건축물의 내진설계 기준

1. 연도별 지진발생 현황(1978~2015) <출처: 기상청>

2. 진앙과 진원 Ⓒ이재인

지진 하면 흔히 가까이 있는 일본의 지진을 떠올리실 분들이 많으실 것 같습니다. 하지만 우리나라도 지진관측을 시작한 1978년 이래 현재까지 연평균 30회 이상의 지진발생빈도를 보이고 있어서 안전지대라고 할 수는 없습니다. 그래서 우리나라도 1988년에 건축물 내진설계 기준을 제정하고, 이후 몇 차례의 「건축법」 개정을 통해서 현재의 기준에 이르고 있지요.

37년간 지진발생 현황 지난 37년간(1978~2014) 지진발생 현황(규모 2.0 이상): 기상청, 「2014년 국내 및 세계 지진발생 현황」
└ 규모 3.0: 실내의 일부 사람이 느낄 수 있는 정도
└ 유감(有感)지진: 사람이 땅의 진동을 감각으로 느낄 수 있는 지진

01. 지진 규모와 진도

칠레 지진과 HSBC본사 1. 2010년 칠레 지진(규모 8.8)으로 21층 건물 일부가 붕괴된 모습 <출처: (CC BY-SA) Ex-BGDA- @Wikimedia Commons>
2. 홍콩상하이은행(HSBC) 홍콩본사. 횡력(지진,바람) 대응을 위한 보강재가 있다. <출처: (CC BY) WiNG @Wikimedia Commons>

지진의 크기는 절대적 개념의 ‘규모(Magnitude, 또는 리히터 스케일(Richter scale)’와 상대적 개념의 ‘진도(Seismic Intensity)’가 있습니다. 예를 들어, 특정 장소에서 감지되는 진동의 세기를 ‘진도’라고 하는데, ‘진도’는 지진으로 인해 땅이나 사람 또는 다른 물체들이 흔들리고 파괴되는 정도를 나타내는 등급을 의미하며, 지진을 일으킨 에너지가 처음 방출된 지점인 진앙(震央, Epicenter)과 이를 느끼는 장소의 위치 관계에 따라 달라지게 됩니다.

지진의 크기별 영향 지진의 크기가 물체 및 사람에 미치는 영향 <출처: 국민안전처 및 위키피디아(https://en.wikipedia.org/wiki/Mercalli_intensity_scale)>

반면에 지진으로 방출되는 에너지를 지진계로 측정한 크기를 의미하는 ‘규모’는 소수점 아래 한 자리까지 표시하며, M1.0 즉 규모 1.0은 폭약(TNT) 60톤의 힘에 해당되고, 규모가 1.0 증가할 때마다 에너지는 30배 씩 가중됩니다.

진도의 계급은 크게 일본의 JMA(Japan Meteorological Agency) 진도와 미국의 MMI진도(수정 메르칼리 진도, Modified Mercalli Intensity)가 있습니다. 우리나라 기상청은 과거 8단계(0~Ⅶ)로 구분된 일본 기상청 계급(JMA Scale: 1949)을 사용해 왔지만 2001년 1월 1일부터 미국에서 시작되어 여러 나라가 공용하는 12단계의 MMI 계급(MMI Scale: 1931, 1956)을 사용하게 됩니다.

02. 내진설계의 개념

지진은 지구 내부의 에너지가 지표로 나와 땅이 갈라지며 흔들리는 현상으로, 건축물에 하중으로서 작용하게 됩니다. 지진하중은 지반운동에 따른 관성력(慣性力)으로 건물이 수평 혹은 수직 비정형이거나 비구조요소의 예기치 못한 작용으로 인해 특정 층이나 특정 구조부재에 하중이 집중될 수 있습니다. 따라서 모든 내진설계 대상 구조물과 그 구성부재는 지진에 견딜 수 있는 일정 강도(强度)가 확보되어야 함은 물론, 지진의 흔들림에 유연하게 대응할 수 있는 연성(延性, Ductility)도 갖출 수 있도록 해야합니다.

