일본산업뉴스요약

닛켄설계, 돔 가구(架構)와의 병용을 설계
약 2만 개 센서를 지지하는 서스펜션 구조 2부

-- 수조 상부는 돔 가구로 --
구조 설계를 담당한 닛켄설계 엔지니어링부문 구조설계그룹의 이마에다(今枝) 다이렉터는 “구조 설계를 통해 고안한 포인트는 주로 2가지. 첫 번째는 센서가 설치되는 가구의 지지 방법이다”라고 설명한다.

센서가 설치되는 가구는 슈퍼카미오칸데에도 존재한다. 슈퍼카미오칸데에서는 수조 측면의 가구를 수조의 저부(底部)에서 기둥처럼 지지하는 구조였다.

이에 반해 하이퍼카미오칸데는 상부에서 가구 전체를 매달아 지지하는 서스펜션(Suspension) 구조로 했다. 서스펜션 구조로 함으로써 압축력이 작용하지 않고, 부재가 좌굴할 가능성이 없어지기 때문이다. 매다는 부분은 설치 예정인 센서를 포함해 약 1,700톤에 이른다.

“또 한 가지 고안해 낸 것은 수조 상부의 형상이다”라고 이마에다 다이렉터는 말한다. 직경 약 40m의 슈퍼카미오칸데에서는 수조 상부를 병행 트러스 구조(삼각형 형태로 힘을 분산시켜 기둥 없이 넓은 공간을 지지하는 구조)로 하고 있다.

“직경 약 68m인 하이퍼카미오칸데에는 다른 가구가 적합하지 않을까 생각했다”(이마에다 다이렉터). 그래서 채택한 것이 내구성 및 구조의 안정성을 확보하는 돔 가구이다. 돔부는 물에 닿지 않기 때문에 부재에 철골을 이용. 급등하는 자재비 절감으로도 이어졌다.

계획 구상 단계였던 2015년경에는 지하 공동 굴착이 용이하다는 이유로 가로로 긴 달걀 모양의 수조 2개를 나란히 놓는 방안도 검토했다고 한다. 하지만, 센서를 부착하는 가구의 구조 설계가 어려워 실현 가능성이 낮다고 판단해 현재의 형상을 채택했다.

-- 전체의 배치 계획도 담당 --
닛켄설계는 수조뿐만 아니라, 하이퍼카미오칸데 내부에 정비될 예정인 순수(純水)제조장치실과 실험 설비를 감시하는 제어실 등 시설 전체의 배치 계획도 담당. 한정된 부지 내에 여러 시설을 효율적으로 배치하기 위해 노력했다.

“하이퍼카미오칸데는 미래의 확장성을 시야에 넣은 공동의 마스터플랜이 특징이다”라고 시설 배치를 담당한 닛켄설계그룹의 구로사와(黒澤) 어소시에이트는 말한다. 순수제조장치실의 확장을 염두에 두고 첫 번째 순수제조장치실 옆에 새로운 것을 설치할 수 있도록 설계했다고 한다.

고감도로 중성미자를 관측하기 위해서는 순수의 관리가 필수이다. 지속적인 순환이 요구되기 때문에 관측을 계속하기 위해서는 대량의 순수가 필요하게 된다. 발주자인 도쿄대학 우주선연구소에서 가미오카(神岡)우주소립자연구시설장을 맡고 있는 시오자와(塩澤) 교수는 “향후 순수제조장치실을 확장할 가능성은 충분히 있다”라고 말한다.

올 여름부터는 수조 등 구조물 시공이 시작된다. 시공자는 구마가이구미(熊谷組)이다. 수조 내부에 설치되는 센서는 저부에서 가구에 부착한 후, 상부로 운반해 설치할 예정이다.

하이퍼카미오칸데에서의 관측 개시까지 남은 3년. 건축과 토목의 기술력을 집결시켜 세계 최첨단의 연구 거점을 만드는 도전은 계속되고 있다.

 -- 끝 –

Copyright © 2025 [Nikkei XTECH] / Nikkei Business Publications, Inc. All rights reserved.