한국도 더 이상 지진으로부터 안전지대라고 생각할 수 없게 되었습니다.
매년 지진이 발생되는 건수가 늘어나고 있으며,
2016년 9월 12일, 경주에서 리히터 규모 5.8의 지진이,
이듬해 수능을 앞두고 포항에서 규모 5.4의 지진이 일어났죠.
일련의 사태와 최근의 동향을 통해 내진설계에 대해 큰 관심이 쏠리고 있습니다.
그래서 이번에는 목조주택의 내진성에 대해 알아보겠습니다.
지진이 일어나는 이유는 정확하게 말할 순 없지만
학계에서 가장 인정받고, 합당하다고 생각되는 이유는
지반의 판이 여러 가지 형태로 엇갈리면서 지진이 일어나게 됩니다.
이렇게 발생한 지진은 건물에 힘을 주게 됩니다.
그 힘은 바로 횡압력이라고 하는데요,
횡압력..이 뭐냐고요?
횡압력이란
양옆에서 누르는 힘을 말합니다.
케찹을 짜기 위해선 양옆에서 꾹 누르게 됩니다.
이런 힘을 횡압력이라고 하죠.
본래 건축물은 중력, 즉 위로부터 아래로의 힘을 견딜 수 있도록 설계가 됩니다.
그런데 갑자기 좌우로 힘을 받게 될 때,
건축물이 무너지기까지의 힘을 받게 되는 것이죠.
그렇다면 이러한 힘에 목조주택이 갖는 유리한 점이 무엇이 있을까요?
가벼운 하중
목재구조는 다른 건축자재에 비해 가볍다는 특징을 지니고 있습니다.
위에서 보았듯이 지진파에 의해 양옆으로 흔들리는 건물은
최하층의 입장에서는 예상치 못했던 다른 방향의 힘을 견뎌내야 하죠.
이때, 건물의 무게가 가벼울수록 그 힘은 적어지는 특성을 지니고 있습니다.
따라서 가벼운 하중으로 인해 건물이 견뎌야 하는 지진력이 감소하게 되죠.
유연한 구조재
1900년대 초반에는 지진에 대비하고자 튼튼한 건물을 지으려고 했습니다.
그래서 강하고 딱딱한 자재를 선택하게 되었죠.
하지만 지진파의 특성을 잘 알고 난 후부터는 딱딱하고 강한 자재보다
유연한 자재가 지진에 더 강하다는 사실을 알게 되었죠.
이 이야기는 건축에 관련된 것이 아닌 겸손과 인내의 이야기지만
환기를 위해 들려드리자면,
버드나무와 참나무 이야기라는 게 있죠
참나무는 작은 바람에도 흔들리는 버드나무를 비웃었지만
강한 바람에 꺾인 것은 바로 꿋꿋한 참나무였습니다.
겸손이라는 유연함, 건축에서도 조금은 일맥상통하는 것 같죠?
수많은 접합부
건축용재의 접합부분이 단단하게 접합되어 있는 구조를 강구조라고 합니다.
일반적으로는 단단하게 붙어있는 구조가 튼튼하다고 생각되지만
오히려 너무 강한 접합은 균열을 불러일으키기 쉽기 때문에 오히려 좋지 않은 경우가 있습니다.
지진 발생 시
철근콘크리트와 같이 강성이 높은 구조는
에너지를 흡수하기보다는
변형에 저항하려 하기 때문에
큰 지진 에너지를 직접적으로 받게 되면
균열이나 파괴가 일어날 수 있습니다.
반면, 경량목조는
철근콘크리트조와는 다르게 하나의 구조체가 아니라
수많은 접합부가 들어가게 됩니다.
수많은 접합부는 지진에 의한 갑작스러운 하중에 유연성을 더해주고,
여러 방향의 하중을 견딜 수 있게 하기 때문에
일반적으로 목조주택은 지진에 강한 특성을 지녔다고 말할 수 있습니다.
위와 같은 이유로 목조주택은 의외로 지진에 강한 건축자재로 꼽히고 있습니다.
위 영상은 미국에서 목자재를 사용하여 6층 높이의 건물을 지은 후에
지진에 얼마나 강한지 테스트하는 영상입니다.
굉장히 강하게 흔들리는 실험에 버텨내고 성공하여
환호를 지르는 것을 볼 수 있습니다.
![알래스카 지진[1964]](https://cdn.imweb.me/upload/S202402074f10ddde00866/391d045cc5415.png)
알래스카 지진[1964]
월간 「산림」의 국립산림과학원 목재 성능과에서는
규모 9.2의 1964년 알래스카 지진 때,
토양 붕괴 지역에서 목조주택의 구조 완전성 유지를
예로 들며, 목자재가 지진에 강하다는 것을 역설하였습니다.
월간 「산림」 (2009 3월호), Forest information
경량목구조의 내진성
경량목구조는 유연성이 뛰어나
지진으로 인한 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있습니다.
목재는 가볍고 탄성적인 특성을 가지고 있어,
지진 발생 시 변형이 일어나더라도 원래의 형태로 돌아오려는 성질이 강합니다.
