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[이항준의 소방내진] 내진과 면진, 제진의 정의

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이항준 소방기술사(에듀파이어기술학원장) | 기사입력 2022/08/10 [10:43]

[이항준의 소방내진] 내진과 면진, 제진의 정의

이항준 소방기술사(에듀파이어기술학원장) | 입력 : 2022/08/10 [10:43]

▲ 이항준 소방기술사

기준에서 가장 중요한 건 ‘정의’다. 사소한 사항이라도 ‘정의’에 포함된 내용을 기반으로 관련 기준 특히 기술에 대한 기준을 올바르게 해석할 수 있다.


다들 잘 아는 미국 NFPA CODE 등에서도 정리된 기준을 참고할 때 기술적 해석을 위한 목적으로 많은 페이지를 할당하고 있다. 현재 우리가 사용하는 ‘화재안전기준’에서 가장 필요하고 추가해야 하는 부분이 바로 ‘정의’라 생각한다.


다행히 ‘소방시설의 내진설계 기준’에는 기술적 해석을 위한 내용이 많이 정의돼 있다고 필자는 판단한다. 내진과 면진, 제진에 대해서도 다음과 같이 정의돼 있다.


1. ‘내진’이란 면진, 제진을 포함한 지진으로부터 소방시설의 피해를 줄일 수 있는 구조를 의미하는 포괄적 개념을 말한다.


2. ‘면진’이란 건축물과 소방시설을 지진동으로부터 격리해 지반진동으로 인한 지진력이 직접 구조물로 전달되는 양을 감소시킴으로써 내진성을 확보하는 수동적인 지진 제어 기술을 말한다.


3. ‘제진’이란 별도의 장치를 이용해 지진력에 상응하는 힘을 구조물 내에서 발생시키거나 지진력을 흡수해 구조물이 부담해야 하는 지진력을 감소시키는 지진 제어 기술을 말한다.

 

내진설계의 개념에 대해 알아보면 먼저 ‘내진’은 지진력이 배관에 전달되지 않도록 흔들림 방지 버팀대로 구조부재에 단단히 연결하고 버팀대가 이를 지지하는 방식(직접 저항에 해당하는 견딜 수 있는 힘: 건축구조물, 버팀대 등)이다.


‘면진’은 지진력이 전달되지 않도록 특수한 장치를 설치한 경우(고유주기에 따른 응답증폭을 방지하여 감쇠: 고무, 베어링, 감쇠장치 등)다.


건축물의 면진 설계는 실제 소방시설에 어느 정도 영향을 미치는지 건축 분야의 내진설계 정보를 검토한 후 적용 여부를 판단해야 한다. 소방시설에 적용 여부는 적합성 검토 등의 판단이 필요하다.


건축물에 면진이 설계돼 지진 발생 시 소방 시스템의 흔들림을 저감할 수 있는 성능이 확인되는 경우로 한해야 하며 이때 소방시설 배관 등 내진설계는 구조 요소와 일체로 거동하기 때문에 완화하거나 제외할 수 있을 거다.


건축물 구조가 특수하게 보호하는 등 면진 설계가 일부만 적용된 경우는 건축물과 소방 배관계통의 동적 상관관계를 고려해 내진설계 성능을 확인해야 한다. 면진 설계된 부분과 그렇지 않은 부분에는 진동에 의한 동적 거동이 달라질 수 있어 상호 간 변위를 고려해 지진분리장치를 설치하는 게 올바른 방법이다.


제진장치를 설치해 지진력을 소산시키는 방식이 ‘제진’이다. 면진과 제진의 경우 상대적 변위가 발생함으로 이에 따른 충돌 안전성을 검토해야 한다.


면진과 제진은 지진이 건축물에 전달되는 진동을 저감하는 방향으로 해석돼야 한다. 일반적인 펌프 기동으로 발생하는 기계적 진동인 방진의 특성과는 다르다. 방진장치가 설치된 경우 지진에 의한 진동 증폭이 커져 파손된 경우도 있다.


소방설비 등의 설계지진하중은 2방향(종, 횡방향)으로 작용하는 수평지진하중과 상하방향의 수직지진하중이 있다. 이 기준에서 다루는 설비들은 지진하중이 동시 작용함을 원칙으로 한다. 실제 지진 현상은 무수히 많은 방향에서 지진력이 작용하지만 공학적으로는 수평 두 방향과 필요한 경우 수직 방향을 포함하는 세 방향의 정의만으로 해석 가능하다.


‘소방시설에 대한 내진설계 기준’과 관련한 내진기술은 크게 다섯 가지로 나눌 수 있다. 내진기술에 대한 이해와 정의 등을 파악하기 위한 기본 개념으로 볼 수 있다.


내진기술 중 ‘분리(Separation)’는 그루브조인트와 같은 지진분리이음, 지진분리장치 등을 설치해 변위가 커지는 부분을 분리하는 기술이다.


‘공간(Clearance)’은 배관 관통부의 슬리브 규격을 크게 해 배관과 건축 구조물의 접촉에 의한 모멘트 발생을 줄이기 위한 목적으로 적용한다. 특정 규격 이상을 만족하지 못할 경우 지진분리이음을 추가로 설치해 모멘트를 저감할 수 있다.


‘신축배관(Flexible Piping)’의 경우 진동주기가 달라지는 수조와 펌프, 배관을 이어주는 가요성이음을 설치해 각각 발생하는 진동을 상쇄한다. ‘버팀대(Sway brace)’는 건축물 배관 등 건축 비구조 요소를 고정하기 위한 흔들림 방지 버팀대로 고정한다.


‘고정(Fastener)’은 건축 구조 요소에 고정해 최종 힘을 받는 앵커볼트와 H빔 등 철골에 고정하는 건축물 부착장치 어댑터다.

 

이항준 소방기술사(에듀파이어기술학원장)

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