지진에 강한 ‘한그린’ 목조주택
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기사입력 : 2010.02.16 11:28
지난 9일 경기도 시흥에서 리히터 규모 3.0의 지진이 발생해 시민들을 불안에 떨게 했다. 정확한 사전 예측이 불가능한 지진이기 때문에 공포는 더 커질 수밖에 없었는데, 최근 지진에 강한 ‘한그린’ 목조주택이 나와 관심을 끌고 있다.
알라스카 지진(1964, M=8.4) 발생지역의 목조주택
‘한그린’목조주택은 국립산림과학원이 개발해 상표등록을 마친 건축물이다. ‘한그린’은 기존의 목조주택과 한옥주택의 장점을 합친 혼합구조로 특히 지진에 강하다. 또 주요 건축 자재를 현장에서 조립 완성하는 프리컷(Pre-Cut) 건축방식을 이용해 비용이 저렴하다는 장점이 있다.
현재 서울시 일반건물 가운데 내진 설계가 된 건물은 많지 않은 것으로 알려지고 있어 서울은 지진 무방비상태라고 할 수도 있다. 이러한 지진의 위험이 경고되는 상황에서 ‘한그린’ 목조주택은 반가운 소식이 되고 있다.
‘한그린’ 목조주택이 지진에 강한 이유는 기둥-보 구조를 기본으로 하는 뼈대 구조와 경골목구조 전단벽체를 합체한 복합구조이기 때문이다. 이 구조는 지진 때문에 생긴 수평하중을 뼈대와 벽체로 분산해 접합강성을 높인 것이다. 또, 기존 한옥이 기둥-보의 접합성을 높이기 위해 무거운 지붕으로 눌렀던 것과 달리 가벼운 지붕을 얹을 수 있어서 지진의 흔들림에 훨씬 유연해졌다.
‘한그린’ 목조주택은 목재를 주택의 구조재와 내장재로 사용해 탄소저장고의 역할이 크다. 또 프리컷 과정을 통해 건축기간을 단축하고 비용을 절감할 수 있을 것으로 기대된다.
<참고내용>
□ 건축물 내진설계의 중요성
○ 건축물의 수평하중 저항성능은 태풍과 같은 강한 바람 또는 지진 등에 의한 건축물의 구조안전성을 확보하기 위해 매우 중요하다. 최근 전 지구적으로 지진에 의한 인명피해가 잇따르고 있다. 이에 따라 우리나라에서도 건축물의 내진설계 중요성이 강조되고 있으며, 내진설계기준이 강화되고 있다.
□ 목조건축이 지진에 강한 이유
○ 목조건축은 주요 구조부재가 목재로 된 건축물이다. 목재는 다른 재료에 비해 무게 대비 강도가 크고 탄성과 충격흡수성능이 좋아 건축재료로 많은 장점을 가지고 있다. 가벼운 건축재료인 목재로 건축하는 목조건축은 다른 재료의 건축물보다 자체 무게가 적다.
○ 지진이 발생하는 경우 지반의 흔들림은 건축물의 무게에 따른 관성에 의해 건축물에 수평하중을 부여하며 건축물이 무거울수록 지진에 의한 수평하중의 크기는 커진다. 따라서 지진이 발생하였을 때 건축물에 가해지는 수평하중의 크기는 가벼운 건축인 목조건축이 철근 콘크리트 등 무거운 건축보다 훨씬 작으므로 구조물에 적은 응력을 가하게 된다.
□ ‘한그린’ 목조주택의 장점
○ 국산재의 효율적인 이용을 촉진하며 전통 한옥의 특성을 가진 우수한 품질의 목조주택 보급을 위해 개발한 『한그린』 목조주택은 기둥과 보가 건축재료의 무게 등 고정 수직하중과 눈하중 등 가변 수직하중을 지지하며 목재가 노출되는 아름다운 주택이다.
○ 한옥은 전형적인 기둥-보 구조로, 수평하중에 저항하기 위해 육중한 지붕구조를 이용하여 접합부의 강성을 얻는다. 그러나 접합부 강성의 확보를 위해 육중한 지붕을 사용하는 것은 경제적인 관점에서는 물론 하중지지의 효율성 관점에서도 매우 불리하다.
○ 따라서 한그린 목조주택에서는 수평하중 저항성능을 확보하기 위해 접합부의 강성을 개선하기보다 수평하중 저항성능이 매우 우수한 경골목구조 벽체를 기둥-보 구조와 혼합하여 적용하였으며, 이에 따라 지진에 강한 목조주택이 가능하게 되었다.
□ ‘한그린’ 목조주택의 지진 실험결과
○ 한그린 목조주택에 적용한 혼합구조의 수평하중 저항 강성은 경골목구조 전단벽체보다도 더 높으며, 기둥-보 접합부의 접합강성과 기둥부재의 휨강성이 부가되어 얻을 수 있는 장점으로 판단되었다.
○ 혼합구조의 강성(3,260 kN/rad)과 수평변위 15㎜에서의 하중지지용량(20.45 kN)은 기둥-보 뼈대 골조에 비해 각각 의한 강성(481 kN/rad)과 15㎜ 수평변위에서의 하중지지용량(2.76 kN)에 비해 6.8배 및 7.4배 향상되었으며, 경골목구조 벽체의 강성(3,131 kN/rad) 및 하중지지용량(16.68 kN)보다도 각각 4% 및 23% 향상되었다.