이러한 유연성 덕분에 경량목구조는 작은 지진에도 잘 견디며,
큰 지진에서도 붕괴의 위험이 상대적으로 낮습니다.
또한, 경량목구조는 다양한 접합부와 연결 방식을 통해
구조적 연속성을 확보하며,
이는 내진 성능을 높이는 데 기여합니다.
철근콘크리트 구조의 내진성
철근콘크리트 구조는 강도가 높고 강성이 큰 특성을 가지고 있어,
일반적인 상황에서는 높은 내구성과 안정성을 제공합니다.
그러나 지진 발생 시 강성이 높은 구조는
에너지를 흡수하기보다는
변형에 저항하려 하기 때문에
큰 지진 에너지를 직접적으로 받게 되면
균열이나 파괴가 일어날 수 있습니다.
따라서 철근콘크리트 구조의 내진 설계에서는 충분한 연성을 확보하여
구조물이 지진 에너지를 흡수하고 변형할 수 있도록 하는 것이 중요합니다.
이를 위해 특수 내진 설계가 적용되며,
철근의 배치와 양, 콘크리트의 강도,
그리고 구조물의 형태와 크기 등이 고려됩니다.
결론
경량목구조는 자연스러운 유연성과 가벼움으로 인해 내진성이 우수하며,
지진 발생 시 에너지를 흡수하고 변형을 통해 안정성을 유지할 수 있습니다.
반면, 철근콘크리트 구조는 강성이 높아 내진 설계에 특별한 주의가 필요하며,
적절한 설계와 실행을 통해 충분한 연성과 내진 성능을 확보할 수 있습니다.
각 구조 시스템의 내진 설계는
건축물의 안전과 사용자의 생명을 보호하는 중요한 요소로,
지역의 지진 위험도와 건축물의 사용 목적에 따라 신중하게 고려되어야 합니다.
이렇게 목자재가 건축구조로서 지진에 강한 이유를 살펴보았는데요,
사실 자재도 중요하지만 정말 중요한 것은
어떻게 짓느냐가 보다 더 중요하다고 말씀드리고 싶습니다.
다시 말해 조적조 건물(벽돌로 쌓은 건물)과 목조주택을 비교한다면
기본적으로 지진에 강한 건물은 목조주택입니다.
하지만 내진설계를 한 조적조 건물과 그렇지 못한 목조주택을 비교한다면
내진설계가 된 조적조건물이 지진에 더 강하게 되죠.
그렇기 때문에 "어떻게 짓느냐" 에 대해서 조금 더 말씀드리기 위해서
추후 내진설계에 대한 글을 작성하겠습니다.
한국도 더 이상 지진으로부터 안전지대라고 생각할 수 없게 되었습니다.
매년 지진이 발생되는 건수가 늘어나고 있으며,
2016년 9월 12일, 경주에서 리히터 규모 5.8의 지진이,
이듬해 수능을 앞두고 포항에서 규모 5.4의 지진이 일어났죠.
일련의 사태와 최근의 동향을 통해 내진설계에 대해 큰 관심이 쏠리고 있습니다.
그래서 이번에는 목조주택의 내진성에 대해 알아보겠습니다.
지진이 일어나는 이유는 정확하게 말할 순 없지만
학계에서 가장 인정받고, 합당하다고 생각되는 이유는
지반의 판이 여러 가지 형태로 엇갈리면서 지진이 일어나게 됩니다.
이렇게 발생한 지진은 건물에 힘을 주게 됩니다.
그 힘은 바로 횡압력이라고 하는데요,
횡압력..이 뭐냐고요?
횡압력이란
양옆에서 누르는 힘을 말합니다.
케찹을 짜기 위해선 양옆에서 꾹 누르게 됩니다.
이런 힘을 횡압력이라고 하죠.
본래 건축물은 중력, 즉 위로부터 아래로의 힘을 견딜 수 있도록 설계가 됩니다.
그런데 갑자기 좌우로 힘을 받게 될 때,
건축물이 무너지기까지의 힘을 받게 되는 것이죠.
그렇다면 이러한 힘에 목조주택이 갖는 유리한 점이 무엇이 있을까요?
가벼운 하중
목재구조는 다른 건축자재에 비해 가볍다는 특징을 지니고 있습니다.
위에서 보았듯이 지진파에 의해 양옆으로 흔들리는 건물은
최하층의 입장에서는 예상치 못했던 다른 방향의 힘을 견뎌내야 하죠.
이때, 건물의 무게가 가벼울수록 그 힘은 적어지는 특성을 지니고 있습니다.
따라서 가벼운 하중으로 인해 건물이 견뎌야 하는 지진력이 감소하게 되죠.
유연한 구조재
1900년대 초반에는 지진에 대비하고자 튼튼한 건물을 지으려고 했습니다.
그래서 강하고 딱딱한 자재를 선택하게 되었죠.
하지만 지진파의 특성을 잘 알고 난 후부터는 딱딱하고 강한 자재보다
유연한 자재가 지진에 더 강하다는 사실을 알게 되었죠.
