그 부분에서 지진이 일어나는 경우 를 일컫는다. 자연지진은 사람의 행위가 원인이 되지 않는 지진을 말한다. 이는 또한 발생원인이나 형태를 기준으로 다음 3가지로 분류한다. 1. 구조지진(tectonic earthquake) 2. 화산지진(volcanic earthquake) 3. 함몰지진(implosions or collapse earthquake) 실제로 일어나는 대부분의 지진은 구조지진으로서 지 구내부에서 대규모의 변형을 일으키는 힘의 원동력인 구조력(tectonic force)에 의하여 축적된 탄성에너지가 일시에 방출되는 현상에 기인하는 것이다. 화산지진은 화산지역에서 화산폭발이 원인이 되어 발생하는 지진이 며, 함몰지진은 지각 내부 어디에서 연약한 지반이나 공동( 空 洞 )이 내려앉으면서 발생하는 지진이다. 한편, 진앙거리 600km를 기준으로 그보다 가까운 것 은 근거리 지진으로, 먼 것은 원거리 지진으로 구분한 다. 또한, 진원의 깊이에 의해 70km미만은 천발지진( 淺 發 地 震, shallow earthquake), 70km 300km사이는 중 발지진( 中 發 地 震, intermediate earthquake), 300km이 상은 심발지진( 深 發 地 震, deep earthquake)이라 부른 다. 제한된 공간과 시간 내에서 상대적으로 규모가 가 장 큰 지진을 본진( 本 震 main shock)이라 하고 그 앞 에 나타난 지진은 전진( 前 震, foreshock), 그 뒤에 발생 한 지진은 여진( 餘 震, aftershock)이라 한다. 본진이라 할 만한 지진이 없을 경우에는 이들을 통틀어 무리지진 ( 群 發 地 震, swarm) 혹은 지진군( 地 震 群 )이라 한다. 또한 사람의 몸으로 느낄 수 없고 지진계에만 기록되는 지진 을 무감지진( 無 感 地 震 ), 사람이 느꼈으면 유감지진( 有 感 地 震 )이라 한다.

12 10 지진은 왜 발생하는 것일까? 현재 지진의 발생원인에 대하여 가장 명쾌한 해답을 주 는 이론으로 판 구조론이란 것이 있다. 이는 지구표면은 암석으로 이루어진 약 20여 개의 지판(Plate)으로 덮여 있는데 지구 내부의 활발한 활동으로 인해 판과 판의 경 계면이 서로 부딪치거나 갈라지면서 그 충격으로 땅이 흔 들리기 때문에 지진이 발생한다고 가정한다. 이 이론에 따르면 현재에도 연간 약 50mm정도씩 판들이 이동하고 있다고 한다. 지진의 원인 1) 지진의 직접적인 원인은 암석권에 있는 판의 움직임 이다. 이러한 움직임이 직접 지진을 일으키기도 하고 다른 형태의 지진 에너지원을 제공하기도 한다. 판을 움직이는 힘은 다양한 형태로 나타나는데, 침 강지역에서 판이 암석권 밑의 상부맨틀에 비해 차고 무겁기 때문에 이를 뚫고 들어가려는 힘, 상부 맨틀 밑 에서 판이 상승하여 분리되거나 좌우로 넓어지려는 힘, 지구내부의 열대류에 의해 상부맨틀이 판의 밑 부분을 끌고 이동하는 힘 등이다. 하지만 이것들이 어느 정도 의 비율로 작용하는지는 정확히 알 수 없다. 암석권은 지표에서 100km 정도 두께의 딱딱한 층이 며, 그 밑에는 암석권에 비해 덜 딱딱하고 온도도 높아 쉽게 변형될 수 있는 층(상부맨틀)이 존재하는데 지진 이 일어날 수 있는 깊이의 한계는 여기까지로 지표로 부터 약 700km의 깊이이다. 지진발생의 원인에 대한 학설은 탄성반발설, 판구조론 등 여러 가지가 있다. (출처 : 부산광역시외, 지진위험에 대비한 도시방재 및 건축물 안전 에 관한 국제세미나 ) 1)

13 11 탄성반발설 2) 이 이론은 1906년 캘리포니아 대지진이 발생했을 때, H. F. Reid가 산안드레아스 단층을 조사하여 San Francisco 지진의 원인을 규명한 것이다. 이것은 지면에 기존의 단층이 존재한다고 가정하고 이 단층에 가해지 고 있는 힘(탄성력)에 어느 부분이 견딜 수 없게 되는 순간 급격한 파괴를 일으켜 지진이 발생한다는 것이다. 이 이론의 핵심은 다음과 같이 요약할 수 있다. 1) 지진은 장기간에 걸쳐 지각의 일부에 변형이 축 적되어 암석의 강도한계를 넘게 될 때 이 지각이 파쇄되며 발생한다. 2) 지진발생시, 파쇄 전 암석의 양쪽은 변형이 없는 위치로 급속히 튕겨가고 이 운동은 파쇄부에서 멀어질수록 감소한다. 3) 지진에 의한 진동은 처음엔 파쇄면의 작은 면적에서 시작되며 이 면적은 곧 빠른 속도로 팽창해 나간다. 4) 지진발생시 방출된 에너지는 파쇄되기 직전 변형 된 암석의 탄성에너지이다. 그러나 모든 지진들이 단층운동으로 일어난다고 설 명하는 것에는 불충분한 면이 많다. 무엇보다 지진이 단층운동에 지나지 않는다고 하면 단층을 움직이는 힘 은 어디로부터 유래하는가가 다음의 문제로 되는데 이 것을 설명하는 학설이 판구조론이다. 1960년대 후반에 등장 한 판구조이론은 현재까 지 가장 성공적인 지구 물리학 이론 가운데 하 나로 인정받고 있다. 판구조론에 따르면 지구의 표층이라고도 하는 수십km 혹은 그 이상의 두 께를 가진 암석권은 유라시아판, 태평양판, 북미판 등 10여개의 판으로 나뉘어져 있다. 이들은 각각 서로 부 딪치거나 밀고 때로는 서로 포개지면서 각각 매년 수 cm 정도의 속도로 점성이 있는 맨틀위를 제각기 이동 하고 있다. 이러한 지각판들의 운동은 그들의 가장자리 사이의 마찰에 의하여 경계부위에서 저항을 받는데 이 는 두 개의 벽돌을 맞대고 문지를 때 미끄러지지 않으 려는 것과 같다. 그러나 지구적인 힘이 판의 마찰저항 을 초과할수 있는 단계에 도달하면 갑작스런 미끄러짐 이 일어나며 이것이 바로 지진이다. 따라서 지진이 발 생하기 쉬운 지역은 보통 판경계(interplate) 부근이지 만 판내부(intraplate)에서도 종종 지진이 발생하고 있 다. 판과 판의 경계에서는 마그마가 분출하기도 쉽기 때문에 지진발생 빈번지역과 화산이 주로 발생하는 지 역은 서로 유사하게 마련이다. 따라서 이 이론은 대규 모 수평면운동이 지진, 화산 및 조산현상의 원인임을 설명하였다. 판구조론 2) 남미의 동부 해안선과 아프리카의 서부 해안선이 잘 들어맞는 현상은 과거부터 하나의 수수께끼로 제시되어 왔다. 1912년 독일의 지질학자인 알프레드 베게너는 이 에 대한 설명으로서 현재 지구의 지각은 약 2억년전에 팡게아라는 하나의 초대륙으로부터 갈라져 나왔다는 가 설을 제시하였다. 이러한 대륙이동설이 원동력이 되어 2)

14 12 지진은 아무 곳에서나 발생하는 것인가? 판 구조론에 비추어 보면 지각이 불안정하여 지진이 자 주 발생하는 지역이 따로 있는데 이를 지진대라 부른다. 보통 지진대는 띠 모양의 분포를 보이며 화산이 자주 발 생하는 화산대와 거의 일치한다. 지진은 아무 곳에서나 발생하는가 아니다. 지진이 자주 발생하는 곳이 있는데 우리는 이곳을 지진대라 부른다. 지진대란 띠 대( 帶 ), 즉 지진 이 일어나는 구역이 띠처럼 연결되어 있는 것을 말하 는 것으로 지각이 불안정하여 지진이 자주 발생하는 지역을 말한다. 1) 앞서 설명한 판구조론에서 이야기 했듯이 지진대는 대체로 지구의 판(plate)경계와 일치한다. 지구의 지각 이 여러 개의 판으로 연결되어 지구 표면을 덮고 있는 데 이것을 플레이트 텍토닉스라고 한다. 판의 경계는 지각활동이 활발하여 여러 가지 지각의 수렴, 발산 등 의 현상과 함께 지하의 마그마가 이 틈으로 갈라져 뿜 어져 나와 이것이 해저산맥을 이루게 된다. 당연히 이 해저산맥에서는 지각의 변동(수렴, 발산)이 일어나므로 지진이 잘 일어나게 되며, 지진 혹은 화산대도 이 판의 경계와 대부분 일치한다. 다행이도 우리나라는 이러한 지진대에 속해 있지 않 으니까 지진의 발생 빈도가 낮은 것이다. 1) 부산광역시외, 지진위험에 대비한 도시방재 및 건축물 안전에 관한 국제세미나

