일본산업뉴스요약

증축 부분을 ‘무게추’로 활용하는 제진 기술
가시마가 자사의 연구소에 처음으로 적용, 중∙저층 RC 구조 건물의 내진 보강 수요 개척

증축 부분을 TMD(Tuned Mass Damper, 동조질량감쇠기)로 활용하는 기술이 등장했다. 바로 가시마(鹿島)가 개발한 증축 제진 기술 ‘E³SKY’이다. 연면적을 늘려 건물의 가치를 높이는 동시에 내진성도 강화할 수 있다. 가시마는 기술연구소 본관(도쿄)의 개보수에 E³SKY를 처음으로 적용. 2026년 2월에 착공해 2027년 10월 말에 완공할 예정이다.

이번 개보수에서는 원래 지하 1층·지상 5층 규모였던 건물을 증축해 지하 1층·지상 6층으로 만든다. 기존 건물은 철근콘크리트(RC) 구조이며, 증축 부분은 철골(S) 구조와 RC 지붕으로 구성. 연면적은 개보수 전 8,914㎡에서 9,771㎡로 확대된다. 사업비에 대해서는 공개하지 않았다.

-- 철골 기둥이 스프링으로 기능 --
TMD형 제진 장치는 건물 옥상 등에 설치된 무게추를 건물과 동일한 진동 주기로 흔들어 지진이나 바람에 의한 흔들림을 상쇄하는 구조로 되어 있다. E³SKY에서는 증축 부분의 철골 기둥이 스프링으로 기능하고, 그 복원력을 통해 증축 부분이 TMD로 활용된다. RC 지붕이 무게추 역할을 담당한다. 지붕 아래에 대들보를 설치하지 않고 아래에서 철골 기둥을 세우고 기둥 머리에 핀 지승을 사용함으로써 필요한 변형 성능을 확보했다.

기존의 TMD형 제진 장치보다 무게추를 더 크게 할 수 있기 때문에 제진 효과를 높일 수 있다. 기존 건물에 대한 무게추의 질량비는 통상적인 TMD형 제진 장치에서는 약 2%이지만, 이번 계획에서는 약 5%에 달한다. 동일본대지진 등 지진동(지진파가 지표에 도달할 때 지반의 흔들림)을 입력한 시뮬레이션에서는 진폭의 최대값이 대략 절반으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

지진 피해나 노후화에 따른 강성 저하로 고유 주기가 길어지기 쉬운 RC 구조물에 대해서도 E³SKY는 안정적인 제진 효과를 발휘할 수 있다. 건물에 대한 무게추의 질량비가 크면, 진동 주기의 동조가 다소 어긋나더라도 제진 효과는 크게 감소하지 않는다.

E³SKY를 적용할 경우의 전체 코스트에 대해 가시마 기술연구소의 야구치(矢口) 주임연구원은 “단순한 제진 장치를 설치하는 것보다 당연히 코스트는 높지만, 바닥 면적 확대로 건물의 가치가 상승하기 때문에 비용 대비 효과는 오히려 높다고 생각한다”라고 말한다.

가시마는 E³SKY를 통해 기존 건물의 대부분을 차지하는 중·저층 RC 구조 건물의 내진 보강 수요를 개척해 나갈 방침이다. 가시마는 “개보수 사업에 대해 구체적인 목표 수치는 정하지 않았지만, 늘려갈 계획이다. E³SKY는 선택지 중 하나로 제안해 나가겠다”라고 코멘트했다.

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