네팔 지진(M7.8, 2015.4.25.), 일본 동북부대지진(M9.0, 2011), 중국 쓰촨성대지진(M8.0,2008) 이들의 공통점은 강진으로 인해서 수천 명의 목숨을 잃은 나라들입니다. 이들 나라와 인접한 우리 한반도도 더 이상 안전지대가 아니라는 전문가들의 지적이 나오고 있는데요. 오늘 인터뷰에서 만나 보실 분은 지진과 진동분야 성능을 검증하고 아직 국내 기술에서는 취약한 내진기술 향상을 위해 연구하고 계시는 부산대학교 지진방재연구센터 정진환 교수님이십니다. 그럼 교수님을 직접 찾아뵙고 자세한 이야기 나눠보도록 하겠습니다.
1. 교수님께서 지금 하고 계신 연구에 대해서 간략하게 소개 말씀 부탁드리겠습니다.
A : 우리 센터는 주 장비가 진동대인 실험 센터입니다. 진동대는 지진이 발생을 하면 지반의 움직임, 즉 땅의 움직임을 모사할 수 있는 그런 유압장비이며, 매우 고가입니다. 장비 위에 각종 구조물이나 기계나 전기, 전자 쪽의 설비들을 올리고 지진이 왔을 때 구조물에 손상이 가는지, 기능이 저하가 되는지 실험하고, 이를 개선하거나 피해를 감소를 시키고 방지할 수 있는 기술들을 개발하는 것이 우리 센터에서 주요 연구입니다.
2. 대형구조물 붕괴의 원인이 설계오류와 부실시공에도 있지만 그래도 구조물을 안전하게 유지 관리하기 위해서도 소홀한 부분이 있지 않습니까? 이에 대한 교수님의 의견도 궁금합니다.
A : 기본적으로 구조물이라고 하는 것은 매우 많은 사람들이 이용을 하는 사회 간접자본입니다. 안전하게 기준이나 원칙을 지켜서 설계하고, 시공하는 일이 최우선입니다. 그 다음에 사람 몸과 같이 건강 유지를 위해서 진료도 받고 음식도 신경 쓰듯이 구조물들도 유지관리에 신경을 많이 써줘야 합니다. 유지관리는 우리나라의 생활수준이나 경제 수준하고도 관련이 있는 것 같습니다. 예전에는 만들어 놓으면 그게 평생 가는 줄 알았는데 그게 아니고 수시로 유지 관리를 해 주고 또 기능이 떨어지면 보수나 보강을 통해서 성능을 유지하도록 만들어 줘야 합니다. 우리가 어느 정도는 생활수준이라든지 경제수준이 올라갔으니 유지관리에도 많은 신경을 써야합니다. 구조물에 관련된 직업을 가지고 있는 우리뿐만 아니라 국민 전체가 같이 수준이 높아져야 이 구조물의 유지 관리도 향상이 될 수 있는 것이라고 생각합니다.
3. 다지점 진동대 시설을 통해서 내진 기술 분야 연구의 확대를 하신다고 들었는데요. 좀 전에도 설명을 해주셨듯이 고가의 장비가 많다고 들었습니다. 센터가 갖추고 있는 실험장비는 어떤 것들이 있는지 궁금합니다.
A : 우리 센터가 보유하고 있는 기본 주요한 장비는 진동대 입니다. 진동대 3기를 저희 센터에서 보유를 하고 있는데, 내진 기술을 개발하고 연구 개발하는 데 목적이 있습니다. 진동대의 가격이 2009년도 가격으로 90억 원 정도 되는데요. 대학에서 보유하고 있는 장비 중에서는 제일 고가가 되지 않을까 하는 생각이 듭니다. 그 외에도 추가로 좀 더 성능이 좋은 장비가 조만간에 보충이 될 예정이고요. 기본적으로 역학적인 구조 실험을 할 수 있는 Actuator라든지, 재료실험을 할 수 있는 UTM, 지진이 왔을 때 땅의 움직임을 모사할 수 있는 Laminar Shear Box 등이 현재 저희 센터가 보유하고 있는 주요한 장비입니다.
4. 현재 센터 소속 연구원들의 주도로 개발한 “기존 RC구조물의 내진성능향상을 위한 내진성능 창호시스템 기술”이 있다고 들었는데요, 이게 어떤건지 구체적으로 말씀 부탁드리겠습니다.
