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강재의 소성변형에 의한 에너지 소산을 이용하는 제진 및 면진기술

전문가 제언: ○ 지진의 발생은 불가항력적이지만 구조물의 설계기술에 의하여 피해를 최소화하거나 면하는 것은 가능하다. 이를 위한 설계기법에는 지진력에 저항할 수 있도록 튼튼하게 설계하는 내진설계, 건물의 진동주기를 지진동 주기에서 멀어지게 하여 지진을 피해가는 면진설계, 지진에 의한 입력에너지를 제진장치를 이용하여 소산시키는 제진설계가 있다. 이러한 설계의 시공에는 변형능과 피로특성이 우수한 강재가 이용된다.

○ 진동의 반복주기가 긴 장주기지진동은 고층건물, 석유탱크, 장대교량 등과 같은 대형구조물과 공진하기 쉽기 때문에 최근 이에 대한 대책이 중시되고 있다. 예를 들어 고층건물은 유연한 구조이므로 구조자체를 강화하는 내진구조는 적합하지 않다. 또 공진차단을 위해 건물을 지반에서 분리하여 댐퍼를 설치하는 면진설계는 신설건물에는 유효하나 기존건물에는 적용이 곤란하다. 기존 건물의 장주기지진 대책으로는 비부착 가새(unbonded brace)에 의한 제진설계의 적용이 적합하다.

○ 지진대책으로는 위와 같은 설계기술의 적용 외에 내진 및 제진용 강재가 다양하게 개발되어 실용되고 있다. 특히 지진이 많은 일본의 경우에는 내진건축용접구조용 강재로서 내진동응력과 소성변형성능이 우수한 강도 400N급 및 490N급 SN(Steel New Structure)강, SN강의 HAZ인성을 개선시킨 BCT325강, 면진설계에 적용되는 저항복점 LY100강 및 LY225강의 사용을 법제화하고 있다. 미국에서도 A992강과 A913강재를 내진용 강재로 규정하고 이의 사용을 권장하고 있다.

○ POSCO에서는 1999년 SN강을 개발하여 KS를 획득하여 내지진용 강관을 생산하고 있으며 최근 이들 강재가 송도의 글로벌 R&D센터에 적용되었다. 이외에도 내진성이 우수한 TMCP압연강이 개발되어 여의도 서울국제금융센터, 일산 킨텍스 등에 적용되었다. 국토해양부는 건축용 SN강재를 적용해 내진안전성을 확보하는 ‘KBC(Korea Buildnig Code) 2009’를 고시한 바 있다. 우리나라도 지진의 안전지대가 아닌 만큼 구조물의 지진대책 설계기술과 적용강재의 개발을 지속적으로 추진할 필요가 있다.

저자: Norihisa Kawamura
자료유형: 학술정보