지난 9월 12일, 경북 경주시의 남남서쪽 8km 지점에서 5.8 규모의 큰 지진이 발생했다. 전국에서 느껴질 만큼 큰 지진이 발생한 이후, 크고 작은 규모의 여진이 계속해서 발생하면서 지진 피해에 대한 두려움도 점점 증가하고 있다. 하지만 국내 전체 건물 중 내진 설계가 된 비율은 6.8%에 불과하며, 지진대피요령에 대한 정보도 미비한 실정이다. 이번 학술에서는 지진의 발생 원리와 지진의 피해를 줄일 수 있는 내진설계 방법에 대해 알아보고 지진에 대한 궁금증을 풀어보는 시간을 가져보자.

지진이란 오랫동안 누적된 변형 에너지가 갑자기 방출되면서 지각이 흔들리는 일을 말한다. 지학에서는 지구 내부의 한 곳에서 급격한 움직임이 일어나 그곳에서 지진파가 시작되어 지표까지 전해지는 일을 말한다. 지진은 우리가 경험하는 자연 재해 중에서 가장 큰 인명 피해와 재산 손실을 가져온다. 지진의 원인에 대해서는 다양한 학설이 존재하지만, 아직 그 원인이 분명하게 규명되지는 않았다. 지진의 원인에 대해서는 탄성반발설과 판구조론 등 몇가지 주요 학설이 있다.

- 탄성반발설

1906년 미국의 지진학자 리드가 제시한 것으로 암석의 탄성 때문에 단층을 따라 암석이 휘어지면서 에너지가 축적되고, 원래의 상태로 되돌아오면서 탄성에너지가 순간적으로 방출되어 지진이 일어난다는 학설이다. 지각변동운동이 단층 양쪽 면의 지각 암반을 서서히 변형시키면, 암석이 변형되고 나무막대가 부러질 때까지 구부러지는 것처럼 탄성에너지가 축적된다. 이후 축적된 탄성 에너지가 암석의 마찰 저항보다 더 크게 되면 단층 내의 가장 약한 부분에서 파열이 일어나고 변형력이 해소될 때까지 단층을 따라 계속해서 파열이 일어난다.

- 판구조론

판구조론은 지구 표면이 여러 개의 판으로 나뉘어 있으며 이 판이 변형되거나 서로 수평운동을 하고 있다는 전제를 바탕으로 한다. 유라시아판, 아프리카판, 오스트레일리아-인도판, 태평양판, 남극판, 아메리카판의 6개 주요 판이 있으며 그 외 여러 개의 소규모 판들이 존재한다. 이 판들이 움직이며 각 판의 경계에서 지진, 화산활동과 같은 지각 변동이 일어나며 판들의 경계 분포는 지진대와 화산대의 분포와 일치한다. 판들이 서로 만나는 부분을 ‘수렴대’라고 하며 이 부분에서는 판이 생성되고 판이 서로 분리되는 부분을 ‘발산대’라고 하며 이 부분에서는 판이 소멸된다. 큰 규모의 지진과 활발한 화산활동은 대부분 판의 경계에서 발생하며 특히 태평양판 주변에서는 가장 활발한 지각변동이 일어난다.

시설의 내진 안정성을 확보하기 위한 목적으로 하는 설계를 내진설계라고 한다. 내진설계는 크게 내진(耐震), 면진(免震), 제진(制震)의 세 가지 방식으로 구분된다. 가장 기본적인 방식은 ‘내진’이다. 지진이 일어나면 상하진동보다 좌우진동이 일어나므로 이런 수평진동을 견딜 수 있게 벽과 기둥 등 구조물 자체를 튼튼하게 지어 충격에 견딜 수 있도록 시공하는 방식을 말한다. 내진설계는 강진이 발생했을 때, 건축물의 완전 붕괴를 방지할 수는 있지만 건물 내부의 설비들까지 보호하기는 어렵다. 특히, 많은 시설물에 가스, 수도, 전기 등 다양한 설비가 설치 되어있어 2차 피해가 발생할 위험이 있다.

면진설계는 건물과 지방 사이에 고무와 같은 유연한 장치를 삽입해 건물에 전달되는 진동을 완화하는 방식을 말한다. 상부구조와 하부구조를 완전히 분리시키고 면진장치가 상부구조를 떠받치게 되어 마치 물 위에 떠있는 모습과 같아진다. 내진설계가 충격을 견디는 방식인 것과 달리 면진설계는 진동을 흘려버리는 구조이다. 지진이 왔을 때 땅에서 전달되는 모든 수평 충격 하중을 면진장치에서 흡수해 상부구조에는 충격이 전달되지 않아 안정성이 높아진다. 강판과 고무를 번갈아 가면서 겹겹이 쌓아 올린 장치인 적층고무장치 등을 사용한다.

