내진설비

1. 법규 및 기준 준수

• 전기설비기술기준 제21조제5항에 따라 고압·특고압 설비는 자중, 적재하중, 풍압, 지진력 등에 대한 안전성 확보가 필수적
• KECG 9701-2019(건축전기설비정착부 내진설계 및 시공지침)을 준수해야 하며, 수변전설비, 배선설비, 조명설비 등이 비구조요소로 분류

2. 적용 대상 평가

• 중요도 계수(Ip)에 따른 설계 강도 결정이 필요
  • Ip=1.5: 소화배관, 비상유도등, 독성 물질 저장 설비 등 인명안전 관련 시설
  • Ip=1.0: 1.2m 미만 설치, 1,800N 이하 중량, 유연 연결부를 가진 설비는 설계 면제
• 내진설계 의무대상 여부는 건축구조기준 제0306절의 비구조요소 정의에 따라 검토

3. 하중 계산 및 변위 고려

• 지진하중 산정 시 수평력(FpFp)과 수직력(FvFv)을 동시에 고려

(단, Rp≤6)

여기서 ap는 증폭계수, SDS는 설계 스펙트럼 가속도, Wp는 중량

• 상대변위 대응: 면진층 통과 배관·케이블 트레이는 지진 변위량을 수용할 수 있는 유연 구조로 설계

4. 장비 고정 및 보호

• 축전지: 낙하 방지용 고정장치와 스페이서 설치, 선반은 충분한 횡하중 저항성능 확보
• 제어반·캐비넷:
  • 450N 초과 장비는 개별 안전성 검토
  • 내력벽/기둥 고정 시 직경 8mm 이상 볼트 4개 이상 사용
• 변압기: 내부 코일을 용기 하부에 견고히 고정

5. 시공 및 정착부 설계

• 배관 시스템:
  • 수평 배관: 1.5~2m 간격으로 내진스프링행거 적용, 360° 지진력 흡수
  • 수직 배관: 고정식 지지대 사용, 분기부는 3엘보 루프+후랙시블 병행
• 정착부 설계:
  • 콘크리트 앵커는 KDS 14 20 54 기준 적용, 동력 고정앵커 사용 제한
  • 앵커 그룹 설계 시 하중 분배와 편심 효과 고려

6. 특수 설비 고려사항

• 수변전설비: 지반 조건 정확 분석, 기초 지지력 확보5.
• 자가발전설비: 지진 시 전도 방지, 비상전원 기능 유지 보장
• 누유 방지: 액체형 축전지 방수 처리 및 통풍 공간 확보

7. 검증 및 유지관리

• 모의지진실험: 후설치 앵커 강도 검증 필수
• 정기 점검: 축전지 상태, 고정부 이완 여부 확인

https://blog.naver.com/1144ks/221510563424

https://snuri.tistory.com/23

https://blog.naver.com/ss_ksg1/10046893724

https://inside114.com/entry/%EA%B1%B4%EC%B6%95%EB%AC%BC-%EB%B9%84%EA%B5%AC%EC%A1%B0%EC%9A%94%EC%86%8C%EC%9D%B8-%EC%A0%84%EA%B8%B0%EC%84%A4%EB%B9%84%EC%9D%98-%EC%9D%BC%EB%B0%98%EC%A0%81%EC%9D%B8-%EB%82%B4%EC%A7%84%EC%84%A4%EA%B3%84-%EA%B8%B0%EC%A4%80

https://www.youtube.com/watch?v=mKfcVhagOwU

https://blog.naver.com/ss_ksg11/221531113129

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https://blog.naver.com/mecca486/221720156386

https://www.midascad.com/cad_archive/electricity-cad-kec-12

1. 수변전설비의 내진 설계

수변전설비의 내진 설계 시 고려해야 할 주요 사항:

• 기초 설계:
  • 지반 조건을 정확히 파악하여 지진력에 견딜 수 있는 충분한 지지력을 확보
  • 지진 시 발생하는 지반 침하나 액상화에 대비하여 기초를 보강
• 구조물 설계:
  • 변압기, 차단기 등 주요 설비를 지지하는 구조물은 충분한 강도와 안정성을 확보
  • 지진력에 의한 진동을 효과적으로 흡수할 수 있도록 구조물의 유연성을 고려
• 설비 고정:
  • 변압기, 차단기 등 무거운 설비는 견고하게 고정하여 지진 시 이동하거나 낙하되지 않도록
  • 케이블, 배관 등은 충분한 지지점을 확보하고 유연성을 부여하여 지진력에 의한 손상을 방지
• 접지 시스템:
  • 지진 발생 시에도 안정적인 접지를 유지하여 전기 안전을 확보
  • 접지 저항을 낮추고 접지 시스템의 신뢰성을 높여야
• 보호 계전기:
  • 지진 발생 시 발생할 수 있는 이상 전류, 지락 등을 감지하여 설비를 보호하는 기능을 수행