A : 국내의 초, 중, 고등학교 대학교도 마찬가지지만 학교 건물들은 70~80년대에 만들어져서 내진 성능을 신경 쓰지 않고 만들어진 겁니다. 그런데 최근 법이 보강이 되어 내진 성능을 갖춰야 되는데 학교이다 보니 학기 중에는 공부한다고 손을 못 대고 있고, 방학이라는 짧은 기간 동안에 보강을 해야 됩니다. 그러면서도 외관을 크게 해치지 않고 보강을 해야 하는 어려움이 있었습니다. "RC구조물의 내진성능향상을 위한 내진성능 창호시스템 기술"은 우리 센터에서 건축 공학에 관련 전공을 하시는 이상호 교수님과 오상훈 교수님이 개발을 하셨는데, 국내뿐만이 아니고 국제 특허도 나와 있는 아주 좋은 기술입니다. 이 기술은 방학이라는 짧은 기간을 이용하여 창틀을 약간 손대는 정도로 매우 경제적이며 빠른 시간 내에 내진 성능을 갖추도록 만드는 기술이 되겠습니다. 기술료 수입으로 우리 센터가 초창기에 상당히 도움을 받을 정도로 아주 좋은 기술이죠.
5. 보통 일반적 지진 및 진동실험 결과를 구체적으로 현장적용 기술개발과 긴밀히 연계시켜서 지원 영역을 넓혀가고 계시는데요. 구체적으로 협력해서 연구하시는 진동실험에 대해서 궁금한 점 있습니다. 어떤가요?
A : 저희들이 국토부의 지원을 받았기 때문에 기본적으로는 건설 관련 내진 쪽에 주요한 부분이 되어있었습니다. 그런데 장비의 특성은 진동을 요구하는 분야이면 어디든지 활용이 가능합니다. 예를 들어 원전 배관이라든지, 원전 기기 성능 검증이라든지, 철도 부품 아니면 원자력 발전소의 제어기 등의 내진 성능 검증 등 그러한 종류의 기기 검증에도 활용 할 수 있고, 선박이나 해군 쪽 무기를 개발하기 위한 진동이 필요할 경우 아주 다방면으로 활용이 되고 있습니다. 건설 분야뿐만이 아니고 기계, 전기, 전자,분야에도 다방면으로 활용이 되고 있습니다.
6. 지진발생빈도나 그 규모에 따라서 국내와 국외의 경우가 다르기는 하겠지만, 이에 대비한 기술수준에 대해서 국내의 경우를 외국에 비교를 한다면 어떨까요?
A : 일본이나 중국이나 최근 네팔에서 생긴 지진은 규모가 크고 피해가 큽니다. 그렇지만 우리나라에는 중진지역이다 보니 지진의 세기가 조금 작죠. 역사적으로 지진에 의해서 큰 피해가 생긴 적이 없다보니 아무래도 조금 소홀한 측면이 없지는 않았습니다. 그래서 우리나라에 큰 지진이 온다면 무지하게 큰 피해가 발생하기 때문에 법상으로는 1980년대에 6층 이상의 건물, 2000년대에 들어서면서 3층 이상, 그리고 사회 간접자본에 속하는 교량에는 1990년대 중반쯤 법으로 강제적으로 내진 성능을 갖도록 만들어졌습니다. 이제는 법상으로는 문제가 없는데, 실제로 우리가 그 법을 적용을 할 때 보면 경험이 없기 때문에 약간 추상적으로 흘러가고 있습니다. 일본은 수시로 지진이 오기 때문에 대비가 잘 되어 있습니다. 큰 지진이 와도 생각보다는 피해가 적지만, 우리나라는 그런 큰 지진이 오지는 않았지만 어느 누구도 예상을 할 수 없는 것이라서 대비는 해야 되거든요. 주로 선진국들, 일본의 기술들을 차용 해서 기술 개발에 임하고 있습니다.
7. 건설 실무자들이 기본적으로 알아두면 좋은 그런 지진 발생 대비책, 내진 설계의 상식, 그런 것들이 있을 것 같은데요. 내진 설계를 함에 있어서 좀 중요한 기준이 있을 것 같습니다. 어떤 것이 있을까요?