15 13 세계의 지진대 2) 세계적으로 유명한 지진대는 환태평양지진대와 알프 스지진대가 있다. 환태평양지진대는 전 세계 지진의 80%가 발생하는 곳으로 일명 불의 고리(Ring of fire)라 불리우며, 아메 리카 서부의 산과 알래스카, 일본, 필리핀을 지나 뉴질 랜드까지를 이어 하나의 고리 모양을 하고 있다. 일본 은 환태평양지진대에 위치하고 있기 때문에 지진이 자 주 발생한다. 알프스지진대는 알프스와 히말라야산맥을 지나 인도 네시아를 통과한다. 이곳은 전 세계 지진의 15%가 발 생한다. 이 두 개의 지진대를 제외하고도 해령을 따라 소규모의 지진대가 발달하고 있다. 지진대는 지구 내부 의 에너지가 지표로 내뿜어지는 곳으로 판의 경계부와 일치한다. 서 지진이 발생했다고 밝혔다. 티베트 고원은 약 4,500 만년 전 인도판과 유라시아판의 충돌로 인해 솟아올랐 으며, 지금도 끊임없이 움직이면서 중국 서부지역의 지 질학적 불안정성의 요인으로 작용하고 있다. 지질학적 으로 판과 판의 경계 지역은 지진발생 빈도가 높다. 이 번 지진에서 볼 수 있듯이 인도판과 유라시아판의 경 계 지역은 강진 발생의 위험이 크다. 인도판의 움직임 이 상대적으로 활발한 것이 이유라고 말할 수가 있겠 다. 두 판의 충돌 시 인도판이 맞닿아 있는 유라시아판 아래로 파고들면서 밀어 올리는 과정에서 에너지가 분 출돼 지진이 발생하였다고 한다. 중국, 인도, 파키스탄, 아프가니스탄 등 두 판의 경계 지역 일대에서 강진의 비율이 높은 것도 같은 이유다. 쓰촨성에서는 1933년 에 같은 원인으로 강도 7.5 규모의 강진이 발생해 9,300여명이 사망하기도 했었다. 중국은 전술한 바와 같이 국토의 대부분이 유라시아판 위에 있고 따라서 그 동안 인도판이 가까이에 있는 티베트와 윈난 지방 등에서 지진이 자주 발생했으며 내륙에서는 주로 단층 에 의한 직하형 지진이 발생했다. 사례분석 : 중국 쓰촨성 지진의 원인 3) 미국 지질조사소(USGS)는 이번 쓰촨성 대지진( ) 원인으로 오른쪽 그림과 같이 인도판이 북동쪽 의 유라시아판으로 해마다 5cm의 속도로 움직이면서 동부 중앙아시아의 지진대를 형성하는데 이 지진대 안 의 티베트 고원과 단단한 쓰촨 분지 지각이 부딪히면 2) 네이버 백과사전( 3) 면진제진협회, 면진제진(SIViC),

16 14 지진의 크기와 지진요소 지진의 크기를 나타내는 척도로서 일반적으로 규모 (Magnitude)와 진도(강도, 세기, Intensity)가 사용된다. 규모(Magnitude)는 지진 자체의 절대적 에너지 크기를 표현하는 용어이며 진도는 지진이 특정지역에 미치는 피 해나 흔들림의 정도를 주관적으로 판단하여 지진의 크기 를 나타내는 용어이다. 지진이 발생했을 때 언제, 어디서, 얼마나 큰 지진 인가 를 규명해야 하는데 이들은 각각 진원시, 진원, 규 모에 해당하는 것으로 이들을 지진요소라 한다. 지진요 소는 지진계(Seismograph)에 의한 지진파 기록의 분석 결과로 구할 수 있다. 진원시(Origin time) 1) 어떤 지점에서 지진동을 느꼈다면 이 지진동이 전파 하기 시작한 시각이 있을 것이다. 즉, 지진파가 처음 발생한 시각이 바로 진원시이다. 이것은 어떤 지점에서 진동이 감지되거나 지진계에 기록된 시각보다 지진파 가 전파해온 시간인 주행시간(travel time) 만큼 빠를 것이다. 지진파는 일정한 속도를 가지고 있기 때문에 거리에 비례하여 도착하게 된다. 따라서 여러 곳에서 시간차를 두고 기록되었다 해도 결국 진원시를 계산해 보면 모두 같은 시각 값을 갖게 된다. 진원(Hypocenter)과 진앙(Epicenter) 1) 진원이란 암석의 파괴가 일어난 지점으로 깊이의 개 념이 포함되어 있다. 실제로 암석의 파괴가 일어난 범 위는 수 십km 또는 수 백km에 달하므로 지진파의 전 1) 2) 부산광역시외, 지진위험에 대비한 도시방재 및 건축물 안전에 관한 국제세미나

17 15 부가 한 점에서 발생한 것이라고는 할 수 없다. 지진은 일정한 넓이를 가진 영역에서 일어난 것이라고 생각할 수 있는 것으로 그 영역을 진원역이라고 한다. 진원은 진원역 중에서 최초로 지진파가 발생된 점, 즉 지진이 시작된 점으로 반드시 진원역의 중심에 해당하는 것은 아니다. 한편, 진앙은 진원의 바로 위 지표면의 지점이 다. 진원지라고 하는 것은 진앙의 지명이다. 진원은 진 앙의 위도, 경도와 진원깊이로 나타낸다. 규모(Magnitude)와 진도(Seismic intensity) 1) 규모(Magnitude)란 지진발생시 그 자체의 크기를 정 량적으로 나타내는 양으로서 진동에너지에 해당한다. 이는 계측관측에 의하여 계산된 객관적 지수이며 지진 계에 기록된 지진파의 진폭과 발생지점까지의 진앙거리 를 이용하여 계산한다. 예를 들어 M 5.0 이라고 표현할 때 M은 Magnitude를 의미하고 수치는 보통 소수 1자리 까지 나타낸다. 지진파에너지 Es와 규모 M과의 관계는 다음과 같이 나타내는 것이 보통이다(Gutenberg와 Richter). log Es = M 여기서 M은 단위가 없으며, Es는 erg 단위를 갖는 다. 이 식에 의하면 규모가 1만큼 증가하면 에너지는 30배로 커지게 된다. 지진규모의 개념을 처음으로 도 입한 사람은 미국의 지진학자 C. F. Richter인데 그 후 로 그의 이름을 따라 국지규모를 Richter scale이라고 부르고 있다. 진도(Seismic intensity)는 어떤 장소에 나타난 지진 동의 세기를 사람의 느낌이나 주변의 물체 또는 구조 물의 흔들림 정도를 수치로 표현한 것으로 정해진 설 문을 기준으로 계급화한 척도이다. 진도는 지진의 규모 와 진앙거리, 진원깊이에 따라 크게 좌우될 뿐만 아니 라 그 지역의 지질구조와 구조물의 형태 및 인원현황 에 따라 달리 평가될 수 있다. 따라서 규모와 진도는 1 대1 대응이 성립하지 않으며 하나의 지진에 대하여 여 러 지역에서의 규모는 동일수치이나 진도 계급은 달라 질 수 있다. Ⅺ Ⅻ

18 16 우리나라는 지진에 얼마만큼 위험한가? 우리나라는 일본과는 달리 판 경계부에서 어느 정도 떨어져 있어 큰 규모의 지진이 잘 발생하지 않는 상황 이라고 볼 수 있다. 하지만 최근 중국의 쓰촨성 지진에 서 볼 수 있듯이 우리나라와 유사한 상황에서 판 내부 에서도 대규모의 지진이 발생할 가능성이 있어 이에 대 한 사회전체의 대비가 무엇보다도 중요함을 일깨워 주 었다. 지진관측기록으로 본 지진위험도 우리나라의 경우 지진자료는 약 2,000년에 걸친 역 사지진 자료와 1905년 이후의 계기지진 자료로 나눌 수 있다. 우리나라 최초의 역사지 진과 관련된 연구는 1912 년 와다( 和 田 雄 治 )가 삼국 사기, 고려사, 조선왕조실 록 등 7,188권의 역사자료 로부터 서기 2년부터 1855 년까지의 역사지진자료를 정리한 것이다. 그 후 여 러 국내외 학자들에 의해 수정 및 보완이 이루어져 왔지만, 평가자에 따라 지진발생 위치와 진도 등을 다 르게 해석하여 차이를 보이고 있다. 오른쪽 그림은 조 선지진연구소 조선 지진목록(1984)에 수록된 서기 2년 부터 1898년까지 총 1,843개 지진에 대한 진앙분포도 이다. 우리나라에서 지진계에 의해 지진기록이 시작된 것 은 1905년 3월 24일 인천의 조선총독부 관측소에서 기 계식 지진계 1대로 관측을 시작한 것이 최초의 계기지 진 관측으로 알려져 있다. 현재 한국지질자원연구원, 기상청, 한국지질자원연구원, 한전전력연구원, 한국원자 력안전기술 등 4개 기관에서 80여개 지진관측소를 운

19 17 영 중에 있고, 각 관측소가 통합 지진네트워크 시스 템 에 의해 연결되어 있다. 위 그림은 1978년 2009년까지의 기상청 제공 계기 지진 진앙분포도와 2009년까지의 지진발생추이를 나타 내고 있다. 이들 기록의 시사점은 역사지진 기록에서와 같이 한반도 내에 다수의 지진이 발생하고 있으며 특 히 그 빈도가 점차 증가하고 있다는 점이다. 이러한 사 실로 미루어 볼 때 최근 여러 학자들에 의하여도 지적 되고 있는 바와 같이 한반도에서의 대규모 지진 발생 가능성은 간과할 수 없는 사실이라고 판단된다. 면서 에너지가 방출되기 때문에 발생하는 것으로, 자주 발생하지는 않지만 큰 지진이 발생할 가능성이 높다. 다행히 한반도 주변에는 매우 큰 지각 연약대가 중국 탄루단층(아래 그림에서 TLF)을 따라서 발달하고 있고, 일본 남서부 쪽으로는 판경계부(아래 그림에서 JPF, MTL)가 발달되어 있어서 한반도 주변에 쌓일 수 있는 응력의 많은 부분이 이런 지역에서 해소되고 있다. 따 라서 중국 북동부와 일본에 비하여 한반도에서 규모 6.5~7.0 이상의 큰 지진이 발생할 확률이 낮아짐으로 써 우리나라는 주변 국가에 비하여 비교적 지진에 안 전한 것이라고 볼 수 있다. 2) 그러나 지진기록을 놓고 볼 때 지금은 지진학적으로 발생빈도가 낮은 휴지기에 속하며, 역사적으로 16세기 경에는 지진발생 빈도나 강도가 매우 높았다는 것을 알 수 있다. 또한 2006년 3월 20일 오전 11시 경에 발 생한 후쿠오카 지진의 경우 일본열도 주변의 판 경계 로부터 내륙으로 상당히 들어온 지역으로 한반도와 동 일한 지진학적 환경을 갖고 있는 곳이다. 이 후쿠오카 지역은 일본에서도 이와 같은 대규모 지진이 발생할 가능성이 매우 낮은 지역으로 간주되었다. 따라서 한반 도에서도 비록 그 발생 확률이 낮더라도 이와 같은 큰 규모의 지진이 발생할 수도 있다는 것을 간과하여서는 안 될 것이다. 판구조론으로 본 지진위험도 판구조론과는 다르게 중국 쓰촨성(2008), 당산지진 (1976), 우리나라 홍성지진(1978)은 판 경계부에서 멀 리 떨어져 있음에도 큰 지진이 발생하였다. 이는 판 내 부지역에서도 지진이 발생한다는 것인데, 판 경계부에 서 생긴 응력이 판 내부에도 전달되어 오랜 기간 동안 쌓여 있다가 약한 지각 부분이 견디지 못하고 깨어지 1) 2) 부산광역시외, 지진위험에 대비한 도시방재 및 건축물 안전에 관한 국제세미나

