건축물 구조 따라 내진능력도 달라

[아시아경제 정선은 기자]일본 강진으로 내진설계에 대한 관심이 높다. 건축물도 어떤 자재와 구조로 지어졌느냐에 따라 지진에 견디는 강도에 차이가 있다.

먼저 전통적인 기둥식(beam)구조로 지어지는 목조건축물은 지진에 잘 견디기로 유명하다. 목재는 휘거나 변형되면서 지진의 운동에너지를 많이 흡수하므로 내진기능이 우수하다. 우리 전통 한옥 역시 기둥, 보, 도리 등 수평·수직 목재들이 서로 떠받치는 가옥구조의 특징으로 인해 지진에 강한 면모를 보인다. 지진과 습한 기후로 유명한 일본 역시 예로부터 목조주택이 발달돼 왔다.

목조구조는 일종의 '갈대'로 비유된다. 갈대는 바람에 흔들리기는 하지만 부러지지는 않는다. 그만큼 유연성이 강하다. 반면 강한 정도를 나타내는 강성(强性)은 약해서 높게 짓기는 곤란하다. 순수목조로만 아파트를 짓는다고 가정하면 건설비용 또한 만만찮게 들어갈 것이다. 일본에 목조주택이 많은 것도 주거용으로 저층건물이 많기 때문에 가능했다.

아파트가 많은 대도시의 건축물들은 대다수가 벽식(wall)구조로 지어진 철근콘크리트구조물이다. 이러한 건축물들은 '딱딱한 고목(古木)'에 비유된다. 강한 정도는 높지만 휘어지지 않고 부러질 위험이 높은 것이 단점이다. 국토해양부 통계에 따르면 2007년 기준으로 국내 5층 이상 고층아파트 비율은 전년대비 7% 증가했다. 아울러 수도권과 부산 등 대도시에는 31층 이상의 아파트 공급이 급격히 늘었다. 만약 초대형 지진이 발생한다면 고층 아파트들은 지진에 취약할 수 있다.

최근 나오는 대안은 유연성과 강한 정도를 조화롭게 건축물구조에 적용하는 것이다. 철근콘크리트구조도 지진에 취약한 조적조 방식에 철근을 도입해서 내진기능을 보완한 방식이다. 강하지만 부러지기 쉬운 '딱딱한 고목'에는 섬유보강자재를 넣어서 유연성을 높일 수 있다. 일본의 목조주택도 1995년 한신 고베 대지진을 겪은 이후 재래방식에서 철물구조를 얹는 방법으로 진화하고 있다.

유영찬 한국건설기술연구원 박사는 “지진을 많이 겪는 일본은 경험을 통해 유연성이 높은 목조를 주거건축물에 적용한 것이다”며 “지진에 강한 건축물은 일률적인 것이 아니라 건물의 규모와 높이를 감안해서 제일 합리적이고 유효한 공법과 구조를 적용하는 것이다”고 설명했다.