A : 지진이 와서 피해가 발생을 하는데 무조건 괜찮다고 하는 것은 있을 수가 없지요. 일반적으로 지진이 와서 이게 만약에 부서지면 대단히 곤란하다하는 경우에는 아주 강한 수준의 내진성능을 갖도록 하고 있고, 이것은 크게 중요하지 않으니까 떨어져서 사람이 크게 다치지 않는 정도나 좀 부서져도 완전히 파괴가 되어서 떨어지지 않을 정도로만 취급 하는 경우도 있습니다. 설계하는 주 대상의 구조물 또는 부재들이 어느 정도로 설계가 되어야 될 것인가 하는 것을 먼저 정해놓고, 기준과 설계 방법을 선정을 해서 진행을 하면 큰 문제는 없겠죠.
8. 보통 대형 교량 같은 경우에는 상시 모니터링 시스템을 도입해서 안전하게 관리 하는 것 같이 신공법이나 신소재를 개발을 해서 적용하는 경우들이 요즘 많이 있지 않습니까? 교수님께서는 새로운 공법 개발이나 신소재 적용에 대해서 어떤 생각을 가지고 계신지 궁금합니다.
A : 새로운 공법, 새로운 소재를 이용 하는 것들이 많이 개발 되면 굉장히 좋지요. 우리나라는 지진에 관해서는 아무래도 일본을 많이 참고 하는 수 밖에 없습니다. 기술들을 우리나라에 가져 올 때도 나름대로 우리 실정에 맞는 수준으로 다시 재편을 한다든지 다시 개발을 하는것이 필요하고요. 아무래도 건설 쪽은 새로운 기술이나 공법을 적용하는 데 굉장히 보수적입니다. 왜냐하면 사람의 안전에 직접적으로 관련이 있고, 대량의 피해가 발생 하고, 피해 규모도 굉장히 크기에 공법들을 적용하는데 있어 아무래도 좀 보수적이 될 수밖에는 없습니다. 우리 센터가 보유하고 있는 장비들이나 아니면 기존의 연구 결과를 가지고 신중하게 검증이 되어야 되는데 그런 부분에서 조금 미흡한 느낌이 들어서 안타까운 느낌입니다.
9. 국내 건설 분야에 있어서 내진설계에 대한 기준이나 설계방법들의 적용 과정같이 목표 성능기준, 이런 것들이 있을 것 같은데요 이 기준에 대해서 설명 좀 부탁드리겠습니다.
A : 연도별로 80년대에 6층 이상 건물, 90년대 중반에 토목 구조물, 2000년대 들어서 3층 이상 건물은 내진설계를 해야 된다고 정해져 있습니다. 법이 적용이 되고 난 뒤에 설계하고, 시공이 된 구조물들은 내진성능을 가지고 있다고 판단을 할 수 있습니다. 그런데 법이 시행되기 이전에 지어진 구조물이나 건물들은 빨리 제대로 돈을 들여서 보강 성능을 가질 수 있는 방법들을 찾아내야 합니다. 예를 들면 부산 지하철 1호선, 도시고속도로 등의 경우에는 설계가 되지 않았습니다. 그 뒤에 법이 시행되면서 보강이 되어야 하는데 한꺼번에 다 하려면 돈이 무지하게 많이 들어갑니다. 지금 담당 부서에서는 단계적으로 내진 보강을 시행을 해오고 있고, 거의 다 끝난 것으로 알고 있습니다.
10. 국토교통부의 분산 공유형 건설인프라 구축사업 일환으로 설립된 6개 실험센터 중 하나라고 들었습니다. 연구 사업에 대해 설명 부탁드립니다.
A : 분산 공유형 건설 인프라 구축사업이라고 하는 줄여서 KOCED라고 하는데요. 사업은 1970년대 말에 세계 건설시장의 7%정도를 점유하고 있던 건설 산업이 2,000년대 들어서면서 3% 미만으로 떨어졌거든요. 좀 개선을 하자라는 측면에서 여러 가지 원인 분석을 하고 보니 연구개발을 할 수 있는 인프라가 부족하다고 하여 국토부에서 매우 많은 돈을 들여서 전국에 6개 센터를 설립을 했습니다. 명지대학의 하이브리드구조실험센터와 KAIST의 지오센트리퓨지실험센터에 굉장히 큰 원심분리기가 설치되어 있습니다. 계명대학에 첨단건설재료실험센터, 전북대학의 대형풍동실험센터, 전남대학의 해안·항만실험센터 6개의 센터가 1단계로 구축이 되어서 운영이 되고 있습니다. 현재 6개 센터의 운영을 총괄하는 건설연구 인프라 운영원이라고 하는 재단법인이 만들어져서 운영이 되고 있습니다. 작년부터 2단계 사업이 시작 되어서 서울대학의 극한상태 구조특성 실험센터와 한국건설생활시험연구원에서 기후변화 대응 다환경 실험시설, 토지주택공사의 생활밀착형 주택성능평가실험시설, 이외에 2단계 6개 센터가 지금 시작이 되어서 아마 한 2018년 정도에는 총 12개의 센터로 건설관련해서 건축, 토목 할 것 없이 종합적으로 운영되어 기술 연구 개발에 많은 도움을 줄 수 있을 것 같습니다.