20 18 지진위험에 대한 관리는 어떻게 해야 하나? 1) 세계각지에서 발생한 강진으로 인한 피해사례 보고에 의 하면 지진재해의 규모는 지진에 대한 사회 전체의 준비태 세와 내진설계 기술의 정도에 따라 크나 큰 차이가 있는 것으로 알려져 있으며, 특히 근래에 발생한 중국, 이탈리 아, 파키스탄, 대만, 동남아, 인도, 일본 등의 지진피해는 이러한 사례를 잘 보여주고 있다. 따라서 21세기 성숙사회 로 가는 우리나라도 이제는 고도성장기의 설계방법만을 고 수할 것이 아니라 새로운 방향을 모색하여 안전성을 확보 해 가면서 도시와 환경을 생각하고 설계할 수 있는 새로 운 설계방법을 모색해 볼 필요가 있다고 생각된다. 지진위험관리(Risk management) 최근 2010년 1월 12일 아이티지진(M7.0, 35만 여명 사망, 수도건물 70% 파괴) 2009년 4월 6일 이탈리아 중부 지진(M6.3, 150여명 사망, 건물 1만채 붕괴, 다수 의 문화재 피해), 2008년 5월 12일 중국 쓰촨성 지진 (M7.9, 사망 68,977명, 건물 536만채 붕괴), 2004년 10 월 23일의 일본 니이가타 지진(M6.8, 사망40, 전파 및 반파 11,373동), 그리고 2003년 9월 26일 도카치오키 지진(M8.0, 사망 2명, 전반파 31동, 라이프라인 다수파 손)에서와 같이 지진에 의해 고귀한 많은 생명과 귀중 한 재산인 건물이 피해를 입은 사례를 많이 볼 수 있 다. 하지만 이렇게 피해를 입은 건물들도 그 나라의 건 축법에 따른 인 허가와 적절한 시공으로 준공되었을 것이다. 그런데 왜 이렇게 엄청난 피해를 초래한 것일 까? 건축법은 안전을 지켜주지 않는 것일까? 최근 내진공학은 그 원인으로 현재의 내진설계법이 대지진시에 인명을 보호하는 것, 즉 붕괴방지를 주목적 으로 규정하고 있을 뿐 피해의 정도를 규정하고 있지 않기 때문이라 판단하고 있으며, 해결책으로서 성능규 정에 대한 논의가 본격화되고 있다. 구조물은 언젠가는 수명을 다할 것이다. 따라서 충 분하게 안전성을 확보한다는 것은 붕괴되지 않는 것을 만드는 것이 아니라 불확정 요인에 대해 위험성을 허 1) 면진제진협회, 면진제진(SIvic),

21 19 용하는 범위 이내로 하는 것이라고 말할 수 있다. 이것 은 현존하는 위험을 어떤 대책 또는 방법을 통해 저감 (내진설계의 등급향상, 제진설계, 면진설계)시키거나, 전이(보험)시키는 방법으로 위험을 예방하는 것이다. 그러나 예방은 많은 건축물과 시설물에 요구되는 기본 적인 대책이지만, 어느 수준까지 손실 발생 확률을 낮 추기 위해서는 방대한 비용이 필요하게 될 것이다. 지 진위험의 경감은 위기관리 교육과 긴급 시 인적 자원 확보를 통한 복구 작업으로 조기에 회복, 긴급자재의 확보, 소방 설비의 확충 등에 의해 가능하다. 또 사무 기능을 복수의 거점으로 분산시키는 것도 지진위험 경 감대책 중에 하나라고 할 수 있을 것이다. 그러므로 효율적인 지진위험관리를 위해서는 지진에 대한 요구를 잘 파악하여 목표성능을 설정하고(표 참 조), 설계진행 프로세스에서 비용에 대해서도 충분한 상호이해를 바탕으로 설계하여야 한다고 생각된다.

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24 22 지진을 다루는 기술에는 어떤 것들이 있나요? 내진( 耐 震 )은 구조물이 지진력과 싸워 이겨내도록 구조 물 자체를 튼튼하게 설계하는 기술이며, 제진( 制 震 )은 별 도의 장치를 이용하여 구조물이 부담해야 하는 지진력을 감소시키는 기술로서 능동적인 면과 수동적인 면을 함께 갖고 있는 기술이다. 반면, 면진( 免 震 )은 구조물과 지반을 분리시켜 지반진동으로 인한 지진력이 직접 구조물로 전 달되는 양을 감소시킴으로써 내진성을 확보한다는 수동적 인 개념의 기술이라고 할 수 있다. 기술의 분류 지진을 다루는 기술로서 현재까지 개발되어 사용되 고 있는 기술은 크게 3가지로 대별될 수 있는데, 내진 ( 耐 震 ), 제진( 制 震 ), 면진( 免 震 )이 그것이다. 이 기술들 은 용어상 의미가 유사하여 일반인들뿐만 아니라 직접 관련실무를 접하고 있지 않는 건축 기술자들조차도 혼 동하는 경우가 종종 있다. 특히 전술된 내진( 耐 震 )이란 용어는 최근까지 마치 지진을 다루는 기술의 총칭인양 취급되어온 까닭에 국내에서는 제진과 면진기술이 지 진을 다루는 기술과는 다른 기술인 것으로 오해하는 일이 자주 발생하곤 한다. (a) 내진 (b) 제진 (c) 면진 상기 기술들에 대하여 간략하게 정의를 내려본다면, 내진은 구조물이 지진력에 대항하여 싸워 이겨내도록 구조물 자체를 튼튼하게 설계하는 기술이다. 제진은 별 도의 장치를 이용하여 지진력에 상응하는 힘을 구조물 1)

25 23 내에서 발생시키거나 지진력을 흡수하여 구조물이 부 담해야 하는 지진력을 감소시키는 기술로서 능동적인 면과 수동적인 면을 함께 갖고 있는 기술이다. 반면, 면진은 구조물과 지반을 분리시켜 지반진동으로 인한 지진력이 직접 구조물로 전달되는 양을 감소시킴으로 써 내진성을 확보한다는 수동적인 개념의 기술이다. 우 낮은 지진을 대상으로 설계하는 경우에는 말할 것 도 없이 내진이 면진이나 제진보다 초기 투자비용이 덜 든다. 하지만 건물의 수명을 100년 이상으로 가정 하고 더 큰 위험부담을 고려하여 강진에 대해서도 안 전한 건물을 설계하고자 한다면 오히려 비용적인 문제 는 역전될 수 있다. 기술의 차이는 보험과 같다 앞서 설명하였듯이 현재 지진에 대한 대항기술로서 주류를 이루고 있는 내진( 耐 震 )기술은 건물이 지진과 싸워 이겨내도록 건물 자체를 튼튼하게 설계하는 기술 이지만 지진 시 건물 자체의 무 손상을 의미하는 것은 아니다. 이 기술의 최종목표는 인명보호에 있음으로 경 제적인 면을 고려하여 붕괴방지 수준을 유지한다는 것 이 기술의 핵심이다. 따라서 대규모 지진이 발생한다면 인명보호에는 성공할 수 있을지 모르지만 건물 및 각 종 시설물의 파괴는 피할 수 없게 될 것이라는 것은 예상되는 결과이다. 반면, 면진이나 제진기술은 특수한 장치를 건물 내 에 삽입하여 이곳에서 피해가 집중되도록 함으로서 건 물의 나머지 부분들은 그 기능을 그대로 유지토록 한 다는 것을 목표로 설계하는 방법이다. 지진 이후 건물 의 성능확보라는 측면에서 본다면 당연히 내진보다는 면진이나 제진이 더 우수한 기술이다라는 점에서는 이 견의 여지가 없다. 하지만 이 기술은 건물을 건설하는 비용 이외에 지진으로 인한 손상 즉 지진에너지를 집 중적으로 흡수하기 위한 별도의 장치를 건물 내에 설 치하여야 한다는 추가적인 비용문제가 있다. 초기 투자비용이라는 관점에서 본다면 당연히 면진 이나 제진보다는 내진이 더 경제적인 설계법이라 볼 수 있다. 하지만 이 경우에도 설계하고자 하는 대상 건 물의 목표성능을 얼마로 정하느냐에 따라 비용의 문제 는 달라질 수 있다. 중 약진 정도 또는 발생확률이 매 내진설계 제진설계 면진설계 낮음 비용부담, 안전도 높음 더욱이 LCC(Life cycle cost)의 관점에서 본다면 일 본이나 미국과 같이 지진발생 빈도가 높아 지진 후 보 수 보강을 위한 비용이 많이 드는 경우 면진이나 제진 은 내진보다 훨씬 경제적인 설계법이라는 것이 이미 선진국의 경험을 토대로 입증된 바 있다. 하지만 우리 나라와 같이 지진발생 빈도가 낮은 국가의 경우에는 이에 대한 결정을 내리기가 쉽지 않은 상황이므로 어 떠한 쪽을 선택하여 건물의 성능을 결정할 것인가 하 는 문제는 전적으로 건물주 또는 엔지니어의 몫이라 할 수 있다. 결국 이 문제는 건설하고자 하는 주체가 건설대상에 얼마만큼의 안전율을 보장하고 얼마나 많 은 비용을 지불할 것인가를 결정해야 하는 문제와도 같음으로 이는 미래에 대하여 내가 어떠한 보험을 들 것인가 하는 것과 마찬가지라 볼 수 있을 것이다.

