우리나라 지진계측의 역사상 가장 큰 규모였던 지진이 16년 09월 경주에서 발생한 이후 크고 작은 지진이 지속적으로 발생하고 있어 우리나라도 지진의 안전지대가 아니라는 우려의 시각이 제시되고 있다. 또한 쓰촨성지진 등 판내지진 발생빈도가 갈수록 증가하는 추세이므로, 우리나라 역시 대형지진의 발생 가능성이 잠재된 것으로 분석된다. 우리나라는 내진과 관련된 내진관련법이 제정된 88년 이래로 내진설계를 적용하고 있으나, 현재까지 국내 건축물의 내진율은 6.8%에 불과하여 지진에 굉장히 취약한 구조로 분석된다.

또한 지난 반세기동안 비약적 산업화와 도시화에 의한 주거환경의 변화로 인하여 도시 내 지진위험이 크게 증가하였다. 국민안전처에서 제시한 지진피해예측모델에 따르면 서울을 기준으로 규모 7.0의 지진이 발생할 시 건축물 피해 추정액은 427조이며, 간접손실 피해 추정액은 536조로 굉장히 큰 피해가 예상되고 있다. 이러한 상황 속에서 지진에 대한 불안감은 가중되어가고 있고, 정부에서는 지진방재대책의 일환으로써 내지설계규정을 지속적으로 강화하고 있다.

또한 기존 공공시설물의 내진보강대책 등을 추진하고 있다. 이에 따라 국내 내진관련 건설시장의 지속적인 성장이 예측된다.

지금 전 세계는 도시화와 인구증가를 겪고 있으며, 지진발생에 따른 피해가 대규모화됨에 따라 내진기술은 고부가가치를 창출할 미래 기술로 부각되고 있다. 뿐만 아니라 내진기술의 적용은 인명피해를 방지한다는 차원에서 굉장히 중요하다. 이에 따라 본문에서는 내진설계 기술 중 특히 창문과 관련된 설계에 대하여 논의함으로써 국내 건축물 내진설계의 방향을 제시하고자 한다.

우리나라의 내진설계는 구조물 기초의 내진성능을 확보하기 위한 기본적인 설계조건을 규정하고 있으며, 지진에 의한 구조물 기초 피해 및 이로 인해 야기되는 경제적 손실을 최소화하는 것을 궁극적인 목적으로 한다. 이를 통하여 국내 내진설계 기준은 ‘기초 내진 설계기준’을 따르고 있으며, 관련 법안을 자세하게 살펴보면 다음과 같다.

높이, 처마 및 용도 적용 건축법 시행령 제32조2항에 따르면, 각 호의 어떤 하나에 해당하는 건축물의 건축주는 건축물 설계자로부터 구조 안전 확인 서류를 받음으로써 법 제21조에 따른 착공신고를 할 때 확인 서류를 허가권자에게 제출 할 의무가 있다. 내진 설계가 필요한 건축물을 살펴보면 다음과 같다. 첫째, 층수가 2층 이상인 건물이다.

기둥과 보가 목조로 이루어진 목구조는 3층 이상으로 제한한다. 둘째, 연면적이 200㎡ 이상인 건축물이다. 단 창고와 축사, 작물재배사와 표준설계도서에 의해 건축되는 건축물은 제외되며 목구조는 500㎡ 이상인 건축물일 시 내진 설계를 필수로 적용해야 한다.

셋째, 높이가 13미터 이상인 건축물과 넷째, 처마높이가 9미터 이상인 건축물이다. 다섯째, 기둥과 기둥 사이 거리가 10m 이상인 건축물 여섯째, 건축물 용도와 규모를 고려해 중요도가 높은 건축물일 경우 내진설계가 필수적이다. 이때 중요도가 높은 건물을 국토교통부령으로 지정한다.

일곱째, 국가적 문화유산으로써 보존 가치가 있는 건축물이다. 여덟째, 한쪽 끝은 고정되며 다른 쪽은 지지되지 않은 구조로 이루어진 보, 차양 등이 외벽 중심선에서 3m 이상 돌출된 건축물 혹은 특수한 공법과 설계, 시공 등이 필요한 건축물로 국토교통부장관이 정해 고시하는 구조로 이루어진 건축물은 반드시 내진설계가 이루어져야한다.

마지막으로 아홉째, 별표1 제1호에 의거한 단독주택, 동일한 표 제2호의 공동주택의 경우도 내진설계가 필수다. 2017년 발생한 포항 강진에 내진 설계 되지 않은 건물이 잇따라 피해를 입으면서 내진설계의 필요성이 대두되었다. 특히 당초 설계 자체가 잘못되었거나, 부실시공 등의 고질적인 병폐로 인하여 내진 창호가 제대로 시공되지 않아 창문이 흔들려 깨지거나, 떨어져 다치는 피해가 속출했다.

지진이 발생하면 창틀에 변형이 생기기 쉽다. 이때 유리창이 건물과 닿지 않게 여유를 두고 만들지 않는다면 창문이 쉽게 깨지게 되고, 아래에 있는 사람이 다칠 수 있다.

또한 기본적인 흔들림을 방지하고 지진 피해를 최소화하기 위해서 창문을 한쪽으로 밀집하는 것은 최대한 피해야 한다. 일반적으로 창문은 전망이나 일조, 통풍 등으로 인하여 남쪽에 집중적으로 내는 경우가 많은데, 이럴 경우 피해가 심각해지므로 개구부의 크기나 개수를 줄이는 편이 바람직하다. 특히 전면부에 통창을 낼 때에는 굉장히 신중한 설계가 필요하다.

코너에 위치한 창은 지진이 발생했을 때 횡력을 받게 되고, 이때 가장 취약한 부분이 모서리다. 그러므로 코너 창을 설치할 때에는 두 개 구부 사이에 전단벽을 적절하게 확보해야 할 필요가 있다.

또한 당초 창문 설계를 계획함에 있어서 비대칭의 불규칙적 설치는 최대한 피하도록 한다. 즉 횡력이 작용할 시 하중이 일정하게 작용할 수 있도록 개구부 및 창의 위치, 크기 등을 동일하게 맞추어야 한다. 또한 지진이 발생하여 건축물에 외력이 전달될 경우 작게는 창호가 흔들리고, 종내에는 이탈되거나 비틀리는 현상이 발생하기 쉽다.

이를 방지하기 위해서는 창호에 전달되는 충격 자체를 완화시킴으로써 인명 안정성을 확보할 필요가 있다. 또한 기존에 시공이 이루어진 건물의 경우 벽체의 변경을 하지 않은 창호 시공방법을 활용함으로써 내진 창호 시스템을 추가하여 내진 설계를 보강할 필요가 있다.

내진에 효과적인 창호 시스템은 다음과 같다. 수직프레임과 수평프레임으로 이루어진 네모, 혹은 밑으로 구멍이 뚫린 네모(Π)형 창호틀을 활용한다. 이러한 수평프레임의 외부면에 요철 결합되는 수평보강부재를 접목하며, 상기 수평보강부재와 수직프레임을 지지하는 L자형 코너 보강부재를 포함함으로써 지진에 의해 창호가 흔들리고 비틀리며 이탈되는 현상을 억제해야 한다.