2. 예비전원설비 등의 내진 설계

예비전원설비의 내진 설계 시 고려해야 할 주요 사항:

• 발전기:
  • 지진에 강한 구조로 설계되어야 하며, 진동에 의한 성능 저하를 방지
  • 연료 공급 시스템, 냉각 시스템 등 보조 시스템도 지진에 안전하게 설계
• 연료탱크:
  • 지진 시 연료 누출을 방지하기 위해 안전하게 고정하고 보호
• 배터리:
  • 지진에 강한 구조로 설계되어야 하며, 진동에 의한 성능 저하를 방지
• 제어 시스템:
  • 지진 발생 시에도 안정적으로 작동하여 예비전원을 제어

기타 고려 사항:

• 내진 성능 평가:
  • 설계된 시설의 내진 성능을 시뮬레이션 등을 통해 검증
• 유지보수:
  • 정기적인 점검과 유지보수를 통해 설비의 상태를 양호하게 유지
• 복구 계획:
  • 지진 발생 시 신속한 복구를 위한 계획을 수립하고 필요한 장비와 인력을 확보

국내 내진설계기준과 전력설비 내진대책

1. 국내 내진설계기준

• 건축구조기준(KDS 41 17 00:2022)
  건축물 및 부구조체, 비구조요소의 내진설계 기준을 제시하며, 전기설비는 비구조요소로 분류되어 18장에서 내진설계 적용 범위와 방법을 규정
• 전기설비기술기준
  고압·특고압 전기설비는 자중, 적재하중, 풍압, 지진 등 외력에 안전해야 하며, 내진설계는 KECG 9701-2019(건축전기설비정착부 내진설계 및 시공지침) 등을 참고하도록 규정
• 한전 송변전설비 내진설계 기준
  345kV 이상 변전설비는 내진 1등급(M=6.3, 0.154g), 345kV 미만은 내진 2등급(M=5.6, 0.11g), 변전소 건물은 내진 특등급(M=6.4, 0.165g)으로 설계
  22.9kV 이상 송변전·배전설비는 1000년에 1회 발생하는 지진에도 견딜 수 있도록 설계

2. 전력설비 내진대책

1) 내진성능 평가 및 설계

• 신설 설비:
  설계 단계에서 등가정하중법, 응답스펙트럼해석, 시간이력해석 등 수치해석을 통해 내진성능을 평가하고, 설계지진력에 맞춰 구조적 보강을 실시
• 기존 설비:
  초음파 탐사, 콘크리트 강도 측정 등 현장조사를 통해 내진성능을 평가하고, 취약부위는 앵커보강, 지지대 보강 등 내진보강을 실시

2) 구조적 보강 및 고정

• 주요 전력기기(변압기, 발전기 등):
  앵커볼트, 지지대, 방진패드 등으로 견고히 고정하여 지진 시 전도 및 낙하를 방지
• 배관, 케이블트레이, 버스덕트:
  내진지지대, 유연연결부(익스팬션 조인트) 설치로 지진 변위에 대응
• 비상전원 및 중요 설비:
  내진등급(A, B, S 등) 및 중요도 계수에 따라 설계강도를 달리 적용

3) 법규 및 관리체계 강화

• 내진설계 의무화:
  2018년 이후 건축물 전기설비에 대한 내진설계가 의무화되었으며, 대한전기협회 등에서 내진설계 지침 및 컨설팅을 제공
• 정기 점검 및 유지관리:
  내진설비의 상태를 주기적으로 점검하고, 내진성능을 지속적으로 유지·보수

4) 기타 대책

• 내진시험 및 실증:
  진동시험대 등 시험설비를 활용해 실증시험을 실시, 내진성능을 검증
• 지진위험지역 추가 대책:
  지진구역 계수(SDS) 0.3 이상 지역에서는 면진장치 등 추가 내진대책을 적용

