SH공사, 세계최초로 공동주택 인방보형 지진제어장치 개발

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2009-09-03 11:20

서울--(뉴스와이어)--서울특별시 SH공사는 우리나라 기존 공동주택 구조형식의 대부분을 차지하고 있는 “벽식조 공동주택”의 벽체(내력벽)를 대신할 수 있는 초소형 “인방보형 지진제어장치”를 개발, 공동주택의 리모델링시 공간적 저해요소가 되어 왔던 벽체를 대폭 줄이고 가변성을 극대화함으로써, 필요할 때마다 수시로 고쳐가며 100년 이상 가는 장수명 아파트를 실현할 수 있는 원천기술을 확보하였다.

특히 본 신공법은 지진발생시 건물 내부의 구조부재가 100% 저항하게 하는 기존 내진설계 기법과 달리, 지진을 제어하는 별도의 지진제어장치(이하, 제진장치)를 설치, 구조부재와 함께 지진하중을 효율적으로 분담케 함으로써, 내진설계 대비 구조부재를 획기적으로 줄일 수 있는 제진설계 기법을 새롭게 도입한 것으로, 기존 내진설계를 한단계 업그레이드한 선진기술이라 할 수 있다.

※ 용어설명
- 인방보 : 창(문) 등 개구부의 상부에 있는 작은 보

- 구조부재 : 기둥, 보, 벽체 등 건물의 뼈대가 되는 부재를 지칭하는 것으로, 건물의 무게를 받쳐주고, 지진이나 태풍에도 건물을 안전하게 지지해 주는 부재. 벽식아파트의 경우, 벽체가 주요구조부재이며, 제진장치 설치시 벽체가 대폭 감소되어 가변성이 확보됨.

[개발 제진장치의 특성]

국내 공동주택에 적합한 초소형 인방보 타입으로 가변성 탁월

금번 개발 제진장치는 가변성에 제약이 있었던 기존의 철판벽체형, 브레이스형이 아닌, 초소형 인방보 형태로 제작하여 공간 제약요소가 전혀 없어 가변성이 크게 개선되었다. 특히 성능면에 있어서도 크기는 작지만, 가장 효율이 좋고 안정적인 성능을 구현할 수 있는 마찰댐퍼 형태로 개발하였고, 이에 제진장치이름을 SF댐퍼(Stable Friction Damper)로 하였다.

구조적 성능 검증

개발 제진장치는 지진발생시 진동 및 충격을 마찰패드와 마찰 강판 사이의 마찰저항을 이용, 진동 및 충격을 효과적으로 흡수함으로서 구조적 안정성을 확보토록 하였고, 실험을 통해 객관적 성능을 확인하였다. 또한 한국 면진제진협회에 검증을 의뢰, 본 시스템에 대한 안전성을 확인하였다.

[기대효과]

60억원 정도 원가절감(연간2만호 신축기준) 및 습식공사기간 단축에 의한 골조공사기간의 10% 단축 기대

기존 내진설계 방식 대비, 지진하중이 30% 이상 감소하고 이에 따라 내력벽체가 줄어드는 등 골조물량이 대폭 감소된다.

국내의 내진설계, 제진설계기법으로 패러다임 전환 계기

국내에도 2005년 이후 내진설계기준이 강화됨에 따라 제진설계의 필요성이 대두, 최근 리모델링공사에 일부 적용된 사례가 있었으나, 대부분 벽체형과 브레이스형 등으로 가변성 확보의 문제가 있었던 바, 금번 가변성이 우수한 인방보 형태의 제진장치개발로 제진설계로의 설계기법 전환 논의가 급물살을 이룰 것으로 전망된다.

※ 용어설명

제진설계 : 건축물 내진설계기법의 한 종류로, 지진에 대항하기보다는 지진력을 흡수하는 별도의 장치를 이용하여 구조물이 부담해야하는 지진력을 획기적으로 감소시키는 설계기법으로, 中震 이상 지역에 효과적이다.

지진발생 후 유지관리비 최소화

기존 내진설계는 인명은 보호하나 부득이 건물 손상을 막지 못해 막대한 복구비용이 소요되나, 제진설계 적용시 지진에너지를 제진장치가 흡수함으로써 경미한 건물 손상만 예상되고, 더욱이 지진제어 장치의 교체만으로 건물 재사용이 가능하여 유지관리비용을 최소화할 수 있다.

가변성 구현으로 우리나라도 100년가는 선진국형 주택수명 확보

기존의 벽식구조는 건물 준공시에는 경제성이나 층고확보에 유리하나, 리모델링시 기둥역할을 하는 벽체를 임의로 제거하지 못하여 소비자의 기호나 트랜드에 부합하는 신평면 적용이 어려워, 리모델링이 외면당하고 재건축이 선호된 주 요인으로 지적되었다.

그러나 제진신공법 개발로 제진설계에 의한 가변성을 충분히 확보할 수 있어, 향후에는 3, 4세대에 이르기까지 자유롭게 리모델링하며 사용할 수 있는 장수명아파트 구현이 가능할 것으로 판단된다.

[연구개발과정 및 향후 계획]

본 신기술은 2009년 9월 3건의 특허를 출원하였으며, SH공사에서 사업 시행하는 양재동 시프트, 천왕2지구, 신내3지구 아파트 및 세운4블럭 업무시설 4개 단지에 설계 적용 중에 있다. 특히 인방보형 제진장치는 지진제어 방식에 따라 벽식구조 뿐만 아니라 기둥식구조, 초고층구조에도 그 효과가 뛰어날 것으로 판단됨에따라, 향후 관련 연구를 지속적으로 수행할 예정이다. 특히, 본 연구성과는 국익에도 큰 보탬이 될 수 있을 것으로 판단, 기술세미나 등을 통하여 타공사, 민간기업 등에 적극 기술보급 예정이다.

참고로 본 연구는 2008년 1월 SH공사, 부산대학교(오상훈 교수) 산학 공동연구로 진행되었고, 고려대학교 김상대 교수, 시립대학교 김형준 교수 등 국내 지진 분야 최고 권위자들의 자문을 받아 수행하였다.

웹사이트: http://www.i-sh.co.kr