우리 주변의 대단한 기술 대백과

우리 주변의 대단한 기술 대백과 - 넓고 얕은 대단한 과학기술지식
와쿠이 요시유키.와쿠이 사다미 지음, 이영란 옮김 / 성안당 / 2019년 3월

   우리는 수많은 과학의 이기들에 둘러 쌓여 있어 너무나 당연하다고 여길 만큼 과학의 편리함을 누리고 있다.  그러나 우리 주위에 있는 많은 과학의 산물들은 100년 전 생활에서는 상상하지도 못했던 '놀라운 발명품'임을 깨달을 때 우리의 인생은 놀라운 일들의 연속일 수 밖에 없다. 

   이러한 것들은 어떻게 만들어졌는지를 세세한 부분까지 모두 알 필요는 없겠지만, 최소한 어떤 원리에 의해 움직인다는 것을 안다면 우리의 일상생활을 더욱 흥미롭게 재미있을 것이다. 

내진 설계.

   최근 한반도에서 지진이 잇달아 발생하면서 국민들의 불안감이 커졌다. 

   우리나라는 전 세계 지진의 90%가 발생하는 환태평양 지진대에 벗어나 있다. 하지만 한반도의 지진 발생빈도는 해마다 증가하고 있어 내진 설계에 대한 중요성은 점점 부각되어 가고 있다. 

   이웃 나라 일본은 지진이 빈번한 곳으로 내진 설계에 대한 기준이 법으로 정해져 있다. 지진으로 인해 과거 1963년 이전에는 높이가 31미터를 넘는 고층 빌딩의 건설은 금지되었다. 그러나 내진 설계에 대한 기술의 발전으로 지금은 100미터가 넘는 빌딩의 건설도 가능해졌다고 한다. 

   여기서 지진을 견딜 수 있는 설계... ‘내진 설계’란 정확하게 무엇일까?

   지진에 대응할 수 있는 ‘내진 설계’를 세부적으로 구분하면 ‘내진’, ‘제진’, ‘면진’으로 나눈다. 

   ‘내진’은 철근 콘크리트로 기둥과 벽을 강화시켜 지진의 흔들림에 대항하는 방법을 말한다. 더 튼튼하게 만든 강화된 기둥과 벽이 지진으로 인한 건물의 흔들림을 흡수하는 것이다. 뿌리 깊은 나무가 바람을 견디는 것과 같다. 

   그러나 이러한 방법은 100미터가 넘는 고층에 적용하다보면 철근과 콘크리트의 양 때문에 한계에 부딪힌다. 무조건 두껍게 많이 철근과 콘크리트를 부어댈 수 는 없다. 그래서 채택한 방법이 ‘제진’방식이다. 

   ‘제진’은 지진의 흔들림에 맞춰 건물도 적당히 흔들리게 하여 지진으로 인한 충격을 분산, 흡수하는 건축방식이다. 흔들리는 갈대가 강한 태풍에도 넘어지지 않는 것을 생각하면 된다. 

   이론적으로 ‘제진’은 지진을 견뎌내는 좋은 방식이지만, 지진의 흔들림에 맞춰 건물도 흔들리는 ‘제진’도 큰 문제점을 가지고 있다. 지진의 흔들림이 평소보다 많이 클 때 ‘제진’의 문제점이 드러난다. 비록 건물은 무너지지 않지만 그 건물 속에 있는 사람은 특히 꼭대기에 있는 사람은 그 흔들림이 더욱 커져서 ‘건물이 크게 흔들릴 때, 벽에 부딪히거나 위에서 떨어지는 물체에 부딪히는 등 다치는 문제가 생기는 것이다. 

   그래서 그 단점을 보완하여 개발된 기술이 ‘면진’이다. ‘면진’은 고무처럼 쉽게 모양이 변형되는 소재로 되어 있는 장치 위에 ‘제진’ 방식의 건물을 짓는 방법이다. 이렇게 되면 큰 지진이 일어나더라도 면진 장치가 지진 에너지를 1차로 크게 감소시키고, 2차로 ‘제진’방식의 기술이 지진의 힘을 감소시키기 때문에 지진을 보다 효과적으로 대응할 수 있게 된다. 

   비용은 3가지 방법 중에서 내진구조가 가장 적고 제진 구조, 면진 구조의 순서로 비용이 커진다.