지진 - 내진, 제진, 면전

건축물에 작용하는 지진하중은 지진에 의해 지반이 흔들리면서 발생하는 관성력이 구조체에 일으키는 하중으로, 보통 지진을 정적인 하중으로 바꾸어 적용하거나 지진과 유사한 모형을 적용합니다. 여기서는 지진의 원인과 내진, 제진, 면진의 차이를 살펴보겠습니다.

 

▶ 고정하중과 활하중

 

 

지진의 원인과 크기

현재 지진의 원인으로 널리 받아들여지고 있는 이론은 독일의 베게너(1880~1930)가 제시한 ‘판구조론’입니다. 판구조론에 따르면 지구는 10여 개의 판으로 나뉘어 있고 서로 부딪치거나 밀고 쪼개지면서 매년 수㎝ 정도의 속도로 점성이 있는 맨틀 위를 제각기 이동한다고 합니다.

 

 

 

 

지진이 자주 발생하는 곳을 지진대라고 하는데 대체로 판 경계와 일치합니다. 지진은 이처럼 지구 내부에 급격한 지각변동이 일어나 그 충격으로 생긴 파동(지진파; Seismic wave)이 지표면까지 전해져 지반을 흔드는 현상입니다.

 

지진의 크기를 나타내는 척도는 일반적으로 규모(Magnitude)와 진도(강도, 세기, Intensity) 두 가지가 쓰입니다. 규모는 지진 자체의 절대적 에너지 크기를 표현하는 용어이며 진동에너지에 해당합니다. 지진계에 기록된 지진파의 진폭과 발생지점까지의 진앙거리를 이용해 계산한 객관적인 값입니다. 

 

반면 진도는 어떤 장소에 나타난 진동의 세기를 주관적인 척도로 표현한 값이다. 즉 사람의 느낌이나 주변의 물체 또는 구조물의 흔들림 정도를 주관적으로 나타낸 것인데, 이는 정해진 설문을 기준으로 일정한 계급으로 나눕니다. 진도는 지진의 규모와 진앙거리, 진원 깊이에 따라 달라지며, 그 지역의 지질구조와 구조물의 형태, 인원 현황에 따라 달라질 수 있습니다.

 

 

내진, 제진, 면진

지진을 다루는 기술은 크게 내진(耐震), 제진(制震), 면진(免震) 세 가지로 구분합니다.

내진은 지진에 저항할 수 있도록 구조물 자체를 튼튼하게 설계하는 기술입니다. 제진은 구조물과는 별도로 특별한 장치를 설치해서 지진력을 흡수하거나 구조체가 부담하는 지진력을 감소시키는 방법입니다. 면진은 구조물과 지반을 분리해서 구조체에 전달되는 지진력을 줄이는 방법을 말합니다.

 

 

 

제진이나 면진은 특수한 장비를 설치해야만 합니다. 지진이 발생했을 때 이 장치에 피해가 집중되도록 하고 다른 부분은 기능을 유지하도록 처리하는 것이지요. 따라서 지진이 발생하더라도 피해 정도가 작고 건축물의 성능을 빠르게 확보할 수 있지만 별도의 장치를 설치해야 하기 때문에 초기 비용이 많이 발생하게 됩니다.

 

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