정리

국내 전력설비의 내진대책은 건축구조기준, 전기설비기술기준, 한전 내진설계기준 등 다양한 법령과 기술지침에 따라 설계·시공·유지관리 전 과정에서 체계적으로 시행되고 있습니다. 이를 통해 지진 발생 시에도 전력설비의 안전성과 연속성을 확보

https://ksp.etri.re.kr/ksp/article/file/44474.pdf

https://blog.naver.com/ksjin0212/223147167217

https://snuri.tistory.com/23

https://www.electimes.com/news/articleView.html?idxno=58101

http://www.knpnews.com/news/articleView.html?idxno=9407

http://www.molit.go.kr/USR/I0204/m_45/dtl.jsp?gubun=&search=%EB%82%B4%EC%A7%84&search_dept_id=&search_dept_nm=&old_search_dept_nm=&psize=10&search_regdate_s=&search_regdate_e=&srch_usr_nm=&srch_usr_num=&srch_usr_year=&srch_usr_titl=Y&srch_usr_ctnt=&lcmspage=1&idx=15825

https://www.midascad.com/cad_archive/electricity-cad-kec-12

https://www.reseat.or.kr/portal/cmmn/file/fileDown.do?menuNo=200019&atchFileId=12f085bbe22e4b04ab20bdbb67a686b5&fileSn=1&bbsId=

https://www.kosham.or.kr/html/user/core/view/reaction/main/104/inc/data/24_1%EC%9B%94%20%ED%95%99%ED%9A%8C%EC%A7%80%20%ED%86%B5%EA%B6%8C%EC%88%98%EC%A0%95.pdf

http://bin.ebidkorea.com/notice/2022/%EC%86%A1%EB%B0%B0%EC%A0%84%EC%84%A4%EB%B9%84%20%EB%82%B4%EC%A7%84%EC%84%A4%EA%B3%84%20%EC%9D%B8%EC%A0%95%EC%8B%9C%ED%97%98%20%EC%A7%80%EC%B9%A8%EC%84%9C_f2(%EA%B3%B5%EC%A7%80%EC%9A%A9)_1669695385992.pdf

https://www.midascad.com/cad_archive/arhcitectrule-31

http://www.scsr.co.kr/infomation/faclitiesMakingInfo.do

https://www.law.go.kr/admRulInfoP.do?admRulSeq=2100000172129

https://blog.naver.com/10000-lab/223818363651

https://www.aurum.re.kr/KoreaEqk/SelfChkStart

https://blog.naver.com/k8010314/221835524714

https://www.kim2kie.com/res/html/0_formula/00%20Dynamics/KDS%2041/KDS%2041%2017%2000.pdf

https://dl.nanet.go.kr/detail/KDMT1201358649

최근 지진 증가에 따른 수변전설비 내진대책

1. 변압기 내진대책

• 기계적 고정 및 보강
  • 변압기는 지진 시 전도, 이동, 낙하를 방지하기 위해 내진 앵커볼트, 지지대, 방진패드 등으로 견고하게 고정
  • 부싱(bushing) 등 취약 부위는 진동에 의한 공진 및 파손을 막기 위해 기계적 디커플러(진동 분리장치)나 감쇠장치(예: friction damper, FPS 등) 적용이 효과적
  • 기존 변압기의 경우, 마찰감쇠기(friction damper)와 프리스트레스트 텐던 등으로 내진 성능을 보강
• 면진 및 진동제어
  • 프릭션 펜듈럼 시스템(FPS)과 같은 면진장치를 설치하면, 변압기와 부속 장치의 파손 위험을 크게 줄임
  • 내진 설계 시 변압기와 부싱의 고유진동수를 분리하여 공진을 방지하는 것이 중요

2. 배전반(수배전반) 내진대책

• 내진 설계 및 구조 보강
  • 배전반은 기초와 견고하게 고정하고, 내부 기기 및 배선의 이탈·파손을 막기 위한 보강 구조를 적용
  • 내진 성능이 검증된 구조(예: 내진 등급 인증제품) 사용, 전면 도어의 잠금장치 및 내부 부품의 고정 강화가 필요
• 진동 시험 및 인증
  • 국내외 내진 시험 기준(예: DS-0050, ICC ES AC156, IEC 60068-3-3 등)에 따라 진동시험을 실시하고, 내진 성능을 인증받아야함

3. 배선 및 케이블 트레이 내진대책

• 지지대 및 고정
  • 케이블 트레이, 배선 덕트 등은 내진 지지대와 브레이싱(보강재)을 설치하여 지진 하중에 견딜 수 있도록함
  • 배선은 충분한 여유 길이(루프)를 확보하고, 유연 연결부(익스팬션 조인트)로 변위 흡수가 가능하도록 설계
• 배관 및 케이블 트레이의 면진
  • 면진층이 있는 건물에서는 상부·하부의 변위 차이를 수용할 수 있는 유연 구조와 고정방식이 필요