26 24 지진과 싸워 이기려면 어떻게 해야 하나요? 1) 내진설계의 기본 개념은 지진을 피해가고자 하는 것이 아니라 지진과 맞서 싸워서 건물이 견뎌내도록 하는데 있 다. 구조기술자가 계획과 설계를 통하여 시행하는 바는 통계적인 자료를 바탕으로 예측된 하중에 대하여 안전도 가 확보되도록 하는 일이며, 이러한 안전도는 경제적인 관점에서 건물이 예측된 지진하중 하에서 충분한 연성을 가지고 견디어 낼 수 있다는 가정에 근거한 것이다. 따라 서 지진에 강한 건물을 만들기 위해서는 계획과 설계뿐만 아니라 상세와 시공 또한 중요성이 간과될 수 없다. 지반과 기초를 일체화 시키자 내진설계의 기본원칙은 시스템의 주요 부분들이 일 체적으로 거동하도록 하는 것이다. 이를 위하여 ᄀ 기 초의 형태와 지중 구조시스템은 가능한 한 단순한 것 을 선택해야 하며, ᄂ 기초가 지중의 다른 구조요소들 과 묶여 있도록 계획해야 한다. 특히, 두 번째 사항은 느슨하고 수분이 포화상태인 입상 지반에 건물이 건축 되는 경우에 중요한데, 지진 시 영구적인 지반의 함몰 이나 수평적인 변위가 발생할 가능성이 높기 때문이다 (지반의 액상화현상). Loma Prieta, USA, 1989(Porewater) 불필요한 무게를 줄이자 내진설계 시 설계자는 설계 초기단계에서부터 구조 물의 동적인 힘이 구조시스템의 적절한 선택과 질량의 분포와 양에 의해서 조절될 수 있다는 사실을 인지해 야만 한다. 이는 구조물의 질량이 건물 기초에서의 흔 1)

27 25 들림에 대한 반력과 같기 때문이다. 다음 그림은 정원 을 만들기 위하여 1층 지붕 위에 흙을 쌓음으로 인해 발생한 불필요한 하중에 의하여 지진력이 가중되어 붕 괴된 사례를 나타낸 것이다. 비구조 요소의 무분별한 첨가는 위험 균형잡힌 평면과 시공이 중요 건물의 심각한 비틀림 작용을 막기 위해서는 평면 과 입면이 단순하고, 대칭적이어야 한다. 이 경우, 기 둥은 비틀림 효과에 의한 전단파괴를 피하는 것이 매 우 중요하며, 이를 위하여 적절한 횡보강근 상세가 필 요하다. 비구조 요소들은 잘 분리 설치하여 다른 구조요소와 상호작용하지 못하도록 하거나 구조물과 함께 일체화 시켜야 한다. 후자의 경우, 구조물은 중 약진 하에서 비구조 요소들이 심각한 손상을 입지 않도록 충분한 수평강성을 갖게 하여야 하며, 전자의 경우는 비구조 요소의 추가를 무시함으로써 연약 층(Soft story)을 형 성하게 되는 것이 파괴이유이다. 평면의 구성이 정형이라 하더라도, 강성의 수평 수 직적인 분포가 균등하지 않다면 비정형 평면과 유사한 효과를 나타내게 된다. 아래 그림은 전체 건물의 강성 이 코아를 포함하는 고층화 부분에 집중되어 나타난 피해 사례이다.

28 26 지진을 피해가는 방법은 없나요? 물론 있다. 면진( 免 震 )과 제진( 制 震 )이 그것이다. 엄밀히 말하면 이 방법들도 완전히 지진으로부터 자유로울 수는 없지만 설계의 기본적인 개념은 건물이 지진과 직접 맞서 싸우지 않고 지진을 피해가도록 구현하는데 있으며, 제진 보다는 면진이 지진을 피해 가는데 더 적극적이라 할 수 있다. 면진구조 면진이란 지진동의 특성을 이용하여 구조물의 고유 주기를 지진동의 탁월주기( 卓 越 週 期, Predominant Period) 대역과 어긋나게 함으로써, 지진과 구조물과의 공진( 共 振, Resonance)을 피하게 하고, 지진력이 구조 물에 상대적으로 약하게 전달되도록 하는 것이다. 그러나 면진의 개념을 구현하기 위하여 구조물을 지 반과 분리(또는 지반으로부터 격리)시켜 공중에 띄워 놓는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 아래 그림에 서와 같이 수직하중은 충분히 지지하면서 수평방향으 로는 아주 부드러운 적층 고무받침을 이용하여 구조물 을 지지하게 하거나 얼음판처럼 수평으로 아주 매끄러 운 미끄럼받침을 이용함으로써 지반과의 격리에 가까 운 상태를 유지하도록 하는 방법이 이용되고 있다. 납삽입 적층고무받침(LRB) (a) 비면진건물 (b) 면진건물 볼베어링형 미끄럼받침 1) http : // 2) (사)면진제진협회, 면진제진협회지(SIViC), 2007, p16

29 27 제진구조 지진 및 바람에 의한 고 층건물의 진동은 주거의 안 전성 및 거주성의 확보에 곤란한 요소이다. 제진구조 는 건물의 진동 에너지를 흡수하는 장치를 부착 지진 과 강풍에 의한 진동을 억 제함으로써 건물의 손상을 방지할 뿐만 아니라 안전성 및 거주성을 확보할 수 있는 장치이다. 1 패시브 타입(Passive Type) 진자의 고유주기를 건물의 주기와 동조 하도록 조절 해서 설치함으로써 건물의 진동에 진자가 공진하고, 건 물의 진동과 역 방향의 제진력을 발생시켜 건물의 진 동을 감쇄 시키거나 건물의 특정부분이 비탄성거동을 하여 이곳에서 에너지를 집중적으로 흡수토록 하는 방 법으로 외부 에너지를 필요로 하지 않는 방법이다. 2 액티브 타입(Active Type) 건물의 진동을 센서로 계측하고, 그 진동을 감쇄시 키기 위한 최적의 제진력이 건물에 작용하도록 저울추 또는 특수 장치를 컴퓨터로 제어하는 방식이다. 저울추 또는 특수 장치를 움직여서 제어하는 방식임으로 외부 에너지가 필요하지만, 패시브 타입에 비해서 제진 효과 가 높다.

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32 30 내진보강이란 무엇인가? 내진 보강이란 지진에 저항하기 위한 건축물의 내진 성 능이 부족하다고 판단되는 경우 최소한의 비용으로 예상 되는 지진 피해를 최소화하기 위한 방법이다. 내진보강은 건축물이 신축 후, 시간이 지남에 따라 물리적 열화에 의 한 성능저하에 대비하는 유지관리 뿐만 아니라 시대에 따 라 변화되는 사회적인 성능 레벨의 상승에 맞추어 보강을 실시해야 한다. 내진보강이란 내진보강이란 지진에 저항하기 위한 건축물의 내진 성능이 부족하다고 판단되었을 경우 최소한의 비용으 로 예상되는 피해를 최소화하기 위한 방법이다. 내진보강을 위해서는, 1 붕괴 방지 2 지진 후의 기 능유지 3 건축물의 자산가치 보전과 같은 조건을 만 족시키면서 지진 시에 건축물이 어떻게 움직일 것인가 를 명확히 예상한 후 이에 따라 구체적인 보강작업이 이루어져야 한다. 내진보강은 주로 다음과 같은 경우를 대상으로 한다. 1 구설계법에 의해 건설된 건축물로서 내진성능이 부족한 경우 2 건축물을 증 개축하거나 용도변경을 위해 새로 운 내진성능 향상이 필요한 경우 3 피해를 입은 건축물에 대해 보강하여 재사용하는 경우 내진설계에 있어서 수평내력과 변형능력(연성)은 건 축물의 내진성능을 지배하는 가장 중요한 요인이다. 따라서 내진성능이 낮은 건축물을 내진 보강할 경우 에 있어서의 기본적인 개념은 다음과 같이 나타낼 수 있다.

33 31 (a) 건축물 내력의 증가 (b) 건축물 변형 능력의 향상 (c) (a)와 (b)의 혼합 1) 내진보강의 효과 내진보강 시 고려 성능 모든 건축물은 시간이 경과함에 따라 필연적으로 노 후화 과정을 겪게 된다. 건축물의 노후화 현상은 크게 물리적 노후화와 사회적 노후화로 구별할 수 있다. 물리적 노후화는 건축물의 구성부재가 시간이 경과 함에 따라 물리적 또는 화학적으로 파괴, 균열, 마모로 제 기능을 원활히 발휘하지 못하는 경우를 의미하며, 수선이나 교체를 통해 본래의 제 기능을 회복시켜주어 야 한다. 이에 반해 사회적 노후화는 건축물의 구성부재가 물 리적으로 문제가 없어도 경제적, 사회적 측면에서 진부 해 효과적으로 제 기능을 수행하지 못할 경우를 의미 하며, 이 경우 관련 부재를 교체할 필요가 있다. 이러한 노후화 현상에 효과적으로 대처하기 위해 보 수, 보강을 시행하며, 특히 보강은 시대에 따라 상승하 는 사회적 성능 요구 레벨을 만족시키기 위해 장래 요 구 성능에 대비하는 역할도 함께 수행하게 된다. 지진이 빈번하게 발생하는 일본의 사례를 통해 살펴 보면, 최근 강진으로 인하여 내진설계기준이 강화된 1981년 이전에 지어진 건축물은 지진 시 많은 피해가 발생하였으나, 1981년 이전에 지어진 건물이라 하더라 도 이후 내진보강을 실시한 건물은 지진피해가 없거나 경미한 피해를 입은 것으로 보고되고 있다. 따라서 내 진보강을 통하여 지진에 안전한 건축물을 유지할 수 있을 것으로 기대된다. 1981년 이전 건축물 내진설계기준미약 1981년 이후 건축물 신내진설계기준적용 내진 비보강 건축물 내진 보강 건축물 지진피해 발생 지진피해 경미함 지진피해 경미함 1) 오상훈, 리모델링에 대비한 구조적 고려사항,

