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높이가 634m인 도쿄 스카이트리(왼쪽)는 지진으로 인한 흔들림을 핵심 기둥 진동 제어 시스템을 통해 줄이는 구조를 채택했으며, 이는 전통 일본 탑 건축의 신바시라 수직 핵심 기둥과 특징을 공유합니다. (출처: japan.go.jp) |
일본은 동남아시아와 태평양 분지를 가로지르는 강렬한 지진 활동이 일어나는 환태평양 지진대에 위치하고 있어, 세계에서 가장 지진이 활발한 나라 중 하나입니다.
경고 기술을 적용하고 충격을 줄이기 위한 건설 기법은 지진으로 인한 피해를 최소화하는 데 도움이 되는 비결입니다.
지난 10년 동안 전 세계에서 발생한 규모 6 이상 지진의 약 20%가 일본에서 발생했습니다. 가장 심각한 재난은 2011년 도호쿠 지진으로, 이로 인해 발생한 쓰나미로 후쿠시마 원자력 발전소가 파괴되고 약 15,000명이 사망한 것으로 추정됩니다.
일본 정부는 지진 피해를 제한하기 위해 지진 기법을 개선하고 인공 지능(AI)을 도입하는 등 재해 완화에 상당한 투자를 했습니다. 엔지니어와 건축가는 구조물의 진동을 줄이고 강력한 지진에도 건물이 튼튼하게 서도록 돕기 위한 새로운 설계를 끊임없이 연구하고 있습니다.
일본은 지진을 규모(리히터 규모)로 계산하지 않고, 지반 진동으로 계산합니다. 일본 지진 진도 규모(JMA)는 진도 단위(진동 정도)로 측정되며, 1~7까지입니다. 이시카와 지진의 경우 진동은 최대 7에 달했습니다.
일본 지진청(JMA)은 지진계 180개와 지진진도계 627개로 구성되어 있으며, 지진 발생 시 실시간으로 언론과 인터넷에 보고합니다.
지진의 힘을 견디려면 건물이 가능한 한 많은 지진 에너지를 흡수할 수 있어야 합니다. 이러한 능력은 "지진 분리" 기술에서 비롯된 것으로, 구체적으로 일본 건물의 기초에는 유압식 충격 흡수 시스템이 있습니다. 일본 엔지니어들은 지진 저항력을 높이기 위해 건물의 자전거 펌프처럼 작동하는 복잡한 충격 흡수 시스템을 설계했습니다.
런던대(영국) 지진학자 지기 루브코프스키는 "고층 건물은 진동으로 인해 최대 1.5m까지 움직일 수 있지만, 2층에서 최상층까지 댐핑 시스템이 있다면 움직임을 최소화해 상층 피해를 막을 수 있다"고 말했다.
신축 건물의 경우, 일부 회사에서는 지진 발생 시 건물이 좌굴되는 것을 방지하고 흡수된 에너지를 분산시키는 데 도움이 되는 격자 구조 등 더욱 혁신적인 방법과 재료를 실험하고 있습니다. 도쿄의 건설 그룹인 마에다는 강철과 목재 프레임을 사용하여 13층짜리 사무실 빌딩을 짓고 있습니다.
"목재는 철골 건물 내부에서 지진에 강한 재료로 거의 사용되지 않습니다. 그러나 강철은 인장력을 견딜 수 있고 목재는 압축력을 견딜 수 있으므로 두 재료는 서로 보완됩니다." Maeda Group의 수석 엔지니어 Yoshitaka Watanabe가 설명합니다.
이러한 기술의 성공에 대한 증거는 2011년 규모 9.0의 지진이 발생했을 때 도쿄의 진동이 규모 5에 달했다는 것입니다. 거대한 고층 빌딩이 흔들리고 창문이 산산이 조각났지만 주요 건물은 무너지지 않았습니다.
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