4. 설비별 내진성능 평가 및 보수

• 내진 취약성 평가
  • 주요 설비별로 내진 취약성(Fragility) 평가를 실시하여, 위험도가 높은 설비부터 우선적으로 내진보강을 실시
  • 계통적 내진 복원력(Resilience) 평가를 통해, 지진 후 신속한 기능 복구가 가능한 설비 구조를 마련
• 정기 점검과 유지관리
  • 내진 보강 후에는 정기적으로 점검하여, 고정장치 이완이나 부식 등 결함을 사전에 발견·조치

5. 제도적·기술적 기준 준수

• 국내 내진설계기준 적용
  • DS-0050(송변전 및 배전설비 내진설계기준), 건축구조기준(KDS 41 17 00), 전기설비기술기준 등 관련 법령 및 기술기준을 준수
  • 내진 등급(345kV 이상, 154kV 이상 등)에 따라 설계 기준을 차등 적용하며, 중요 설비는 1000년 빈도 지진에도 견딜 수 있도록 설계

https://www.iaea.org/sites/default/files/19/01/ds490.pdf

https://en.yna.co.kr/view/AEN20240219004100315

https://citeseerx.ist.psu.edu/document?repid=rep1&type=pdf&doi=51320761655a75223fb0e6390ad0d95566221fdf

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2352012421002095

https://transformers-magazine.com/tm-news/earthquake-proofing-transformers-for-a-safer-grid/

http://www.i-asem.org/publication_conf/structures18/8.ASMM18/YP.61.SM1557_5284F5.pdf

https://seismic.pusan.ac.kr/seismic/50487/subview.do

https://www.kepco-enc.com/boardDownload.es?bid=0044&list_no=34994&seq=0

https://papers.ssrn.com/sol3/papers.cfm?abstract_id=4356276

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0277379123004171

https://www.dw.com/en/could-a-major-earthquake-soon-strike-south-korea/a-53513252

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1738573321005866

https://www.energycentral.com/energy-biz/post/impact-earthquakes-energy-sector-ayvGu7VFRMYvL3Z

https://koreascience.kr/article/JAKO201208160369058.page

https://www.koreascience.or.kr/article/CFKO201133254117160.pdf

https://koreascience.kr/article/CFKO200211921394197.view

https://www.reddit.com/r/Living_in_Korea/comments/1amv3ih/does_korea_face_earthquake_risk/

https://www.nature.com/articles/s41598-020-59619-7

https://meetingorganizer.copernicus.org/EGU25/EGU25-5287.html?pdf

https://mythump.com/how-earthquakes-affect-infrastructure/

https://www.science.org/content/article/second-largest-earthquake-modern-south-korean-history-tied-geothermal-plant

https://www.hyosungheavyindustries.com/en/business/power-products/P010101

https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2212420923004806

https://global.ctbuh.org/resources/papers/download/1992-state-of-practice-of-performance-based-seismic-design-in-korea.pdf

https://patents.google.com/patent/KR101719128B1/en

https://www.kci.go.kr/kciportal/ci/sereArticleSearch/ciSereArtiView.kci?sereArticleSearchBean.artiId=ART001751780

https://www.wbdg.org/FFC/DOD/UFGS/UFGS%2026%2005%2048.pdf

축전 내진 설계 고려 사항

• 고정: 축전은 견고하게 고정되어 지진 시 이동하거나 낙하되지 않도록 해야 합니다.
• 진동 흡수: 진동 흡수 장치를 설치하여 지진 시 발생하는 진동을 효과적으로 흡수해야 합니다.
• 단락 방지: 내부 단락을 방지하기 위한 안전 장치를 설치해야 합니다.
• 누유 방지: 액체형 축전의 경우, 누유를 방지하기 위한 방수 처리를 해야 합니다.
• 통풍: 축전 내부 열을 효과적으로 방출하기 위한 충분한 통풍 공간을 확보해야 합니다.
• 점검: 정기적인 점검을 통해 축전의 상태를 확인하고 필요한 조치를 취해야 합니다.

축전 내진 설계 시 유의 사항

• 축전의 종류: 축전의 종류(납축전지, 리튬이온전지 등)에 따라 내진 설계 방법이 달라질 수 있습니다.
• 설치 환경: 설치 환경 (실내, 실외, 지하 등)에 따라 내진 설계 기준이 달라질 수 있습니다.
• 지역 특성: 건물이 위치한 지역의 지진 발생 빈도, 규모 등을 고려하여 내진 설계를 수행해야 합니다.

건축전기설비 내진설계 시 유의사항

건축전기설비의 내진설계는 지진 발생 시 전력 공급 연속성과 안전성을 보장하기 위해 설계 단계에서 다음 사항을 반드시 고려해야 합니다.