34 32 내진보강은 어떤 방법으로 하는지? 건축물의 내진성능을 향상시키기 위한 내진보강 기술에 는 건축물의 내력을 향상시키는 방법, 연성을 보강시키는 방법이 있다. 그리고 건축물의 지진 시 거동을 제어하는 방법으로 제진, 면진 등의 기술이 이용된다. 기존에는 내 력 및 연성을 향상시키는 방법이 많이 이루어 졌으나, 최 근에는 제진이나 면진기술이 지속적으로 개발되어 기존 건축물의 내진성능 향상을 위해 적극적으로 이용되고 있 다. 이는 내진보강 개소를 줄일 수 있으며 공사기간를 줄 일 수 있는 장점이 있다. 내진보강의 종류 내진보강을 위해서는 먼저 건축물의 내진성능 평가 를 통하여 보강목표를 설정하고, 목적에 맞는 내진보강 공법을 결정하여야 한다. 아래 표에서 보듯이 건축물의 내진성능을 향상시키 기 위한 내진보강 기술은 크게 보강효과에 따라 3종류 로 구분할 수 있다. 1 건축물의 내력을 향상시키는 방법 (내력 향상) 2 연성을 보강시키는 방법 (연성 개선) 3 지진 시 거동을 제어하는 방법 (응답제어 입력저 감) 내력향상 및 연성개선 기술 이 기술에는 용도, 형상, 구조, 설계년도 등이 다른 다양한 건축물에 대해 최적의 내진보강을 실시하기 위 한 다양한 기술이 있다. 내력향상 기술로는 내진벽, 강 재브레이스, 외부 버트레스 증설이 대표적이다. 연성개 선기술로는 기둥과 벽의 변형성능을 향상시키는 방법 이 있다. 부재의 전단강도를 증대시키고 휨 항복을 선 행시키기 위한 강판말기 및 탄소섬유시트말기, 슬릿벽 등이 이 기술의 대표적인 방법이다.

35 33 제진 및 면진보강 기술 지진 시 거동을 제어하는 기술에는 제진과 면진 두 가 지 기술이 있다. 전자는 지진에너지 흡수에 의한 응답 제어효과를 기대할 수 있고, 후자는 면진화에 의한 입 력저감효과를 기대할 수 있다. 표에 제시된 그림에서는 이러한 방법에 의해 보강목표를 만족시키는 것을 보여 주고 있다. 제진보강은 내력 향상과 지진에너지를 흡수하기 위 한 제진장치를 이용한다. 제진장치에는 탄소성댐퍼, 마 찰댐퍼, 오일댐퍼 또는 좌굴구속브레이스가 있다. 면진보강은 기존 건물의 기초 하부에 설치하거나 중 간층에 새로이 면진층을 설치하고, 면진층 상부 구조에 작용하는 지진력을 현저히 저감시킨다. 면진층에는 건 물을 장주기화 하기 위해 적층고무와 베어링 등의 면 진장치를 설치한다. 동시에 지진에너지를 흡수하기 위 해 탄성댐퍼와 오일댐퍼를 설치한다. 경우에 따라서는 적층고무 자체에 에너지 흡수력이 있는 고감쇠 고무를 이용하기도 한다.

36 34 내력 및 연성 향상을 위한 구체적인 보강방법 건축물의 내진성능을 향상시키는 보강 기술로 건축물의 내력 및 연성을 보강시키는 내진보강은 대표적으로 철근 콘크리트벽공법, 철골브레이스공법, 기둥보강공법이 있다. 건축물의 조건에 따라 보강공법을 선택할 수 있다. 특히 철골브레이스공법은 채광과 환기, 조망 확보가 용이하여 학교나 사무소건물의 창개구부측에 적용하기 좋은 공법으 로 일본에서는 가장 광범위하게 적용되고 있는 공법이다. 내력향상을 위한 보강방법 건축물에 보다 높은 수평내력을 확보하기 위한 보강 방법으로는 다음과 같은 방법이 널리 사용되고 있다 1 기존 RC 골조에 RC 내진벽의 증설 2 기존 RC 골조에 철골 브레이스의 증설 3 기존 RC 기둥에 RC 날개벽(Side-wall)의 증설 4 기존 RC 골조(외측)에 버트리스(Buttress)의 증설 방법 1은 내진보강 공법으로서 가장 효과적인 공법 의 하나이며, 또한 가장 일반적인 내진보강 공법이다. 그러나 이 공법에서는 개구부가 감소하기 때문에 개구 부가 필요한 건물에서는 방법 2에 나타낸 것처럼 철 골 브레이스에 의한 내진보강이 유효하다. 방법 2는 채광이 비교적 용이하며, 높은 강도와 강성을 줄 수가 있다. 또한, RC 내진벽에 비교하여 경량이기 때문에 기초에 부담이 적고, 기초공사도 생략 가능하다. 보강 요소는 공장생산이 가능하기 때문에 공기단축에 따른

37 35 거주자의 편의를 제공할 수 있다. 한편, 방법 3과 4 는 기둥의 수평내력을 높이기 위한 방법이지만, 방법 4는 주변에 공지가 필요하며, 버트리스부분에 충분한 반력이 필요하기 때문에 다른 방법에 비하여 적용빈도 는 높지 않다. 변형능력 향상을 위한 보강방법 보강요소로는 소성변형에 의한 지진 시 입력에너지를 흡수하는 전단패널(Shear Panel), 대 변형영역에서도 탄성범위 이내에 있도록 설계한 브레이스 및 전단패널 과 브레이스를 둘러싼 철골프레임으로 구성되어 있다. 상기 보강요소를 기존골조에 설치함으로서 골조의 내 진성능을 강도, 강성, 변형능력 뿐만 아니라 복원력 에 너지흡수량 측면에서도 개선이 가능한 보강법이다. 기존골조, 특히 기둥의 변형능력을 향상시키는 방법 으로는 다음과 같은 것이 있다. 상기의 방법은 전단내력이나 압축력에 대한 구속효 과를 향상시킴으로서 수평내력보다는 변형능력을 개선 하는 것이 주 목적이다. 이 때문에 휨 종국내력 상승을 억제시키는 반면, 전단 종국내력을 증가시켜 보다 높은 (전단내력/휨내력)비를 실현시킴으로서 부재의 변형능 력 개선을 위하여 부재 양단에 공극을 두는 것이 큰 특징이다. 이 공법의 경우, 다수의 부재를 보강하여도 미 보강부재의 변형능력이 낮은 경우는 건축물 전체의 내진성능 개선에 큰 효과가 없다는 사실에 주의를 해 야 한다. 수평내력과 변형능력 동시 보강방법 수평내력 및 변형능력을 동시에 개선시키는 방법으 로서는 아래 나타낸 연성저항형 철골브레이스가 있다. 한편, 보강요소와 기존골조의 접합, 특히 방법 (a) 및 방법 (c)에서는 나중 시공 앵커(Post-installed Anchor) 가 일반적으로 사용된다. 위 그림은 접합부 상세를 나 타낸다. 지진 시 반복하중에 대하여 보강건축물이 충분 한 성능을 발휘하기 위해서는 작용응력을 기존의 구조 요소 및 보강요소 사이에 충분히 전달 가능하도록 설 계하는 것이 중요한다. 내진보강요소는 기존요소와 일 체적으로 거동함으로써 보다 효과적으로 그 성능이 발 휘된다고 판단되기 때문에 접합부분의 앵커설계는 변 형능력 보다는 강도에 착목하여 설계를 실시하는 것이 일반적이며, 또한 접합부의 할렬파괴를 방지하기위하여 스파이럴근(Spiral Reinforcement)을 배근하는 경우도 실시되고 있다.

38 36 제진보강이란 무엇인가? 제진보강은 기존 구조물의 강성을 증가시킴으로서 지진 하중에 견디는 방법이 아니라, 구조물의 감쇠비를 증가시 키는 방법이다. 에너지 흡수장치인 댐퍼를 설치하여 건물 의 피해를 최소화하며, 지진응답을 효율적으로 줄일 수 있다. 기존 구조물의 구조형식에 구애받지 않고 보강개소 가 적으며 지진 후 피해복구에도 효율적이므로 앞으로 이 용이 확대될 것으로 기대되는 공법이다. 강재댐퍼의 경우 국내에서도 이용이 늘어나고 있다. 제진보강이란 제진보강은 기존 구조물의 강성을 증가시킴으로서 지진하중에 견디는 방법이 아니라, 구조물의 감쇠비를 증가시키는 방법으로 에너지 흡수장치인 댐퍼를 설치 하여 건물의 피해를 최소화하며, 지진응답을 효율적으 로 줄일 수 있다. 제진보강공법의 특징은 아래와 같다. 1 기존 내진 보강과 비교하여 지진에너지의 흡수에 의한 응답저감 효과에 의하고 보강개소가 적다. 2 보강개소가 적으므 로 외부에서만 보강도 가능하다. 3 기존 건축물 구조 형식에 좌우되지 않는다. 제진장치는 앞에서 설명한 바와 같이 여러 가지 제 품이 개발되어 있다. 에너지흡수방식에 의해 이력형 댐 퍼와 점성형 댐퍼로 대별된다. 이력형 댐퍼는 강재의 탄성변형에 의해 이력감쇠를 이용한 탄소성댐퍼, 마찰 댐퍼 등이 있고 점성형 댐퍼는 오일댐퍼 등이 있다. 제진장치는 지진시 건물의 층간변형을 집중적으로 받는 곳에 설치되어 지진에너지를 흡수하는 것으로 기 존 건축물은 어느 정도의 연성이 필요하다. 전단파괴가 선행되는 전단부재가 있는 경우 연성개선을 위해 내진 보강을 병용하는 것이 가능하다.