강성/연성 내진설계 1. 내진(강성): 지진에 버틸 수 있는 X자형 보강재 <출처: Wikimedia Commons>
2. 내진(연성): 지진의 진동을 흡수하는 스프링(damper) <출처: (CC BY-SA) Shustov @Wikimedia Commons>

내진설계는 지진 시나 지진이 발생된 후에도 구조물이 안전성을 유지하고 그 기능을 발휘할 수 있도록 설계 시에 지진하중을 추가로 고려한 설계를 의미하지만, 예상되는 모든 지진에 피해를 입지 않도록 설계하는 것은 아니며, 다음의 세 가지 항목을 목표로 합니다.

•작은 규모 지진: 구조부재 및 비구조부재는 손상받지 않아야 합니다.

•중간 규모 지진: 비구조부재의 손상 허용, 구조부재는 손상받지 않아야 합니다.

•대규모 지진: 구조부재와 비구조부재의 손상 허용, 구조물 붕괴로 인한 인명 손상은 발생하지 않아야 합니다.

03. 건축물의 내진설계 기준

건축물의 내진설계 기준은 우선 행정구역을 이용하여 지진구역을 I, II로 구분하고, 재현주기 2,400년의 지진(진도 VII)에 견딜 수 있게 내진설계 기준을 시행하고 있습니다.

건축법13-2 1. 지진구역 및 지역계수: 구조규칙 [별표10]

2. 「건축법 시행령」 상의 내진설계 대상 건축물 변천과정

내진설계 의무규정은 1988년에 도입되어, 내진설계 의무적용 대상이 6층 이상 또는 연면적 10만 ㎡ 이상의 건축물이었지만, 1995년에 6층 이상, 1만 ㎡ 이상으로 확대된 뒤, 2005년부터는 3층 이상, 1,000㎡ 이상으로 확대 적용되었으며, 2015년 개정을 통해 3층 이상 또는 500㎡ 이상인 모든 건축물에 대해 내진설계를 의무화했습니다.

1. 우리나라의 진앙분포도 <출처: 기상청>

2. 지진구역 및 지역계수(구조규칙 [별표10] 참조) Ⓒ이재인

04. 내진설계의무 대상 건축물

건축물을 건축하거나 대수선하는 경우 내진설계의무 대상 건축물은 착공신고 시 확인 서류를 허가권자에게 제출해야 합니다(「건축법 시행령」 제32조). 내진설계의무 대상 건축물은 건축규모(높이, 층수, 면적), 용도, 구조, 공법, 지진구역 등에 따라 9가지로 규정하고 있습니다.

층수가 2층[주요구조부인 기둥과 보를 설치하는 건축물로서 그 기둥과 보가 목재인 목구조 건축물(이하 “목구조 건축물”이라 한다)의 경우에는 3층] 이상인 건축물

연면적이 200㎡ 이상인 건축물

(다만, 창고, 축사, 작물재배사는 제외)

내진설계의무 대상/제외대상

1. 내진설계의무 제외대상 건축물 요건 Ⓒ이재인

높이가 13m 이상인 건축물

처마높이가 9m 이상인 건축물

기둥과 기둥 사이의 거리가 10m 이상인 건축물

•국토교통부령으로 정하는 지진구역 안의 건축물(※건축물의 구조안전 참조)

• 국가적 문화유산으로 보존할 가치가 있는 박물관·기념관 등으로서 연면적의 합계가 5,000㎡ 이상인 건축물(구조규칙 제56조 제3항)

• 한쪽 끝은 고정되고 다른 끝은 지지(支持)되지 아니한 구조로 된 보·차양 등이 외벽의 중심선으로부터 3m 이상 돌출된 건축물

• 특수한 설계·시공·공법 등이 필요한 건축물로서 국토교통부장관이 정하여 고시하는 구조로 된 건축물

<글, 이미지 출처 : '그림으로 이해하는 건축법' >

본 내용은 2016년 기준으로 작성된 ‘그림으로 이해하는 건축법’의 내용을 수록한 것으로 법령 개정에 따라 일부 수정했음에도 일부 규정과 상이한 부분이 있을 수 있습니다. 각 법령 및 지침의 정확한 내용은 국가법령센터에서 다시 확인하시기 바랍니다. (http://www.law.go.kr) 또한 현황 법령에서 규정되어 있지 않은 부분에 있어서 유추해석 된 부분 등이 함께 수록되어 있음을 알려 드립니다.

내진설계