서울에 진도 VII 의 지진이 발생하면 사상자는?

* 해당 포스팅은 한국건축구조기술사회지 2020년판 제27권 10호의 칼럼을 읽고 간추린 내용/느낀 사항입니다.

 

먼저, 내진설계 기준은 아래와 같이 변경되었습니다.

 

◎ 1988년 : 내진설계 최초 도입

◎ 2000년 : 동적해석법 추가

◎ 2005년 : 비선형해석법, 내진설계 특별고려사항 추가

◎ 2009년 : 상세 지진재해도, 내진설계범주 설정 상세한 구조형식 분류

◎ 2016년 : 성능설계법, 건물외구조물/비구조요소 내진설계, 면진구조물 내진설계 추가

 

그 다음, 내진설계가 필요한 대상 건축물의 변경이력은 아래 표와 같습니다.

 

 

건축물은 내진설계 기준은 현재 행정구역을 바탕으로 지진구역 I, II 로 구분되어있고,

재현주기 2400년의 지진(진도 VII)에 견딜 수 있게 내진설계 기준을 시행하고 있습니다.

 

행정권역별 지진구역

 

규모와 진도(MMI), 최대지반가속도와의 대략적인 관계

 

「건축물의 구조기준 등에 관한 규칙」 (국토교통부령 제 882호) 의 제 60조의 2 [건축물의 내진능력 산정 기준 및 공개 방법] - 별표 13 에 따르면, 내진능력은 아래와 같이 표기되어야 합니다.

 

MMI 진도(로마자) - 최대지반가속도(PGA)(gal 단위)

ex. VII - 0.150g

 

최대지반가속도는 아래와 같이 산정합니다.

 

 

(능력스펙트럼법 - 성능점 산정 방법으로도 PGA를 산정할 수 있으나, 대부분 응답스펙트럼법으로 산정합니다.)

 

내진설계에 대한 개념 및 추이는 아래 경기도부동산 포탈앱 및 마이다스 기술블로그 페이지에서 더 정확하게 확인하실 수 있습니다.

 

https://gris.gg.go.kr/pop/selectErthqkView.do

경기부동산포털_팝업

 

https://www.midascad.com/cad_archive/arhcitectrule-31

건축물의 내진설계 기준

 

기준상에서 최대고려지진 S 는 KDS 41 17 에 의한 0.22g 혹은 지진재해도의 80% 중 작은 값을 사용하는 것이므로, 보통 수도권은 0.176g (0.8 * 0.22g) 를 사용합니다.

 

따라서 서울의 지진 시나리오는 진도 VII (약 0.18g ≒ 0.176g) 를 기준으로 고려하는 것입니다.

 

칼럼에 따르면, 지진으로부터 인명피해를 유발시키는 데 가장 큰 영향변수는 "지진의 발생시간" 입니다.

가장 취약한 시간대는 사람들이 각자 주거시설에서 잠을 청하고 있는 밤~새벽 시간대입니다.

 

따라서 본 칼럼에서는 가장 보수적인 평가로 야간에 발생하는 경우로 시나리오를 그렸습니다.

 

포항지진은 진도 VI 을 기록했는데, 피해가 주로 진앙으로부터 15km 반경 이내에서 발생되었다고 합니다. (포항지진 분석 보고서, 기상청)

따라서 진도 VII 을 기록할 시, 진앙으로부터 약 20km 반경 이내로 추정할 수 있으며, 이는 서울시 전역에 진도 VII 의 지진이 가해질 수 있다는 말입니다.

 

지진피해의 메커니즘은 아래와 같습니다.

 

1. 지진발생 1분 이내에 내진성능이 부족한 건물이 파괴됨. (1차 사상자 발생)
2. 비구조요소가 전도 혹은 비산되어 낙하피해를 입힘.
3. 화재에 의한 2차 사상자 발생
4. 서울 전역에 발생하는 재난은 도시기능을 마비시키므로, 구호속도가 더뎌짐. → 3차 사상자 발생

서울시에는 약 7800여개의 아파트 단지가 있고, 30년 이상 된 아파트 단지는 602개(7.7%), 20년 이상 된 아파트 단지는 약 2100개(27.7%) 입니다.

 

30년 이상 된 노후 공동주택의 대부분의 배근상태는 벽체두께 150mm 정도에 단배근(D10@300)으로 배근됩니다.

재건축 가능 연한이라고 볼 수 있는 약 30년 이상 (정확히는 35년 이상) 노후화된 건물들은 내진설계 기준이 적용되지 않았기 때문입니다.

지진하중을 적용 시, 벽체 내력에서 NG가 발생하게 됩니다.

이 경우, 소성힌지가 접합부 혹은 수직재에 발생하기 때문에 급작스런 시스템붕괴가 예상됩니다.

더군다나 벽체두께가 얇기 때문에 현재기준으로 슬라브로부터 연장되는 철근의 정착도 제대로 이루어지지 않았을 확률도 높습니다.

 

필자는 1985년 준공된 구조물의 구조안전성을 평가한 바 있다고 합니다.

이 때, 2016년 개정된 내진기준을 바탕으로 평가 시, E등급이 나왔지만, 안전진단업체의 재건축 안전진단 결과는 B등급으로 기록되었다고 합니다.

그 이유는 안전진단업체는 국토관리원 매뉴얼에 따라 설계당시 기준(구버전)으로 검토하기 때문입니다.

 

「재건축 판정을 위한 안전진단매뉴얼」(한국국토관리원)의 평가방법에 따르면,

"내하력 부문의 평가는 (중략) 아래 항목에 대하여 (중략) 부재별 내력비 및 처짐을 산정한다..."

로 인용되었습니다.

 

하지만, 신축 아파트는 상부 구조물 내진설계와 더불어 지하구조물에 대한 내진설계도 수행하고, 비구조요소에 대한 내진설계도 진행합니다.

그리고 학교 내진보강에 대해선 최신기준으로 검토하지만, 재건축이 필요한 30년이상 노후화된 아파트/주거시설은 그 당시(구버전)의 내진설계 기준으로 안전등급을 평가합니다.

 

안전과 관련하여 다른곳에선 최신기준을 적용하는데, 지진발생 시 가장 큰 피해가 우려되는 곳에서만 뭔가 이상한 기준을 적용하고 있습니다.

(심지어 건물별로 안전에 대한 기준도 다릅니다.)

 

판단은... 여러분들에게 맡기겠습니다.