대만의 강진에도 불구하고 초고층빌딩인 타이베이 101은 특별한 문제없이 건재했던 물리학적인 이유가 궁금합니다

Question

이번의 대만의 강진에도 불구하고 전세계 9위로 초고층 빌딩인 타이베이 101 전혀 특별한 문제없이 건재하엿는데요.

어떠한 물리적인 이유로 타이베이 101이 강진에도 전혀 문제없이 버틸 수 있었던것인지 이유가 궁금합니다

Answer 1

안녕하세요. 염정흠 과학전문가입니다.

초고층 건물에는 기본적인 내진설계도 철저하게 하지만 추가로 제진장치 또는 제진댐퍼라고 부르는 장치를 설치하는 건축물도 있습니다. 타이베이101의 경우 제진장치를 설치하였습니다. 그 외에도 건축물에 영향을 주는 여러가지 유형의 진동과 하중을 고려하여 구조물을 설계하였습니다.

타이베이101 에 설치된 제진장치의 사진입니다.

위 그림에서 보면 거대한 추가 와이어에 걸려서 떠있고, 아래에 여러개의 댐퍼들이 설치되어 있습니다. 건물에 강한 진동이 발생하면 이 구조물이 진동의 반대방향으로 대응하는 힘을 발생시켜서 진동을 줄여주는 것입니다. (거대한 추가 건물을 대신해서 진동해준다고 표현하는 사람도 있습니다.)

타이베이101에 설치된 장치는 TMD : Tunes Mass Damper라고 하여 제진 장치의 대표 사례 중 하나입니다.

Answer 2

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

660톤짜리 댐퍼보이라는 무게추를 건물내부에 설치하여 지진이 발생시 좌우 움직임을 무게추가 조절하는 내진설계가 핵심입니다.

Answer 3

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.

타이베이 101이 강진에도 무너지지 않은 이유는 크게 세 가지 물리학적 원리 때문입니다.

첫째, 튼튼한 기초와 골조 구조입니다. 타이베이 101은 380개의 콘크리트 기둥으로 지지되고 있으며, 60층까지 이어지는 강철 골조 구조는 건물 전체에 강성을 제공하여 지진 에너지를 흡수하고 분산시킵니다.

둘째, 첨단 내진 설계 기술입니다. 타이베이 101에는 '동조 질량 댐퍼'라는 660톤짜리 거대한 철구가 87층과 92층 사이에 설치되어 있습니다. 이는 마치 건물 안에 거대한 진자를 설치한 것과 마찬가지로, 지진 에너지를 흡수하고 건물의 흔들림을 최대 40%까지 줄여줍니다.

셋째, 지반과의 상호 작용입니다. 타이베이 101은 지반 아래 깊숙히 묻힌 70m 길이의 기둥으로 지반과 연결되어 있어 지진 에너지를 효과적으로 지반으로 전달하고 건물의 흔들림을 감소시킵니다.

이처럼 타이베이 101은 첨단적인 물리학적 설계와 기술을 통해 강진에도 안전하게 지탱할 수 있도록 건설되었습니다.

Answer 4

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.

대만은 이후 석달 만에 건축 법을 개정했습니다. 내진 설계를 더욱 강화했고, 특 히 초중고등학교는 복도에도 기둥을 설치해 구조를 보강했습니다. 내진 설계가 힘든 건축물은 완충 시 설을 추가하게 했습니다. 완충 시설을 만든 게 대만 의 101층 빌딩인 타이베이 101입니다.

이 노란색 강철 공의 이름은 '댐퍼 보이' 입니 다. 무게만 660톤에 달하고요. 건물 87층과 92층 사이에 매달려 있습니다. 지진처럼 외부 힘에 의해 건물이 움직일 때, 그 방향과 반대로 흔들려 건물 전체의 균형을 맞추는 역할을 합니다. 건물의 움직 임을 최대 40%까지 줄여줄 수 있습니다.

Answer 5

안녕하세요. 박성학 과학전문가입니다.

지진이 많은 대먄의 특성상 고층빌딩이 거의 없다시피한데도 불구하고 101층짜리 건물을 지을 수 있었던 비결은 정식 명칭은 Tuned Mass Damper 라 해서 건물에서 발생하는 진동을 흡수해 자신이 대신 진동함으로서 건물의 진동을 상쇄하는 장치를 사용하여 건물을 지었기 때문에 강진에도 버틸수가 있는것입니다