이 이야기는 건축에 관련된 것이 아닌 겸손과 인내의 이야기지만
환기를 위해 들려드리자면,
버드나무와 참나무 이야기라는 게 있죠
참나무는 작은 바람에도 흔들리는 버드나무를 비웃었지만
강한 바람에 꺾인 것은 바로 꿋꿋한 참나무였습니다.
겸손이라는 유연함, 건축에서도 조금은 일맥상통하는 것 같죠?
수많은 접합부
건축용재의 접합부분이 단단하게 접합되어 있는 구조를 강구조라고 합니다.
일반적으로는 단단하게 붙어있는 구조가 튼튼하다고 생각되지만
오히려 너무 강한 접합은 균열을 불러일으키기 쉽기 때문에 오히려 좋지 않은 경우가 있습니다.
지진 발생 시
철근콘크리트와 같이 강성이 높은 구조는
에너지를 흡수하기보다는
변형에 저항하려 하기 때문에
큰 지진 에너지를 직접적으로 받게 되면
균열이나 파괴가 일어날 수 있습니다.
반면, 경량목조는
철근콘크리트조와는 다르게 하나의 구조체가 아니라
수많은 접합부가 들어가게 됩니다.
수많은 접합부는 지진에 의한 갑작스러운 하중에 유연성을 더해주고,
여러 방향의 하중을 견딜 수 있게 하기 때문에
일반적으로 목조주택은 지진에 강한 특성을 지녔다고 말할 수 있습니다.
위와 같은 이유로 목조주택은 의외로 지진에 강한 건축자재로 꼽히고 있습니다.
위 영상은 미국에서 목자재를 사용하여 6층 높이의 건물을 지은 후에
지진에 얼마나 강한지 테스트하는 영상입니다.
굉장히 강하게 흔들리는 실험에 버텨내고 성공하여
환호를 지르는 것을 볼 수 있습니다.
알래스카 지진[1964]
월간 「산림」의 국립산림과학원 목재 성능과에서는
규모 9.2의 1964년 알래스카 지진 때,
토양 붕괴 지역에서 목조주택의 구조 완전성 유지를
예로 들며, 목자재가 지진에 강하다는 것을 역설하였습니다.
월간 「산림」 (2009 3월호), Forest information
경량목구조의 내진성
경량목구조는 유연성이 뛰어나
지진으로 인한 에너지를 효과적으로 흡수할 수 있습니다.
목재는 가볍고 탄성적인 특성을 가지고 있어,
지진 발생 시 변형이 일어나더라도 원래의 형태로 돌아오려는 성질이 강합니다.
이러한 유연성 덕분에 경량목구조는 작은 지진에도 잘 견디며,
큰 지진에서도 붕괴의 위험이 상대적으로 낮습니다.
또한, 경량목구조는 다양한 접합부와 연결 방식을 통해
구조적 연속성을 확보하며,
이는 내진 성능을 높이는 데 기여합니다.
철근콘크리트 구조의 내진성
철근콘크리트 구조는 강도가 높고 강성이 큰 특성을 가지고 있어,
일반적인 상황에서는 높은 내구성과 안정성을 제공합니다.
그러나 지진 발생 시 강성이 높은 구조는
에너지를 흡수하기보다는
변형에 저항하려 하기 때문에
큰 지진 에너지를 직접적으로 받게 되면
균열이나 파괴가 일어날 수 있습니다.
따라서 철근콘크리트 구조의 내진 설계에서는 충분한 연성을 확보하여
구조물이 지진 에너지를 흡수하고 변형할 수 있도록 하는 것이 중요합니다.
이를 위해 특수 내진 설계가 적용되며,
철근의 배치와 양, 콘크리트의 강도,
그리고 구조물의 형태와 크기 등이 고려됩니다.
결론
경량목구조는 자연스러운 유연성과 가벼움으로 인해 내진성이 우수하며,
지진 발생 시 에너지를 흡수하고 변형을 통해 안정성을 유지할 수 있습니다.
반면, 철근콘크리트 구조는 강성이 높아 내진 설계에 특별한 주의가 필요하며,
적절한 설계와 실행을 통해 충분한 연성과 내진 성능을 확보할 수 있습니다.
각 구조 시스템의 내진 설계는
건축물의 안전과 사용자의 생명을 보호하는 중요한 요소로,
지역의 지진 위험도와 건축물의 사용 목적에 따라 신중하게 고려되어야 합니다.
이렇게 목자재가 건축구조로서 지진에 강한 이유를 살펴보았는데요,
사실 자재도 중요하지만 정말 중요한 것은
어떻게 짓느냐가 보다 더 중요하다고 말씀드리고 싶습니다.
다시 말해 조적조 건물(벽돌로 쌓은 건물)과 목조주택을 비교한다면
기본적으로 지진에 강한 건물은 목조주택입니다.
하지만 내진설계를 한 조적조 건물과 그렇지 못한 목조주택을 비교한다면
내진설계가 된 조적조건물이 지진에 더 강하게 되죠.
그렇기 때문에 "어떻게 짓느냐" 에 대해서 조금 더 말씀드리기 위해서
추후 내진설계에 대한 글을 작성하겠습니다.