1. 법규 및 기준 준수

• 전기설비기술기준 제21조제5항에 따라 고압·특고압 설비는 지진력을 포함한 외력에 대한 안전성 확보가 필수적입니다12.
• **KECG 9701-2019(건축전기설비정착부 내진설계 및 시공지침)**을 준수해야 하며, 수변전설비·배선설비·조명설비 등은 비구조요소로 분류됩니다12.
• **소방시설 내진기준(소방청고시 2021-15호)**에 따라 비상조명·화재경보기 등은 추가 고정이 요구됩니다12.

2. 적용 대상 평가

• **중요도 계수(Ip)**에 따른 설계 강도 차등 적용이 필수적입니다13:
  • Ip=1.5: 소화배관·비상유도등·독성 물질 저장 설비 등 인명안전 관련 시설.
  • Ip=1.0: 1.2m 미만 설치, 1,800N 이하 중량, 유연 연결부를 가진 설비는 설계 면제13.
• 내진설계 의무대상 여부는 건축구조기준 제0306절의 비구조요소 정의에 따라 검토합니다2.

3. 하중 계산 및 변위 대응

• 지진하중 산정 시 수평력(FpFp)과 수직력(FvFv)을 동시에 고려합니다1:Fp=0.4⋅ap⋅SDS⋅WpRp(Rp≤6)Fp=Rp0.4⋅ap⋅SDS⋅Wp(Rp≤6)여기서 apap는 증폭계수, SDSSDS는 설계 스펙트럼 가속도, WpWp는 중량입니다.
• 상대변위 대응: 면진층 통과 배관·케이블 트레이는 지진 변위량을 수용할 수 있는 유연 구조로 설계해야 합니다1.

4. 장비별 고정 및 보강

• 변압기:
  • 내부 코일을 용기 하부에 견고히 고정하고, 부싱(bushing)은 진동 분리장치 적용1.
• 배전반:
  • 450N 초과 장비는 개별 안전성 검토, 내진 등급 인증 제품 사용1.
  • 직경 8mm 이상 볼트 4개 이상으로 기초 고정1.
• 축전지:
  • 낙하 방지용 고정장치·스페이서 설치, 선반은 횡하중 저항성능 확보1.

5. 배관 및 케이블 설계

• 배관 시스템:
  • 수평 배관: 1.5~2m 간격으로 내진스프링행거 적용, 360° 지진력 흡수1.
  • 수직 배관: 고정식 지지대 사용, 분기부는 3엘보 루프+후랙시블 병행1.
• 케이블 트레이:
  • 지지간격 12m 이내 유지, 브레이싱(보강재) 설치1.

6. 정착부 설계

• 앵커 설계:
  • 콘크리트 앵커는 KDS 14 20 54 기준 적용, 동력 고정앵커 사용 제한1.
  • 앵커 그룹 설계 시 하중 분배와 편심 효과 고려1.
• 면진층 대응:
  • 지진구역 계수(SDSSDS) 0.3 이상 지역에서는 면진장치(seismic isolation) 적용이 권고됩니다1.

7. 검증 및 관리

• 동적 해석:
  • 등가정하중법·응답스펙트럼해석 등을 통한 내진성능 검증1.
• 정기 점검:
  • 축전지 상태·고정부 이완 여부 주기적 확인1.

8. 설계 프로세스

내진설계는 체계적인 흐름도에 따라 수행되어야 합니다1:

1. 위험도 분석 → 2. 중요도 계수 결정 → 3. 지진하중 계산
2. 장비 선정 → 5. 앵커링 방식 설계 → 6. 동적 해석 검증
3. 시공계획 수립 → 8. 품질검사 → 9. 유지관리 계획

핵심 원칙: 건축전기설비 내진설계는 법적 기준 준수, 대상 평가, 하중 산정, 장비 고정, 시공 방법을 종합적으로 고려해야 하며, 특히 수변전실과 비상전원 설비는 지진 재해 시 핵심 기능으로 추가 검토가 필요합니다12.

2. https://snuri.tistory.com/23
3. https://minkook-han.tistory.com/69
4. https://blog.naver.com/1144ks/221510563424
5. http://www.utpole.co.kr/2022/13th_workshop/13th_workshop.pdf
6. https://www.kim2kie.com/res/html/0_formula/00%20Dynamics/KDS%2041/KDS%2041%2017%2000.pdf
7. https://blog.naver.com/sparklim/150014293646
8. https://www.youtube.com/watch?v=mKfcVhagOwU
9. https://www.dbpia.co.kr/pdf/pdfView.do?nodeId=NODE11505462
10. https://blog.naver.com/mecca486/221720156386

내진설계란 무엇인가요?

