일본산업뉴스요약

다케나카공무점 등이 유리 내진벽 개발
국가 중요 문화재 ‘문화전(文華殿)’의 내∙외관을 바꾸지 않고 내진 보강

다케나카공무점(竹中工務店)과 나라(奈良)현문화재보존사무소는 유리와 나무틀을 조합하여 건물의 내진 성능을 향상시키는 유리 내진벽을 개발했다. 강화유리와 편백나무틀 등으로 이루어진 내진벽을 이용해 전통 건축물의 내∙외관을 거의 바꾸지 않고 내진 보강이 가능하다. 다케나카공무점은 이 유리 내진벽을 가시하라 신궁(橿原神宮, 나라현) 내에 있는 국가 중요 문화재 ‘구(舊) 오다야카타 대서원(織田屋形大書院) 및 현관(문화전)’의 보존수리사업에 채택했다고 8월 7일에 발표했다.

다케나카공무점과 나라현문화재보존사무소는 이번 보존수리사업을 위해 내진 기초 진단을 실시한 결과, 수평 내력이 부족해 대서원 남쪽에 내진 요소가 필요하다는 사실을 알 게 되었다. 문화전의 특징인 실내에서 정원으로의 조망을 유지하기 위해 강화유리를 이용한 내진벽을 개발하여 내진 보강을 실시하였다.

이번에 개발된 유리 내진벽은 지진으로 인해 변형되었을 때 두께 19mm의 강화유리가 편백나무틀에 깊이 박혀 내력을 발휘한다. 사이즈는 폭 약 2m, 높이 약 2m로, 약 1.8m 이상의 개구부에 설치가 가능하다. 강화유리를 세로로 2분할함으로써 유리 1장당 변형량을 최소화하고 지진력을 받아도 유리가 손상되지 않도록 고안했다.

분할된 유리 사이에는 양단에 볼트를 용접한 띠철근(Tie bar)을 설치했다. 띠철근을 통해 테두리 부재를 조임으로써 유리와 테두리를 밀착시켜 강성과 내력을 높였다. 큰 당기는 힘을 받는 중앙은 조망의 관점에서 부재를 가늘게 하기 위해 강철제 띠철근으로 하였다.

유리가 띠철근과 닿으면 깨질 가능성이 있기 때문에 닿지 않도록 수지를 끼워 넣었다. 창틀의 완충재로 이용되는 폴리아세탈코폴리머(Polyacetal Copolymer)로 성형한 수지를 채택했다. 상하 테두리와 측면은 코너 몰딩 철물로 덮어 유리가 박혔을 때 발생되는 테두리 부재의 돌출을 억제할 수 있도록 했다.

다케나카공무점은 일반에 유통되는 유리나 목재 등을 이용해 1곳당 재료 가격을 100만~150만 엔으로 낮췄다. 제작도 목재 홈을 자르는 등의 일반적인 가공으로 실시했다.

-- 시험 장치의 상한에서도 유리가 깨지지 않아 --
다케나카공무점과 나라현문화재보존사무소는 개발 과정에서 변형 성능을 시험해 확인했다. 목표 성능은 층간 변형각이 30분의 1을 넘는 것이었지만, 이것을 크게 넘어서는 10분의 1까지 성능을 확인할 수 있었다. 더 나아가 시험 장치의 상한인 7분의 1까지 변형시켰지만 유리는 파손되지 않았다. 다케나카공무점 오사카본점의 에하라(江原) 수석 엔지니어는 “변형 성능이 너무 좋아 부서지지 않았다”라고 말한다.

내력도 큰 수치로 계측되었다. 폭이 약 2m의 내진벽의 경우, 유리를 세로 길이로 2분할한 사양에서는 층간 변형각이 10분의 1일 때 최대 내력이 89.2kN이었다.

이 유리 내진벽에서는 유리를 세로로 2분할하는 사양 외에도 세로 3분할과 가로 3분할의 패턴을 상정하고 있다. 현재는 시험 결과와 해석 결과의 정합성을 확인하고 있으며, 향후 니즈가 있으면 보다 큰 사이즈도 설계에 이용할 수 있도록 할 계획이다.

개인 주택에서도 내진 성능과 조망의 양립에 대한 니즈는 있다. 다케나카공무점의 에하라 수석 엔지니어는 “문화재 내진 보강에 사용하는 것은 물론, (대신(大臣) 인증 등을 취득해) 신축 주택 등으로의 적용도 생각할 수 있다”라고 말한다.

다케나카공무점과 나라현문화재보존사무소는 누구나 이 기술을 이용할 수 있도록 시험 결과를 문화청의 문화재건조물구조실험데이터집에 게재하고 있다.

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