제진설계는 건물 안에 진동을 제어하거나 줄이는 장치를 설치하고 때에 따라 반대 방향으로 힘을 가해 진동을 상쇄하는 방식이다. 제진장치가 설치된 건물은 타이베이101 빌딩이 대표적이다. 빌딩 고층부에 지름 6m, 무게 660t의 강철공이 4개의 줄에 매달려 있다. 이 장치는 건물이 흔들릴 때 반대 방향으로 움직이며 빌딩의 진동을 상쇄시킨다. 건물 위에 커다란 U자 관에 물을 담은 수조를 설치해 관성을 이용하는 경우도 있다.

집 안에 있을 경우 튼튼한 테이블 아래로 들어가 몸을 보호하고, 전기와 가스를 끊고, 문을 열어 출구를 확보한 후 진동이 멈추면 침착하게 밖으로 나간다.

집 밖에 있을 경우 가방이나 손 등으로 머리를 보호하는 것이 중요하다. 이때, 손목은 안쪽을 향하게 하는 것이 좋다. 건물 유리창, 간판 등 낙하물에 유의하며 공터, 공원 등 넓고 안전한 곳으로 대피한다.

백화점, 극장 등에 있을 경우 많은 사람들로 큰 혼란이 발생할 수 있으니 안내자의 지시에 따라 침착하게 행동하고 화재가 발생하면 연기를 마시지 않도록 자세를 낮추고 대피한다.

엘리베이터에 있을 경우 지진 발생시 엘리베이터를 타지 말고, 만약 엘리베이터를 타고 있을 경우에는 모든 층의 버튼을 눌러 멈추는 즉시 대피한다.

대중 교통을 타고 있는 경우, 운전을 하고 있는 경우 대중 교통을 타고 있는 경우에는 넘어지지 않도록 손잡이를 꽉 잡고, 안내방송에 따라 침착하게 행동한다. 운전을 하고 있는 경우, 자동차는 도로의 오른쪽에 세우고 라디오 정보를 잘 듣는다. 부근에 경찰관이 있으면 지시에 따라 행동한다.

산이나 바다에 있을 경우 산사태나 절개지 붕괴 위험에 주의하고 신속히 위험 지역을 벗어나 안전한 곳으로 대피한다.

부상자가 있는 경우 서로 협력해서 적절한 응급처치를 하고 대피 시에는 최소한의 소지품만 가지고 걸어서 가도록 한다.

올바른 정보에 따라 행동하고 근거 없는 유언비어를 믿지 말고 라디오나 방재기관에 의한 올바른 정보를 따라 행동한다.

Q : 우리 집에 내진설계가 되어있는지 궁금해요. 아는 방법이 있나요?
A : http://goodhousing.eseoul.go.kr/SeoulEqk/index.jsp (서울특별시 건축물 내진설계 자가점검) 사이트에 들어가 ‘내진설계여부 확인’ 메뉴를 클릭합니다. 건물 허가일자, 건물층수, 건물용도, 연면적 등 건축물의 정보를 입력합니다. 정보를 입력하면 내가 살고 있는 집의 내진설계 여부를 확인할 수 있습니다. 정보를 모를 경우, https://www.eais.go.kr/eais/login.do?actionFlag=login (세움터) 사이트에 들어가 주소를 입력하고 건축대장을 확인하시면 됩니다.

Q : 지진 발생시, 아파트의 위층과 아래층 중 어디가 더 위험한가요?
A : 물론 위층과 아래층 모두 위험하며, 안전을 장담할 수는 없습니다. 하지만 건물 안에 있을 때는 건물 밖으로 대피해야 합니다. 따라서 비교적 밖으로 대피하기 어려운 위층이 좀 더 위험하다고 할 수 있습니다.

Q : 지진 규모에 따른 피해 정도가 궁금해요.
A : 다음 표를 참고하시길 바랍니다.

참고
“탄성반발설”, 기상백과, 기상청
“판구조론”, 지구과학사전, (사)한국지구과학회, 2009. 8. 30., 북스힐
“내진설계”, 원자력용어사전, 2011., 한국원자력산업회의
“내진설계”, 매일경제, 매경닷컴.
“건물 내진설계 어떻게 하나”, 중앙일보, 2016, 10, 01.
“면진 장치를 이용한 내진 설계”, EBS 동영상
국민안전처 재난대비 국민행동요령