내진설계는 지진이 발생했을 때 건축물이나 구조물이 붕괴되지 않고, 사람의 생명과 재산을 보호하기 위해 설계 시 지진력을 고려하여 구조물을 안전하게 만드는 것을 의미합니다. 즉, 지진에 대한 저항력을 갖춘 건축물을 만드는 것이 목표입니다.

왜 내진설계가 중요한가요?

• 인명 보호: 지진 발생 시 건물 붕괴로 인한 인명 피해를 최소화합니다.
• 재산 보호: 건물 및 내부 시설물의 손상을 최소화하여 경제적 손실을 줄입니다.
• 사회 기능 유지: 중요 시설의 붕괴를 방지하여 사회 기능을 유지하고, 신속한 복구를 가능하게 합니다.

내진설계의 기본 원리

내진설계는 크게 구조체의 강도를 높이는 방법과 지진 에너지를 흡수하거나 분산시키는 방법으로 나눌 수 있습니다.

• 구조체 강도 증가:
  • 기둥과 보의 강화: 철근 콘크리트 구조물의 경우, 기둥과 보에 충분한 철근을 배치하여 강도를 높입니다.
  • 접합부 강화: 기둥과 보가 연결되는 부분을 보강하여 구조물의 전체적인 강성을 높입니다.
• 지진 에너지 흡수 및 분산:
  • 제진 장치: 건물에 진동 흡수 장치를 설치하여 지진 에너지를 감소시킵니다.
  • 면진 장치: 건물과 지반 사이에 면진 장치를 설치하여 지진 진동이 건물에 직접 전달되는 것을 차단합니다.

내진설계 시 고려 사항

• 지역의 지진 위험도: 건물이 위치한 지역의 지진 발생 빈도와 규모를 고려하여 설계 기준을 정합니다.
• 건물의 용도: 주거용, 상업용, 공공시설 등 건물의 용도에 따라 내진 설계 기준이 다릅니다.
• 건물의 규모: 건물의 높이, 면적 등 규모에 따라 내진 설계 기준이 달라집니다.
• 지반 조건: 건물이 짓는 지반의 종류와 강도에 따라 내진 설계 기준이 달라집니다.

국내 내진설계 기준

우리나라는 건축법 등 관련 법규에 따라 건축물의 내진 설계를 의무화하고 있습니다. 특히, 지진 발생 가능성이 높은 지역은 더욱 엄격한 내진 설계 기준을 적용합니다.

내진설계의 중요성과 미래

최근 지진 발생 빈도가 증가하면서 내진 설계의 중요성이 더욱 강조되고 있습니다. 앞으로는 더욱 강화된 내진 설계 기준이 마련될 것이며, 건축물의 내진 성능을 평가하고 인증하는 시스템이 더욱 발전할 것으로 예상됩니다.

왜 전기설비의 내진대책이 중요할까요?

최근 빈번해진 지진으로 인해 우리나라도 더 이상 지진 안전지대가 아니라는 인식이 확산되고 있습니다. 특히, 전기설비는 우리 생활에 필수적인 에너지를 공급하는 시설로, 지진 발생 시 손상될 경우 사회 기능 마비로 이어질 수 있기 때문에 내진 대책이 절실히 요구됩니다.

전기설비 내진대책의 목표

• 인명 및 재산 피해 최소화: 지진 발생 시 전기설비의 손상으로 인한 화재, 감전 등 2차 피해를 예방하고, 복구 시간을 단축하여 사회 경제적 손실을 줄입니다.
• 전력 공급의 안정성 확보: 지진 발생 시에도 안정적인 전력 공급을 유지하여 사회 기능을 원활하게 유지합니다.
• 국가 기반 시설의 안전성 확보: 에너지 시설의 안전성을 확보하여 국가 안보 및 사회 안정에 기여합니다.