11. 센터에서 수행하는 연구가 국내 내진설계 발전에 크게 기여할 수 있을 것 같습니다. 센터가 향 후 추진하시고자 하는 계획이나 발전계획 같은 게 있으신지요?
A : 근본적으로 저희 센터의 의의는 장비가 없어서 실험을 못했던 게 가능해진거고요. 지진은 굉장히 복잡한 현상이거든요. 복잡한 현상을 이론적으로 해결하는 데는 한계가 있어 반드시 이런 실험 장비들이 필요합니다. 그게 해결이 됐다는 거지요. 우리 센터가 보유하고 있는 장비 수준을 보면 거의 세계 탑 수준에 해당이 됩니다. 장비들을 이용해서 예전에 할 수 없었던 연구 개발을 할 수 있게 되었습니다. 또한 KOLAS라고 하는 실험성과를 국제적으로 인정받는 검인증시스템을 저희들이 진행을 하고 있습니다. 현재 KOLAS 인증기관이 되어 있고요. 2년 이내에 내년 연말정도 되면 설치가 될 것 같은데, 고성능 진동대가 설치가 되면 현재 우리나라가 UAE에 원전 수출도 하고 그러는데, 그런 원전 관련 기기 검증 업무도 진행할 수 있습니다. 우리 센터는 국내에서 독보적인 위치일 뿐만이 아니라 전 세계의 내진에 관련된 연구개발을 하는 기관들과도 어깨를 나란히 할 수 있는 기관이 되고자 노력하고 있으며, 센터의 13명의 직원들도 꾸준히 연구하고 있는 중입니다.
12. 이 영상을 보고 있을 같은 분야를 공부하는 대학원생들에게 한 말씀 부탁드립니다.
A : 일단은 열심히 해야 되지 않겠습니까? 그런데 제 생각은 좋아하는 일을 열심히 하다 보면 성과가 잘 나오게 되고 성과가 잘 나와서 주위의 인정을 받으면 또 더 잘 하게 되고. 어쨋든 이 분야가 상당히 어려운 분야이기는 합니다만 연구개발을 할 수 있는 기본은 저희 센터가 마련을 했으니, 여기에 관심을 가지고 있는 모든 분들이 열심히 노력을 하고 빨리 자기가 좋아하는 걸 찾아서 열심히 하는 게 제일 좋은 것 같습니다.
13. 구조물내진설계 경진대회을 해오고 있는데 이에 대한 배경이 궁금합니다.
A : 처음에 출발은 우리 센터가 만들어 졌을 때 영국 문화원에서 이런 일을 했으면 어떨까 하는 제안이 왔었어요. 아무래도 지방이고, 우리 센터 출범이 2009년도 6월 3일인데 바로 7월 달에 행사를 하자고 하니 참 부담스러웠죠. 서울에 현대건설기술연구소에다가 부탁을 했는데, 아무래도 사기업이니 좀 곤란하다고 해서 우리 센터에서 개최를 하게 되었습니다. 형식이나 절차를 시작한 것은 그쪽이었습니다만, 현재는 우리 나름대로 형식이라든지 절차라든지 갖추고 있습니다. 7월 달에 대학생들을 대상으로 경진대회를 개최를 하는데 희망한다면 중고등학교도 참여가 가능했으면 좋겠습니다. 우리 행사때 김포에 사는 아주머니 한 분이 초등학생을 데리고 비행기 타고 직접 와서 참관을 하신 적이 있습니다.
