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지진으로부터 마천루 지키는 구조물

지하에 있는 링 형태의 구조물이 지진으로부터 초고층 빌딩 구해

인류 최초의 지진 방지 대책은 BC 6세기경 이란 지역에서 나왔다. 당시의 건축가들은 지진에서 오는 흔들림을 줄이기 위해 토대와 건물 사이에 돌을 끼워 넣었다고 한다. 오늘날의 엔지니어들은 돌 대신 금속제 스프링, 볼 베어링, 고무 패드 등을 사용해 지진파의 에너지를 흡수한다.

올 들어 영국 리버풀 대학과 프랑스 국립과학연구센터의 과학자들은 또 다른 방법을 시험하고 있다. 즉 지진파의 방향을 바꾸는 것. 이는 진동을 흡수하는 대신 마천루 주변에 묻어놓은 구조물을 이용해 지진파를 다른 곳으로 보내는 것이다. 마치 물이 돌을 뚫지 못하고 옆으로 흐르는 것과 같다.

이 설계에서는 콘크리트와 플라스틱판을 동심원 구조로 배치, 초고층 빌딩을 둘러싼다. 소재 배열은 중심에 가장 강한 소재, 그리고 주변부에는 유연한 소재를 배치한다.

컴퓨터 시뮬레이션을 해 본 결과 이 같은 구조물은 진앙에서 출발해 땅 속을 수평으로 이동하는 가장 파괴적인 지진파의 70%를 막을 수 있다고 한다. 필라델피아의 토목기사이자 지진 전문가인 마이크 탄탈라에 따르면 이론상으로 이 구조물은 어떤 빌딩이라도 보호할 수 있다고 한다.

확실히 이 구조물은 지진파가 수평으로 이동하는 곳, 즉 시애틀이나 샌프란시스코 일부에서는 유용할 것으로 보인다. 하지만 모든 지진파를 다 막지는 못한다. 이 때문에 엔지니어들은 기존의 완충장치와 이 구조물을 혼합해 사용할 것으로 보인다.

이 구조물의 개발자인 세바스찬 구에노는 이렇게 말한다. "이 구조물을 적용하면 주변의 모든 빌딩이 다 무너져도 해당 빌딩은 멀쩡할 것입니다."

엔지니어들은 내년 깊이 60cm의 모델 설계를 시험하고, 빠르면 2014년부터 이 구조물을 기존 빌딩과 신축 빌딩 모두에 적용할 계획이다.

지진으로부터 마천루 방어하는 메커니즘



구조물 설치: 작업자들이 빌딩 근처에 구조물(A)을 기반암(B)의 90cm 위까지 묻는다. 이곳이 바로 대부분의 지진파가 통과하는 깊이이기 때문이다. 이 구조물은 지진파가 지나갈 때 진동하게 돼 있다.

지진파 우회: 지진이 일어나면 땅이 흔들리게(C) 된다. 이 때 콘크리트와 플라스틱판도 흔들리게 된다. 링 형태로 구성된 구조물은 가운데로 갈수록 견고하다. 지진파는 단단한 소재는 쉽게 관통한다. 진흙 밭 위보다 길 위가 더 달리기 쉬운 것과 마찬가지다. 하지만 부드러운 소재를 만나면 휘는 힘이 작용해 빌딩으로부터 멀리 떨어진 곳으로 지진파의 방향이 바뀌게 된다.

지진파 이탈: 이런 방식으로 구조물을 절반 정도 돌다 보면 지진파의 휘는 힘이 줄어들고, 여력 때문에 원래 방향으로 빠져나가게 된다(D).







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