전기설비 내진대책의 주요 내용

• 지진 하중 산정 및 구조 설계:
  • 지역 특성 고려: 건축물이 위치한 지역의 지반 조건, 과거 지진 기록 등을 바탕으로 적절한 지진 하중을 산정합니다.
  • 구조 안전성 확보: 변압기, 차단기 등 주요 설비를 지지하는 구조물은 충분한 강도와 안정성을 확보하여 지진력에 견딜 수 있도록 설계합니다.
  • 유연성 확보: 지진 시 발생하는 진동 에너지를 흡수할 수 있도록 구조물에 일정 수준의 유연성을 부여합니다.
• 설비 고정 및 지지:
  • 견고한 고정: 변압기, 차단기 등 무거운 설비는 견고하게 고정하여 지진 시 이동하거나 낙하되지 않도록 합니다.
  • 충분한 지지점 확보: 케이블, 배관 등은 충분한 지지점을 확보하고 유연성을 부여하여 지진력에 의한 손상을 방지합니다.
  • 완충재 사용: 설비와 지지 구조물 사이에 완충재를 사용하여 진동에 의한 마찰이나 손상을 방지합니다.
• 접지 시스템:
  • 안정성 확보: 지진 발생 시에도 안정적인 접지를 유지하여 전기 안전을 확보합니다.
  • 저항 낮추기: 접지 저항을 낮추어 접지 효과를 높입니다.
  • 정기적인 점검: 접지 시스템의 상태를 정기적으로 점검하고 필요한 조치를 취합니다.
• 보호 계전기:
  • 이상 감지: 지진 발생 시 발생할 수 있는 이상 전류, 지락 등을 감지하여 설비를 보호합니다.
  • 신속한 차단: 이상 상황 발생 시 신속하게 차단하여 추가적인 피해를 방지합니다.
• 내진 성능 평가:
  • 시뮬레이션: 설계된 설비에 대한 내진 성능을 시뮬레이션을 통해 검증합니다.
  • 보강: 시뮬레이션 결과, 보강이 필요한 부분에 대해 적절한 보강 조치를 취합니다.

건축전기설비 내진설계 목적

건축전기설비의 내진설계는 지진 발생 시 건물 내 전기설비의 손상을 최소화하고, 안정적인 전력 공급을 유지하여 인명과 재산 피해를 줄이는 것을 목표로 합니다.

주요 목적:

• 인명 보호: 전기 화재, 감전 등 2차 피해를 방지합니다.
• 재산 보호: 전기 설비의 손상으로 인한 재산 피해를 최소화합니다.
• 사회 기능 유지: 중요 시설의 전력 공급을 유지하여 사회 기능을 원활하게 합니다.
• 신속한 복구: 지진 발생 후 빠른 복구를 통해 사회 경제적 손실을 줄입니다.

건축전기설비 내진설계 개념도

[이미지: 건축전기설비 내진설계 개념도]

위 그림은 건축전기설비 내진설계의 개념을 간략하게 나타낸 것입니다.

• 지진 하중: 건물에 작용하는 지진력을 의미합니다.
• 구조체: 건물의 골조, 벽 등을 의미하며, 지진력을 지지하고 분산시키는 역할을 합니다.
• 전기 설비: 변압기, 차단기, 케이블 등 전력을 공급하고 제어하는 모든 설비를 의미합니다.
• 지지대: 전기 설비를 지지하고 고정하는 부분입니다.
• 완충재: 지진 발생 시 진동을 흡수하여 설비의 손상을 방지하는 재료입니다.

건축전기설비 내진설계 주요 고려 사항

• 지역의 지진 위험도: 건물이 위치한 지역의 지진 발생 빈도와 규모를 고려하여 설계 기준을 정합니다.
• 건물의 용도: 주거용, 상업용, 공공시설 등 건물의 용도에 따라 내진 설계 기준이 다릅니다.
• 건물의 규모: 건물의 높이, 면적 등 규모에 따라 내진 설계 기준이 달라집니다.
• 지반 조건: 건물이 짓는 지반의 종류와 강도에 따라 내진 설계 기준이 달라집니다.
• 설비의 중요도: 전력 공급의 안정성에 미치는 영향에 따라 설비별로 내진 설계 기준이 다를 수 있습니다.

건축전기설비 내진설계 시행 방법

• 지진 하중 산정: 건물에 작용하는 지진력을 정확하게 계산합니다.
• 구조 안전성 확보: 지진력에 견딜 수 있도록 구조체를 설계합니다.
• 설비 고정: 전기 설비를 견고하게 고정하여 낙하를 방지합니다.
• 지지대 보강: 지지대를 보강하여 지진력에 견딜 수 있도록 합니다.
• 완충재 사용: 진동 흡수를 위한 완충재를 사용합니다.
• 접지 시스템 강화: 지진 발생 시 안정적인 접지를 유지합니다.
• 정기적인 점검: 설비의 상태를 주기적으로 점검하고 유지보수를 실시합니다.

