지진발생을 대비한 초고층건물의 내진공법 원리가 궁금합니다.

Question

최근 북아프리카 모로코에서 규모 6.8 강진의 발생으로 사망자 2.000명이 넘고 중상자도 많아 인명피해는 더 늘어날 것으로 예상된다는데 지진발생을 대비한 초고층건물의 내진공법 원리가 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 홍성택 과학전문가입니다.

지진으로 인한 건물의 진동을 제어하는 것도 내진공법의 중요한 원리입니다. 이를 위해 건물 내부에는 진동을 흡수하고 분산시키는 강직체나 강성체가 설치될 수 있습니다. 또한, 건물의 구조물 사이에는 강성체나 강직체를 사용하여 지진파의 전달을 줄이는 역할을 합니다.

Answer 2

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.

내진공법은 크게 두 가지 원리로 작동합니다. 첫째, 건물의 구조를 지진에 대해 강하게 만들기 위한 원리이고, 둘째, 지진 에너지를 흡수하고 분산시키는 원리입니다.건물의 구조를 강하게 만드는 원리는 강철 또는 강화된 콘크리트와 같은 강한 재료를 사용하여 건물의 기둥, 보, 바닥판 등을 강화하는 것입니다. 이를 통해 건물의 구조는 지진의 힘에 대해 더욱 견고하게 유지될 수 있습니다. 지진 에너지의 흡수와 분산을 위한 원리는 내진기를 사용하는 것입니다. 내진기는 일종의 충격 흡수 장치로, 지진으로 인한 힘과 에너지를 흡수하여 건물의 진동을 완화시킵니다. 이를 통해 건물의 피해를 최소화하고 주변 구조물에 전달되는 지진 영향을 줄일 수 있습니다.

Answer 3

지진 발생에 대비한 초고층 건물의 내진공법은 건물이 지진 흔들림에 대해 안전하게 견딜 수 있도록 설계되는 중요한 공학 기술입니다. 이러한 내진 공법은 건물의 안전성을 확보하고 지진으로 인한 피해를 최소화하기 위해 사용됩니다.

내진공법의 원리는 다음과 같습니다:

1. 베이스 이슈레이션 (Base Isolation):

   • 건물의 하부에 위치한 베이스 이슈레이터를 사용하여 지진의 가속도와 흔들림을 줄입니다.

   • 베이스 이슈레이터는 일종의 경화된 고무 또는 스틸 볼들을 포함하는 장치로, 건물의 하부와 지반 사이에 설치됩니다.

   • 지진 발생 시, 베이스 이슈레이터는 지진 흔들림을 흡수하고 건물을 상대적으로 안정된 상태로 유지합니다.

2. 유연한 구조물 디자인:

   • 내진을 고려한 초고층 건물은 더 유연한 구조물로 디자인됩니다. 이는 지진 시 건물이 흔들리는 것을 허용하고, 지진 에너지를 흡수합니다.

   • 일반적으로 스틸 프레임 또는 강철 구조물이 사용되며, 건물의 중앙에 내진성 코어를 배치하여 추가적인 지진 저항을 제공합니다.

3. 더 나은 건축 재료와 기술:

   • 내진성 건물을 건설할 때는 향상된 건축 재료와 기술을 사용하여 지진으로부터 더욱 향상된 보호를 제공합니다.

   • 예를 들어, 강화된 콘크리트, 강화된 강재, 내진용 볼트 및 연결기술 등을 사용하여 건물의 내진 저항을 향상시킵니다.

4. 지진 예측과 경보 시스템:

   • 초고층 건물에서는 지진을 사전에 감지하고 주민에게 경보를 제공하는 고급 지진 예측 및 경보 시스템을 사용하기도 합니다.

   • 이를 통해 건물의 주민은 지진 발생 시 적절한 조치를 취하고 대피할 수 있습니다.

이러한 내진공법은 지진 발생 시 건물의 피해를 최소화하고 건물의 안전을 확보하기 위해 중요한 역할을 합니다. 특히 지진 위험이 높은 지역에서 건물을 설계하고 건설할 때 이러한 원리와 기술을 적용하는 것이 중요합니다.

Answer 4

안녕하세요. 박정철 과학전문가입니다.

초고층 건물의 내진공법은 지진으로부터 건물을 보호하기 위한 구조적인 설계와 기술입니다. 이 방법은 지진 발생 시 건물이 안정성을 유지하고 흔들림을 최소화하는 것을 목표로 합니다. 내진공법에는 여러 가지 기술과 원리가 사용될 수 있지만, 대표적인 내진공법 중 하나는 "기계적 감쇠"입니다. 기계적 감쇠는 주요한 원리로서, 지진 발생 시 건물 구조물에 탄성 에너지를 흡수하거나 분산시키는 방식으로 작동합니다. 일반적으로 다음과 같은 방법들이 사용됩니다.

1. 감쇠기(Dampers): 감쇠기는 건물 구조에 설치되어 지진의 진동을 흡수하거나 분산시킵니다. 이러한 장치들은 스프링, 액체 또는 가스 충전 실린더 등 다양한 형태로 존재할 수 있습니다. 예를 들어, 액체 감쇠기에서는 액체의 저항력이 진동 에너지를 소모하여 건물의 흔들림을 줄여줍니다.

2. 진동제어 시스템(Vibration Control Systems): 선회 제어장치와 같은 공학적인 시스템도 사용됩니다. 이러한 시스템은 선회 장치(예: 마찰장치)를 활용하여 건물의 진동을 제어합니다.

3. 융합된 구조(Fused Structures): 서로 다른 재료 및 구조 요소를 결합하여 내구성과 내진능력을 향상시키는 것입니다. 예를 들면 철근 콘크리트 혹은 철프레임과 같이 다른 소재를 결합하여 더욱 견고한 구조를 형성할 수 있습니다.