14. 구조물 내진설계 경진대회에 대하여
A : 이번 대회의 주제는 초고층 건물입니다. 초고층 건물의 내진 설계를 어떻게 할 것인가 하는 주제로 발표를 합니다. 대학원생의 도움을 받을 수도 있고, 지도 교수님의 도움을 받을 수도 있는데, 일단 주체는 대학생들입니다. 올해는 24팀이 설계안을 냈고, 예선을 거쳐서 본선 진출 팀을 가리고, 대회 첫 날 이곳에서 이런 개념으로 설계를 했다고 발표 하고, 그 다음날 아침 9시부터 센터에서 제공하는 재료를 가지고 자기들이 직접 시공을 합니다. 시공을 하고 나서 오후 2시쯤 우리 진동대 위에 설치를 하여 내진실험을 합니다.(흔들게 되겠죠.) 가장 오래 살아남는 팀이 점수를 많이 가져가게 됩니다. 물론 설계가 잘되었다고 하면 그쪽에도 점수를 주고요. 발표 점수도 있고 이런 것을 종합하여 등수를 정하게 됩니다. 올해는 장관상 2개가 걸려있습니다. 작년부터 그랬는데 장관상을 받는 팀은 대만에 국제 대회가 있는데, 그 경비를 센터에서 전부 지원하게 됩니다.
15. 현재 실험 장비들이 있는 곳에 왔는데요. 이 실험 장비들에 대해서 간략하게 설명 좀 부탁드리겠습니다.
A : Shaking Table이라고 하는 진동대입니다. 지진이랑 진동을 발생시키는 장비죠. 이 장비 위에 구조물이라든지 시료를 올려두고 인공지진을 발생을 시킨다든지, 진동을 주어서 구조물의 성능을 평가한다든지 할 수 있는 장비가 되겠습니다.
* 인터뷰 진행: 정민경 리포터 * 촬영 및 편집 : 박수진 (event1412@hanmail.net)
(0)(2015.12.07)
백승원 (부산대학교)
후쿠시마 사태이후로 지진에 대한 우리나라의 주의도 훨씬 중요해졌죠. 좋은 연구 잘 보고 갑니다.
(0)(2015.12.07)
김보라 (한양대학교)
안전한 토목 구조물을 향해 화이팅
(0)(2015.12.07)
문인호 ((주)신성에프에이)
아직까지 우리나라에서는 비용문제로 지진을 고려한 설계를 제대로 반영하지 않고 있는 것 같은데... 법적으로 규제를 해야 할까요?
(0)(2015.12.07)
김슬기
일본은 수시로 지진이 많은 나라이기 때문에 건물 설계에서부터 상황 발생 시 대피요령까지 훈련이 잘되어있습니다. 우리나라도 이러한 선진국들의 기술들을 잘 벤치마킹해서 발전시켜야할 것 같습니다.
(0)(2015.12.07)
이석희 (금오공과대학교)
좋은내용 잘보고 갑니다.
(0)(2015.12.07)
HeeSung An (영남대학교 기계공학과)
좋은 내용 잘 보고 가겠습니다>!
(0)(2015.12.05)
김기섭 (KAIST)
건설공학의 매력은 사회 모든 구성원들의 안전을 위할 수 있다는 데 있는 것 같습니다. 좋은 가치 함께 느낄 수 있었습니다
(0)(2015.12.04)
윤지환 (부산대학교, 현대중공업)
좋은 내용입니다. 잘 보고 갑니다.
(0)(2015.12.04)
곽동우
어려운 환경에서 후학을 위해 기반을 닦으시는 분들 존경스럽습니다.
내진성능을 갖는 창호시스템 (10)(2015.06.25)
지진방재연구센터
댐퍼의 한 종류인 강재이력댐퍼를 창호가 들어가는 프레임 내부에 창틀 또는 창호시스템의 형태로 설치하여, 지진이 발생할 경우 강재댐퍼가 이력거동을 통해 건물에 입력되는 지진에너지를 소산시킬수 있도록 하는 원리입니다. 기존의 비내진 설계된 학교건축물의 내진성능을 보완하기 위해 적용할 수 있습니다.
잘 보았습니다 ^^ (10)(2015.06.25)
이종익
구조물 내진설계 경진대회가 앞으로도 잘 진행 되었으면 좋겠구요~ 안전한 구조물을 만드는데 도움이 많이 될 것 같습니다. 구조를 사랑하는 많은 분들이 참여 하여 좋은 성과가 있었으면 합니다~
구조쪽 분야의 무뇌한이라...궁금한 것은
지진을 일으키는 장비에에 올라가는 내진설계 구조물들이 실제 스케일이아닌 축소 모형일 텐데요. 축소 스케일의 거동과 실제 스케일의 거동의 차이는 없는지 궁금합니다^^
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