39 37 제진보강 공법 비교 위 표에서는 대표적인 제진공법으로 많이 적용되고 있는 강재슬릿 댐퍼, 비좌굴브레이스, 오일댐퍼의 특징 을 설명하고 적용사례를 나타내고 있다. 강재슬릿댐퍼와 비좌굴브레이스는 탄소성댐퍼로 기 존 구조물에 강성과 감쇠를 부가할 수 있는 댐퍼이다. 오일댐퍼는 점성댐퍼로서 기존 구조물의 강성 변화 없 이 변형을 증가시킬 수 있는 댐퍼이다. 제진보강 공법 은 일반적인 강성보강에 비해 보강 개소를 줄일 수 있 어 향후에도 이용이 확대될 것으로 기대된다.

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42 40 조적조 건축물의 특징은 무엇인가요? 우리나라의 조적조 건축물은 19세기말 조선이 개항한 이후 양식 건축물이 관공서, 종교시설, 학교건축물에 도 입되면서 사용되었다. 이후 1960년대에 들어 도시를 중 심으로 대단위 주택건설이 시작되면서 많은 수의 조적조 주택이 건설되었다. 70년대부터는 단독주택위주로 조적조 건축물이 영세시공업자에 의해 대량으로 시공되어 구조적 으로 취약한 건축물이 양산되었다. 80년대부터는 단독주 택보다는 연립주택이 주로 시공되었고, 90년대 이후부터 는 레미콘의 보급활성화와 조적 인건비 상승 등으로 조적 조가 경쟁력을 상실하여 시공 사례가 현저히 줄어들었다. 조적조 건축물의 지진위험도 1) 2010년 신년 벽두부터 발생한 아이티 지진(2010년 1 월 12일 발생)은 규모 7.0의 강진으로 지진이 얼마나 무서운 자연재해인가를 다시 한번 우리에게 일깨워 주 었다. 근래에 발생한 대규모 지진 중 우리나라의 인접 국가로서 범국가적인 지진재해대책법을 제정하게 된 계기를 마련한 1999년 대만지진(M=7.6, 사상자 2,400 명)의 피해사례를 살펴보면 전체 건축물의 약 12% 정 도의 건축물이 주요 구조부재에 심각한 피해를 입은 것으로 보고되고 있다. 이들 건축물 중 RC 건축물은 전체 건축물의 약 9% 정도 피해를 입은 반면 조적조 건축물은 약 23%의 피해를 입은 것으로 조사되었다. 피해의 주요 원인은 역시 저층 구조물의 내진설계가 이루어지지 않은 것이 가장 큰 요인이었다. 규모별로는 총 460개동의 건축물 중 5층 이하 건축물의 피해 동수 가 436동으로 95%를 차지하였다. 이와 같이 내진설계 가 되지 않은 조적조 건축물은 지진 발생시 많은 피해 를 야기할 것으로 생각된다. 국내에서도 1970년대 이후 경제발전과 대도시 지역 으로의 인구유입이 급속히 진행되어 주택부족 현상을 해결하기 위해 급속하게 확산되어진 조적조 건축물은 현재에도 주거의 많은 부분을 차지하고 있다. 최근 내 진설계 적용대상 건축물의 규모가 2005년 3층 이상 건 1) 이원호 등, 기존 조적조 및 중저층 RC건축물의 내진성능평가기법 연구, 2007

43 41 축물 및 연면적 1,000m 2 이상의 건축물로 강화되기는 하였으나 우리나라는 아직까지 내진설계의 개념이 적 용되지 않은 취성파괴형의 조적조 건축물과 1~2층의 RC조 건축물의 내진성능 평가 및 이에 대한 대책마련 을 위한 연구 실적이 매우 미미한 실정이다. 조적조는 강성 및 강도는 높지만 소성영역에서 취성적인 파괴성 상을 나타내는 구조물이다. 일반적으로 취성파괴형 부 재는 지진 시 파괴되면 건축물의 수평저항능력이 급속 히 저하되며, 부재의 파괴가 건축물 전체의 파괴를 야 기하게 된다. 그러므로 우리나라도 국내 기존 조적조 건축물에 대한 내진성능을 올바로 파악하고, 적절한 내 진보강 방법을 찾기 위한 노력들이 꾸준히 경주되어야 할 필요가 있다고 판단된다. 국내 조적조 건축물의 조사 결과 1990년대 이전에 양산된 조적조 건축물은, 약 20년 이 경과됨에 따라 노후화가 진행되고 있으며, 특히 내 진설계가 적용되지 않아 지진에 상당히 취약한 건축물 로 안전에 대한 위험이 매우 크다. 현재 서울시가 관리 하고 있는 재난관리 시설물 중 조적조가 차지하는 비 율은 D급에서 44.6%, E급에서 85.7%로 모두 붕괴 위 험이 있는 것으로 나타났으며, D급의 경우 담장과 같 은 비 건축물을 제외하면 재난관리 시설물 중 대부분 이 조적조 임을 알 수 있다. 이들 재난관리 시설물에 대한 조치사항을 보면 보 수 보강 지시가 D급 69%, E급 42%로 가장 높으며, 재건축 추진의 경우가 D급 10%, E급 42%로 나타나고 있다. 단, 보수 보강 공사의 수행 여부는 조사되어 있 지 않다. 따라서 이러한 조적조 건축물에 대한 정확한 내진성능평가와 함께 내진보강이 이루어져야 한다. 건축물의 내진성능평가 관련연구 2) 에서 기존 조적 조 건축물의 구조체 시공정도를 조사한 결과는 다음 과 같다. 1 기존 조적조 건축물의 시공정도는 극히 열악한 것으로 판단되며, 벽량에 있어서도 주요 구조체의 벽두 께는 0.5B이고, 수직 줄눈의 사춤상태는 극히 불량하 며, 접합부의 형식도 맞물려 있지 않은 상태이다. 2 시공기준에는 인방보를 설치하도록 규정하고 있 으나 대부분의 경우 인방보가 없으며, 개구부 상부에도 드물게 목재 인방이 있을 뿐 인방을 설치하지 않는 경 우가 많다. 3 상 하부 슬래브와의 결합상태는 일체화되었다고 보기 어려우며, 이중벽의 경우 외벽과 내벽을 연결하여 주는 연결철물이 거의 없는 것으로 조사되었다. 4 별도의 기초공사 없이 지하층 바닥 하부에 버림 콘크리트가 기초를 대체하고 있다. 상기 조사결과에서도 보여 지듯이 국내 조적조 건축 물은 지진 시 매우 취약한 상태에 있다. 최근의 지진피 해 사례로부터 얻은 경험 중 하나는 지진피해의 규모 가 사회 전체의 준비태세에 따라 크게 달라질 수 있다 는 점이다. 비록 현재는 지진이 없다고 하나 미래는 보 장될 수 없는 것임으로 안전대책의 시급한 마련이 필 요하다고 사료된다. 2) 권기혁, 건축물의 내진성능평가 및 보수ㆍ보강사례의 조적조 건축 물의 내진안전성, 서울시립대

44 42 조적조 건축물에서 지진에 약한 부위는? 지금까지 우리나라는 홍성지진이외에는 조적조 건축물 에 피해를 입힌 지진이 없었고, 지진으로 인해 조적조 건 축물이 대파 또는 붕괴된 경우를 찾아보기 힘들다. 이러 한 상황에서 조적조 건축물의 지진 취약부위를 우리나라 지진환경과 시공여건을 반영하여 도출하는 것은 어려운 일이나 국내에서 수행된 조적벽체실험과 축소모델 실험 등을 분석하고 외국의 연구결과를 참조하면 조적벽체와 다른 부재와의 사이나 연결부위, 모서리부분 및 개구부 주변 등이 피해가 많을 것으로 판단된다. 조적조 건축물의 지진피해 양상 국내의 경우 과거 대부분의 조적조 건축물이 2층 내 외의 저층이었으므로 상대적으로 지진 시에 받는 충격 은 고층건물에 비해 작다고 할 수 있다. 그러나 벽돌을 한장 한장 쌓아올려서 구축하는 조적조의 구성 특성상 테두리보와 같은 일체성 확보 방안이 없으면 횡하중에 대해서 매우 취약한 것이 사실이다. 조적조 건축물은 지역적 특성을 반영하는 건축형식 이지만 여러 국가의 지진피해 조사로부터 나타나는 유 사한 피해 양상을 근거로 피해유형을 분류할 수 있다. 지금까지 발생한 여러 나라의 지진피해 사례에서 나타 난 조적조 건축물의 피해 양상을 분류하면 다음과 같 이 나타낼 수 있다. 1) 1 바닥 또는 지붕과 벽 사이의 균열 2 모서리 부분이나 벽체연결부위 균열 3 지진력 직각 방향의 벽체 면외 변형 붕괴 4 파라펫 등의 균열 5 구조벽체의 대각균열 6 반파 혹은 붕괴 1) 대한건축학회, 건축물의 내진설계 제도개선 연구

45 43 다음 그림은 이런 피해사례를 도식화 한 것이다. 4 구조벽체의 대각 균열 이러한 취약부위에 대해서는 적절한 보강방안이 강 구되어야 하며, 다음 장에서 이에 대해 다루도록 한다. 지진안전도 조사 및 항목 조적조 건축물의 지진취약 부위 국내에서는 조적조 건축물의 지진피해 산정을 위해 몇몇 연구자들에 의하여 시공여건을 반영한 조적벽체 실험과 진동대를 이용한 축소모델실험이 이루어졌다. 앞에서 서술한 조적조 건축물이 갖고 있는 구조적 결 함과 바닥구조가 철근콘크리트라는 차이점을 반영하여 실험을 행하였다. 이들 실험결과를 보면, 벽체 상부에 테두리보가 없고 개구부 상부 인방보가 없는 상태의 벽체는 국외의 지진피해 사례와 다르게 개구부 주변 균열이 구조벽체의 전단균열보다 크게 발전하는 것으 로 나타나고 있다. 또한, 개구부가 없는 벽체에서는 철 근콘크리트 바닥과 벽돌사이에 충분한 부착응력을 확 보하지 못해 하부에 슬라이딩에 따른 수평균열이 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 이러한 실험결과들을 바탕으로 국내에 시공된 비 보 강 조적조 건축물의 지진취약 부위를 정리하면 다음과 같다. 1 면외 변형 2 개구부 주변 특히 상부 모서리 부분 3 슬래브와의 접합부 지진에 대해 건축물이 취약한 상태인지의 여부를 진 단하기 위한 조사는 예비조사, 설계도서가 없는 경우의 조사 및 기본조사로 나눌 수 있다. 각각의 조사는 표준 적인 순서에 따라 아래 표에 나타낸 조사내용을 준용 하여 실시한다. 단, 구체적인 조사항목에 대해서는 건 축물의 규모와 중요도, 조사 실시여부 등을 감안하여 진단자가 적절히 판단할 필요가 있다. 또한 보다 정확 한 진단이 필요할 경우 또는 보강설계가 필요할 경우 에는 보다 정확히 건축물상황을 파악할 필요가 있기 때문에 기본조사에 첨가하여 정밀조사를 실시하는 것 이 필요하다.

