튼튼함에 안전까지 더하다, 포스코 내진 강건재 솔루션
튼튼함에 안전까지 더하다, 포스코 내진 강건재 솔루션
  • 최준 기자
  • 승인 2023.03.30 08:58
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포스코, 관련 솔루션 개발 및 적용 확대 가속화
국내 철강업체 ‘포스코’ 그룹. 사진=선호균 기자
국내 철강업체 ‘포스코’ 그룹. 사진=선호균 기자

[이지경제=최준 기자] 최근 튀르키예와 시리아에 큰 지진이 발생했다. 7400㎞ 떨어진 한국의 모든 관측소에서 관측될 정도였으며 10만채가 넘는 건물을 파괴하고 수만명의 생명을 앗아갔다.

한국도 안전지대는 아니다. 2016년 9월 경주에서 규모 5.8, 2017년 11월 포항에서 규모 5.4, 지난해 10월 충북 괴산군에서 규모 4.1, 올해 1월에는 강화도 해상에서 규모 3.7 지진이 발생하는 등 한반도에 지진발생 횟수는 증가하고 있는 추세다.

한국은 2000년 이후 건축물 내진설계 의무화가 본격적으로 시행됐으며, 신축 건물과 주요 공공시설을 중심으로 꾸준히 내진설계가 반영되고 있다. 그러나 전국적으로 보면 건축물 10채 중 8채 이상이 내진성능을 갖추고 있지 않다.

내진설계는 내진구조, 제진구조, 면진구조로 구분된다.

내진구조는 구조물 자체가 지진에너지에 견디는 것이다. 면진은 구조물에 전해지는 지진에너지를 줄이는 것, 제진은 지진에너지 자체를 소산시키는 것을 말한다.

내진설계에 해당되는 모든 구조물의 구성 부재는 건축물의 하중을 지탱할 수 있도록 충분한 강도를 갖춰야 한다. 지진의 흔들림에 유연하게 대응할 수 있는 연성도 지니고 있어야 한다.

연성은 당기는 힘을 받아 늘어나는 현상으로 철강이 지닌 대표적인 특성이다. 반대로 부서지거나 깨지는 성질을 취성이라고 하는데, 이는 콘크리트가 대표적이다. 이를 조합하면 이른바 우리가 흔히 알고 있는 ‘철근 콘크리트’가 된다.

건축물의 구조재로 가장 많이 사용되는 재료는 철강, 콘크리트, 목재를 꼽을 수 있다. 이중 외부 충격을 가장 잘 흡수하면서 균열이나 파괴 가능성을 낮추는 자재는 철강이다. 지진이 자주 발생하는 일본과 대만에서는 건축물, 교량 등의 내진성능을 확보하기 위해 강구조를 우선적으로 적용하고 있다.

현재 설계 기준상 항복비(항복강도를 인장강도로 나눈 값) 0.85 이하일 경우 내진용 강재로 분류된다. 항복비가 낮을수록 내진성능은 더 좋아진다. 이는 지진파에 의해 건축물이 기울어졌을 때 인장강도로 인한 버팀 현상으로 재난 대응 시간을 확보할 수 있다는 것이다.

건축물이 제대로 된 내진성능을 확보하기 위해서는 내진 강재의 품질뿐 아니라 강재와 강재를 접합하는 용접 기술과 건물의 연성 능력을 유도하는 ‘보기둥 접합부의 디테일’이 동시에 갖춰져야 한다.

바람이나 지진으로 건축물이 휘거나 변형되는 정도를 층간변위라 하는데, 보기둥 접합부의 내진 등급은 보와 기둥 접합부가 견뎌내는 층간변위 정도(층간변형각)에 따라 보통모멘트(1%), 중간모멘트(2%), 특수모멘트(4%) 접합부로 구분된다.

특히 중간모멘트와 특수모멘트로 갈수록 내진성능이 높아지는데, 이는 구조 부재 물량을 추가로 10~20% 절감할 수 있는 효과가 있다. 

과거 국내에는 중간모멘트나 특수모멘트 접합부로 설계, 제작, 시공할 수 있는 기술이 보급되지 않아 내진접합부를 이용하는 사례가 거의 없었다. 하지만 최근 포스코에서 특수 모멘트 개발 및 설계, 제작 기술을 제공하면서 원가 절감 및 구조물의 내진 안정성을 위해 발주처나 건설사에서 내진 접합부를 적용하는 사례가 증가하고 있다.

내진 설계에 꼭 필요한 존재인 내진 강재는 지진 발생 시 인명 피해, 2차 참사 등을 막는데 중요한 역할을 한다. 포스코는 최근 발생한 지진의 영향으로 대형건출물, 공공이용시설 등에 안전한 내진 강재가 쓰이는 것이 점차 중요해질 것으로 보고 관련 솔루션 개발과 적용 확대에 더욱 박차를 가할 예정이다.


최준 기자 news@ezyeconomy.com

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