내진, 면진, 제진구조 설계의 개념과 차이점

지진에 대응하는 구조 설계 방식은 지진의 영향으로부터 건축물과 인명 피해를 최소화하기 위한 핵심 기술입니다. 한국에서는 내진설계 의무 대상 건물이 건축법 시행령 제32조 제2항에 따라 규정되어있는데요. 현행 제도에서는 2층 이상 또는 연면적 200㎡이상의 건축물과 모든 주택에 대하여 내진설계를 필수로 적용하도록 규정하고 있습니다. 내진, 면진, 제진 등 각각의 설계 방법에는 다음과 같은 특징과 차이점이 있습니다.

그 업체, 부실 시공하지는 않나요?

1. 내진 구조 설계 (Resistant Design)

• 개념: 건축물 자체를 강하게 만들어 지진에 의해 발생하는 힘을 직접적으로 견디는 설계 방식입니다.
• 원리: 구조물이 변형되더라도 붕괴하지 않도록 철근 콘크리트, 철골 등 강한 구조재를 사용하여 내구성을 높이는 방식입니다.
• 특징:
  • 구조적 강성과 연성 확보가 중요합니다.
  • 지진의 에너지를 흡수하거나 견디기 위한 설계에 중점을 둡니다.
  • 경제적이나 대규모 지진에 대해서는 한계가 있을 수 있습니다.
• 적용: 일반 건축물, 중소형 아파트 등

2. 면진 구조 설계 (Base Isolation Design)

• 개념: 지진의 진동을 건물로 전달되지 않도록 기초와 상부 구조 사이에 면진 장치를 설치하는 설계 방식입니다.
• 원리: 고무 베어링(탄성체)이나 감쇠 장치 등을 설치하여 기초 부분이 흔들려도 상부 구조에는 진동이 최소한으로 전달되도록 합니다.
• 특징:
  • 지진에 의한 진동이 약 50~90% 감소합니다.
  • 내부의 설비나 물품 등도 보호하는 데 유리합니다.
  • 초기 설치 비용이 높지만, 장기적으로는 유지보수 비용이 절감됩니다.
• 적용: 병원, 데이터 센터, 고급 주거시설, 문화재 보호 시설

3. 제진 구조 설계 (Damping Design)

• 개념: 건물 내에 제진 장치를 설치해 지진 에너지를 흡수하거나 소산시켜 진동을 줄이는 설계 방식입니다.
• 원리: 건물의 주요 구조나 벽체 등에 댐퍼(damper)라는 장치를 설치하여 진동이 발생하면 이를 에너지로 흡수하여 변형을 줄입니다.
• 특징:
  • 주로 진동을 흡수하는 점성댐퍼(Viscous Damper), 마찰댐퍼(Friction Damper) 등을 사용합니다.
  • 지진뿐만 아니라 바람 등에 의한 진동에도 효과적입니다.
  • 추가적인 장치로 인해 구조 설계의 유연성이 확보됩니다.
• 적용: 고층 빌딩, 교량, 대형 구조물

내진, 면진, 제진설계의 추천 활용 사례

내진 설계는 경제성을 우선시하는 일반 건축물에 적합하며, 면진 설계는 진동에 민감한 병원, 데이터센터 등에 적합합니다. 한편 제진 설계는 고층 건물, 교량 등 특수한 진동 대응이 필요한 구조물에 사용됩니다. 결론적으로, 각 방식은 단독으로 사용되기보다 혼합적으로 적용될 수 있으며, 구조물의 용도와 예산에 따라 최적의 설계를 선택하는 것이 중요합니다.