46 44 조적조 건축물의 내진보강은 어떻게 하나요? 1970년대 이전의 조적조 건축물들은 대부분 인방보가 설치되지 않아서 구조체의 일체성 및 횡하중에 대한 성능 이 매우 취약하다. 또한 조적조 건축물이 대부분 3층이하 의 저층이므로 최근까지 내진설계 대상에서 제외되어 있 었기 때문에 지진에 대비한 고려가 부족한 상태로 건설되 어 왔다. 따라서 조적조 건축물의 내진성능 향상을 위한 다양한 기법의 보강방안을 마련하여 지진에 대비하는 것 이 바람직하다. 조적조 건축물의 내진보강 기법 조적조 건축물의 내진보강에 관해서 국내의 연구실 적은 적으나 미국과 일본의 경우 5년간의 공동연구를 통해 내진기준과 성능향상 방안을 제시하고 있어 다양 한 보강방법이 적용 가능하다. 다음의 표는 다양한 조 적조 건축물의 내진보강 기법과 그 장 단점을 나타내 고 있다. 내진보강 기법 중 일반적으로 사용되는 철근콘크리 트 골조, 철근콘크리트 전단벽, 철골 골조, 가새 골조 및 합성섬유 등을 이용하는 보강기법의 경우는 국내 조적조 건축물에도 적용이 가능하지만 전체적으로 국 내 조적조 건축물의 현황을 고려하였을 때 적용 가능 한 공법은 제한적이며, 보강의 실효성이 없는 경우도 있다. 또한 국내에 적용 가능한 내진보강 공법을 조적조 건축물의 유형과 그에 따른 구조적 특징을 고려하여 살펴보면 아래 표 1) 와 같이 정리할 수 있다. 1) 권기혁, 건축물의 내진성능평가 및 보수ㆍ보강사례의 조적조 건축 물의 내진안전성, 서울시립대

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48 46 조적조 기존 건축물을 보강하라 국내 조적조 건축물은 부실한 시공과 규정 미준수로 인 해 개구부 주변과 면외변형에 극히 취약할 것으로 추정되 며, 이를 개선하기 위해 보강이 필요하다. 완파의 위험성 이 높은 내부 벽이 부족한 근린생활시설은 철골골조설치 에 의한 보강이 가장 유효하며, 단독주택에서는 섬유보강 재로 벽체를 보강하는 방식과 외벽의 치장벽체와 내벽체 를 나선철물압입공법으로 일체화시켜 사실상 벽두께를 증 가시키는 방식이 바람직하다. 내진성능을 어느 정도 보 유한 다세대의 경우는 벽체와 슬래브의 연결부를 강재앵 글로 보강하는 방식으로 벽체강성을 증가시키는 것이 효 율적이며, 나선철물을 이용해 개구부를 보강하는 것도 고 려할 수 있다. 강재 스크류 앵커 보강 기존 벽체에 스트류된 강재 앵커를 삽입하여 벽체의 전단강도를 증가시킬 수 있으며, 개구부 주변, 벽체 연 결부 등에 적용되어 질 수 있다. 1) 앵커타이(Anchor Tie) 보강 벽체 접합부를 듀벨과 앵커 등을 사용하여, 보강하 는 방식으로 구조체 전체의 일체화 및 연성 증가를 위 한 기법이다. 1) 대한건축학회, 건축물의 내진설계 제도개선 연구

49 47 섬유보강재 보강 기존 벽체와 섬유계 보강재를 부착하여 벽체의 전단 강성을 향상시키는 기법으로 근년에 적용되기 시작하 였으며, 개구부 보강, 연결부위 및 벽체ㆍ슬래브 일체 성 강화에 적용될 수 있는 기법이다. 철골 골조의 설치 기존 건축물이 벽체의 양이 부족하거나, 노후화 정 도가 심하여 구조체로서의 역할을 상실하였다고 판단 될 경우, 기존 벽체를 칸막이벽으로 간주하여 모든 지 진 하중을 부담할 수 있는 철골 골조를 구조체 내부에 신설하는 기법이다. 벽체-슬래브 연결부 보강 벽체의 슬라이딩 파괴를 제어하고 철근 콘크리트 슬 래브와 벽체의 일체성을 높여 건축물 전체의 연성을 증가시키기 위한 기법이다. 나선형철물에 의한 보강 공간쌍기로 시공된 조적벽체와 교차된 벽체 모서리 부의 긴결력을 향상시키는 공법으로 1B이상으로 시공 된 벽체에 대해서도 전단응력 향상에 기여할 수 있는 공법이다. 공법에 적용되는 나선형철물은 ø8mm~ø12 mm 이상의 다양한 직경을 가지는 나선형의 삼축날개를 가지는 막대(Bar)형태의 스테인레스 철재이며, 강도는 일반강재의 2배 이상을 갖는다. 이 공법은 외부에서 주로 공사가 이루어짐으로 공사 중에도 내부공간의 사용이 자유롭고 외관이나 자중에 도 영향을 주지 않아 주거형 건축물에도 효율적 적용 이 가능하다.

50 48 조적조 건축물 내진성능 확보를 위한 제언 조적조 벽체에서 벽체의 길이방향이 아닌 벽체의 수직 방향으로 힘이 작용하여 벽체를 넘어지도록 하는 전도(면 외방향 변형)는 지진에 의해 조적조 건물에 발생되는 가 장 치명적인 현상이다. 주로 압축력에 의해 하중을 지지 하는 조적벽체는 벽체의 수직방향으로 작용하는 휨응력에 는 매우 취약하여, 건축물 전체를 급속한 붕괴에 이르게 한다. 따라서 조적조 벽체의 전도를 방지하기 위해서는 벽체의 최소두께 확보나 테두리보의 설치 등의 고려가 필 수적이다. 조적조 벽체의 전도 방지 벽체의 전도(면외방향 변형)는 지진에 의해 조적조 건축물에 발생되는 가장 치명적인 현상이다. 벽체방향 이 아닌 수직방향으로 힘이 작용하여 벽체를 넘어지도 록 하는 것으로 휨 응력(인장력)에 취약한 조적벽체로 써는 저항하기 어려운 변형이며, 건축물 전체를 급속한 붕괴에 이르게 하는 것이다. 이러한 전도를 방지하기 위해서는 조적조 건축물의 계획 시부터 전도를 방지하 기 위한 고려가 필요하다. 벽체의 최소두께 확보 면외 변형이 발생하지 않도록 하기 위한 방법은 횡 력에 대응하는 벽체 면적을 최소화 하며, 그 면적에 맞 는 벽두께를 확보하는 것이다. 건축물의 구조기준 등 에 관한규칙 에는 벽돌인 경우 당해 벽 높이의 20분의 1이상으로 하고 건축물의 층수, 높이 및 벽의 길이에 따라 각각 다음 표 이상으로 벽두께(최소 150mm)를 확 보하도록 규정하고 있다.

51 49 벽체의 테두리보 설치 벽체 면적과 두께뿐 아니라 횡지지 부재와의 일체성 또한 확보되어야 한다. 주요 횡지지 부재는 테두리보이 며, 이 테두리보와 벽체와의 적절한 부착성능은 확보되 어야 한다. 또한 벽의 길이 방향에서는 수직으로 만나 는 벽체와의 일체성이 확보되어야 한다. 벽체 시공에 있어서 만나는 두 벽체가 엇물려야 한다. 조적조 벽체가 횡력에 대해 가장 취약한 요소인 면 외 변형에 효과적으로 저항하기 위한 방안은 다음과 같다. 1 벽체높이와 길이에 상응하는 벽체두께의 확보 : 최소 두께는 20cm 이상, 둘러쌓인 면적이 60 m2를 넘는 경우 30cm 이상 2 테두리보와 벽체, 벽체와 벽체의 일체성 확보 : 테두리보와 벽체사이에 부착력이 좋은 에폭시 등으로 충진, 외견상 마구리면이 반복되어 보이 도록 시공 으로 평가하고 있다. 그러므로 개구부의 취약성을 보완 하기 위해서는 인방보의 설치가 필수적으로 요구된다. 개구부의 인방보 설치 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 에는 폭이 1.8m가 넘는 개구부에만 윗인방을 설치하도록 하고 있 으나, 환기창과 같이 작은 창이 아닌 경우에는 윗 인방 을 설치하는 것이 바람직하다. 개구부에 설치되는 윗인 방은 아래 그림과 같다. 아래 그림은 철근콘크리트보를 기준으로 한 것으로 보의 높이는 15cm이상으로 개구 부 폭에 따라 조정하여야 하지만 폭이 1.5m를 넘어가 면 철골 형강을 이용한 인방보를 고려할 수 있다. 보의 두께는 벽두께와 같거나 크게 하여야 한다. 개구부 아 래쪽은 일반적으로 창문틀 하부에는 빗물을 끊기 등이 장식성을 가지고 설치되어 보를 설치할 수 없는 경우 가 대부분이어서, 줄눈을 보강하기 위해 줄눈에 녹이 나지 않는 철물을 삽입하는 보강을 한다. 조적조 건축물에서의 개구부 조적조 건축물에서의 개구부(opening), 특히 상부에 윗인방보가 설치되지 않은 개구부는 수직하중에 대해 서도 취약성을 나타내며, 횡력이 가해지면 모서리부에 경사균열이 발생되어 점차 크게 확장되어 나간다. 외국 의 피해조사에 따르면 윗인방보가 설치된 개구부에서 는 경사균열보다 수평방향 균열이 발생되지만 균열이 크게 확장되어 구조체에 큰 손상을 끼치지는 않는 것

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54 52 기존 건축물의 내진보강을 강제하는 법령이 있나요? 우리나라의 경우 기존 건축물에 대한 내진 보강을 강제 하는 법은 없다. 다만, 기존 건축물의 증축, 용도변경, 구 조변경의 경우는 법에 의거 현행 구조설계기준을 만족하 도록 규정하고 있다. 만약 현행의 내진설계기준이 기존 건축물의 설계 당시와 비교하여 지진하중이 강화되어 규 정되어 있다면 내진보강을 통하여 현행 기준을 만족하도 록 안전조치를 취하는 것이 가능하다. 지진이 빈번한 일 본의 경우에는 내진개수촉진법으로 내진보강을 장려하고 있다. 지진대비 설계 관련 법 지진에 대비하여 모든 건축물에 대하여 내진설계를 적용하는 것이 좋겠지만 비용부담에 따른 문제 때문에 건축법에서는 일정규모 이상의 경우에만 내진설계를 의무화하고 있다. 우리나라의 경우 1985년 멕시코지진 이전까지만 해도 지진에 대한 위험도가 낮다고 생각하 여 설계 시 지진의 영향을 고려하지 않다가 멕시코 지 진에서 보여준 막대한 인명과 재산피해에 자극받아 관 련법령에 내진설계 관련 조항이 1988년 최초로 도입되 었다. 당시 우리나라는 과거 발생했던 지진에 대한 자 료가 거의 없는 실정이었기 때문에 주로 미국의 ATC 3-06과 UBC 85를 바탕으로 짧은 기간의 연구를 통하 여 내진기준을 제정하였다. 이 때 설정된 지진의 규모 는 5.0~6.0이다. 이후 전 세계적으로 발생한 대형 지진들을 경험삼아 미국의 UBC 97을 모체로 한 내진설계의 상위개념이 한국지진공학회의 연구로부터 제시되었으며, 이를 반영 한 내진설계기준의 1차 개정이 2000년 대한건축학회에 서 단행되었다. 이 개정에서는 내진설계 대상을 기존 6 층 이상에서 5층 이상 건물로 확대하였으며, 지역계수 가 기존과 비교하여 0.01g 낮추어 졌고, 허용응력수준 의 지진하중이 사용되었다. 이후 2005년에 시행된 2차 개정에서는 내진기준을 더욱 강화하여 3층 이상 건물로 확대 적용하고, 지진하 중을 상향조정하여 통합설계기준으로서 제정된 건축구

55 53 조설계기준(Korea Building Code - Structural, KBCS) 에 이를 포함시켰다. 최근에는 2009년 내진설계기준을 보다 합리적으로 개정하였는데, 이는 최근의 건축구조 기술의 변화 발전에 신속 대응하고, 건축물의 구조안전 에 관한 설계기준을 통합 재편, 건축물 구조계산에 기 본이 되는 하중기준에 관한 사항을 개선 및 보완하고, 일정 규모 미만의 소규모 건축물의 구조기준에 관한 사항을 법으로 제정하였다. 내진보강 설계 강제규정 여부 현행 내진기준에 따르면 기본적으로 3층 이상이거나 1,000m2 이상인 건축물은 내진설계 대상이다. 최초 기 준과 비교하여 특히 학교 및 오피스텔의 내진등급이 1 등급으로 강화되었고, 2층 이하 소규모 건축물의 구조 안전 기준이 도입되었으며, 목구조 건축물의 규모제한 은 완화된 것이 현행 기준의 특징이라 하겠다. 건축구조설계기준(2009)의 지진하중 규정 중, 이미 지어진 건축물에 대해 내진보강을 강제하는 규정은 없 으나, 기존 건축물의 증축, 용도변경, 구조변경의 경우 에는 관련 규정을 따르도록 하고 있어 기준의 각 항목 에 해당하는 경우에는 내진보강이 반드시 필요하다. 먼저, 증축의 경우에는 독립증축과 일체증축으로 나 누어 규정하고 있는데, 독립증축의 경우에는 신축구조 물로 취급하여 현행 내진설계기준을 따르도록 하고 있 으며, 일체증축의 경우에는 전체구조물을 신축구조물로 취급하여 현행 내진설계기준에 따라 설계 및 시공하도 록 하고 있다. 단, 이 경우 기존부분에 대해서는 전체 구조물로서 증가된 하중을 포함한 소요강도가 기존부 재의 구조내력을 5% 미만까지 초과하는 것은 허용하고 있다. 용도변경의 경우는 변경 후 건축물이 중요도분류에 서 더 높은 내진중요도 그룹에 속할 경우 변경된 그룹 에 속하는 구조물에 대한 하중기준을 따르도록 하고 있다. 구조변경의 경우는 기존 구조물의 구조변경으로 인 하여 내진설계기준에 의하여 산정한 소요강도가 기존 부재의 구조내력을 5% 이상 초과하는 경우 해당부재에 대하여 내진설계기준의 관련 규정에서 정의된 하중과 제한조건 들을 만족하도록 구조보강 등의 조치를 취하 도록 하고 있다. 최근에 사례가 많아지고 있는 리모델링의 경우, 증 축을 포함하는 경우가 많은데 연면적의 10% 이상 증축 혹은 1개 층을 초과하는 증축의 경우에는 반드시 신축 의 경우와 마찬가지로 현재의 내진규정을 만족하도록 건설되어야 한다.

56 54 건축물 내진보강 관련 법령에는 어떤 것들이 있나요? 기존 건축물을 내진보강 할 경우 관계된 법은 크게 건 축법, 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙, 건축구조설계 기준이 있을 것이다. 건축법에서는 층수, 면적, 용도에 따라 구조안전의 확인을 규정하고, 규정된 허가 혹은 신 고절차를 따르도록 하고 있다. 완공 후에는 사용승인 및 건축물대장 정리를 해야 한다. 또한 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙에 의거 구조안전을 확인하여야 하며, 건 축물의 대수선 및 유지관리를 위해서나 구조변경을 시행 할 경우에는 건축구조설계기준을 따라야 한다. 건축법 관련 항목 1 구조내력 및 구조안전의 확인(법 제48조, 영 제32조) 3층 이상, 연면적 1천제곱미터 이상, 높이 13미터 이상, 처마 9미터 이상, 기둥과 기둥 사이의 거리 가 10미터 이상의 건축물, 건축물의 구조기준 등 에 관한 규칙 에서 정하는 지진구역 안의 건축물, 국가적 문화유산으로 보존할 가치가 있는 건축물 로서 국토해양부령으로 정하는 건축물에 대하여는 구조기준 및 구조계산에 따라 구조의 안전을 확인 하고 지진에 대한 안전여부를 확인하여야 한다. 2 건축허가 또는 건축신고(법 제11조, 제14조) 기존 건축물의 내진보강 시는 대수선 행위 이므로 시장 군수 구청장으로부터 건축허가 또는 건축 신고 행정절차를 이행하여야 한다. 기존 건축물에 증축과 함께 내진보강 시에도 시 장 군수 구청장으로부터 건축허가 또는 건축신 고 행정절차를 이행하여야 한다. 3 건축물 착공신고(법 제21조, 제19조) 건축허가를 받거나 신고를 한 건축물의 내진보강 공사를 시작할 때에는 허가권자(시장 군수 구청 장)에게 공사계획(설계도서)을 신고하여야 한다. 4 건축물 사용승인(법 제22조, 제21조제5항) 건축허가(신고)와 착공신고를 한 건축물의 내진보 강공사를 완료하고 건축물을 사용하고자 하는 경 우에는 공사감리자가 작성한 감리완료보고서를 첨

57 55 부하여 허가권자(시장 군수 구청장)에게 사용승 인을 신청하여야 한다. 5 건축물대장 정리 등(법 제38조, 규칙 제5조 및 제7조) 내진보강공사를 완료하고 사용승인신청 시는 건축 물의 배치도(증축과 대수선을 함께 할 경우) 및 내 진보강으로 변경된 건축물의 표시에 관한 도면 등 을 제출하여 기존 건축물대장을 정리하여야 한다. 아울러, 건축물대장의 변경사항(면적의 증감, 구조 의 변경 등)에 대하여 관할 등기소에 사용승인일로 부터 1월 이내에 등기를 신청하여야 한다. 건축물의 구조기준 등에 관한 규칙 1 구조안전의 확인(제56조) 각 단계별 구조안전(지진에 대한 구조안전을 포함 한다)확인의 절차, 내용 및 방법은 제49조에서 제 51조까지에 따른다. 국토해양부령이 정하는 지진구역안의 건축물 이란 별표 10에 따른 지진구역 Ⅰ의 지역에 건축하는 건 축물로서 별표 11에 따른 중요도 특 또는 중요도 1 에 해당하는 건축물을 말한다. 국가적 문화유산으로 보존할 가치가 있는 건축물 로서 국토해양부령이 정하는 것 이란 국가적 문화 유산으로 보존할 가치가 있는 박물관ㆍ기념관 그 밖에 이와 유사한 것으로서 연면적의 합계가 5천 제곱미터 이상인 건축물을 말한다. 2 건축물의 규모제한(제9조의 3) 주요 구조부가 비보강조적조인 건축물은 지붕높이 15미터 이하, 처마높이 11미터 이하 및 3층 이하 로 하여야 한다. 건축구조설계기준 적용범위 건축법 등에 따라 건축하거나 대수선 및 유지 관 리하는 건축물 및 공작물의 구조체와 부구조체, 그 리고 이들의 공사를 위한 가설구조물의 구조체는 이 기준에 따라야 한다 구조변경 기존구조물의 구조변경으로 인하여 이 기준에 의 하여 산정한 소요강도가 기존 부재의 구조내력을 5% 이상 초과하는 경우에는 해당 부재에 대하여 이장에서 정의된 하중과 이 절의 내진설계기준을 만족하도록 구조보강 등의 조치를 하여야 한다.

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