1)내진 (耐震)

• 의미: 건축물을 튼튼하게 만들어 지진력에 견딜 수 있도록 하는 설계 방식입니다.
• 원리: 건축물의 구조를 강화하여 지진력에 저항하고 변형을 최소화합니다.
• 방법:
  • 철근 콘크리트 보강: 건물의 골조를 철근 콘크리트로 보강하여 강도를 높입니다.
  • 벽체 보강: 벽체에 철근을 넣어 내력벽을 구성하여 지진력을 분산시킵니다.
  • 기둥 보강: 기둥에 철근을 추가하여 지진력에 대한 저항력을 높입니다.
• 장점:
  • 건축물의 기본적인 내구성을 높여줍니다.
  • 다양한 건축물에 적용 가능합니다.
• 단점:
  • 큰 지진에는 한계가 있을 수 있습니다.
  • 건축 비용이 증가할 수 있습니다.

2)면진 (免震)

• 의미: 건축물과 지반 사이에 면진 장치를 설치하여 지진의 진동 에너지를 차단하는 방식입니다.
• 원리: 지진 발생 시 건물이 지반과 분리되어 움직이면서 지진력을 감소시킵니다.
• 방법:
  • 고무 베어링, 납 댐퍼 등 면진 장치 설치: 지진 에너지를 흡수하고 진동을 감소시킵니다.
• 장점:
  • 건물 내부의 손상을 최소화할 수 있습니다.
  • 장비나 시설물의 보호에 효과적입니다.
• 단점:
  • 초기 건축 비용이 높습니다.
  • 면진 장치의 유지 관리가 필요합니다.

3)제진 (制震)

• 의미: 건축물에 제진 장치를 설치하여 지진 에너지를 흡수하거나 소산시켜 진동을 감소시키는 방식입니다.
• 원리: 지진 발생 시 건물의 진동을 억제하여 피해를 줄입니다.
• 방법:
  • 댐퍼, 튜브 등 제진 장치 설치: 지진 에너지를 흡수하거나 소산시킵니다.
• 장점:
  • 면진에 비해 비용이 저렴할 수 있습니다.
  • 다양한 제진 장치가 개발되어 선택의 폭이 넓습니다.
• 단점:
  • 면진만큼 효과가 크지 않을 수 있습니다.
  • 제진 장치의 유지 관리가 필요합니다.

각 방법의 비교

건축전기설비 내진설계는 지진 발생 시 전기시스템의 기능 유지와 안전성을 확보하기 위한 핵심 공법입니다. 주요 법규와 기술기준을 기반으로 한 체계적인 접근이 필요하며, 특히 비구조요소의 동적 거동 분석이 중요합니다.

1. 건축법 상 내진설계 대상 건축물

적용 기준(건축법 시행령 제32조):

• 층수: 2층 이상(목구조 3층)
• 면적: 연면적 200㎡ 이상(창고·축사 제외) 
• 높이: 13m 이상 또는 처마높이 9m 이상 
• 구조: 기둥 간 거리 10m 이상,  
• 용도: 국가적 문화유산으로 국토교통부 장관이 정하는 것 

2. 건축전기설비 내진설계 개념

핵심 목표:

• 기기 고정성 확보: 변압기·발전기 등 중량물 전도 방지 
• 배관 연속성 유지: 케이블 트레이·버스덕트 진동 흡수 
• 기능 유지성: 지진 후 비상전원 자동 기동 

설계 원리:

(등가정하중법 적용 시 설계지진력 산정식)

3. 건축전기설비 내진설계 흐름도

[위험도 분석] → [중요도 계수(Ip) 결정] → [지진하중 계산]  
↓  
[장비 선정] → [앵커링 방식 설계] → [동적 해석 검증]  
↓  
[시공계획 수립] → [품질검사] → [유지관리 계획]  

KECG 9701-2019 기준 단계별 프로세스

4. 내진설계시 고려사항

구조적 요소:

• 앵커볼트 최소 직경: M12(450N 이상 장비) 
• 케이블 트레이 지지간격: 12m 이내 
• 방진패드 두께: 10mm 이상(고무재질) 

전기적 요소:

• 고조파 영향: THD 5% 이하 유지
• 유연접속부 설치: BUS Duct 익스팬션 조인트 
• 비상전원 전환시간: 10초 미만

법규 준수:

• KECG 9701-2019: 정착부 구조 계산 기준
• 소방시설 내진기준(소방청고시 2021-15호): 비상조명·화재경보기 고정 
• KS C IEC 60079: 폭발위험구역 추가 안전율 적용 

내진설계 시 Rp(구조요소 반응수정계수) 6.0 이하로 제한하며, 콘크리트 앵커 강도는 KDS 14 20 54 기준으로 검증해야 합니다. 특히 지진구역 계수(SDS) 0.3 이상 지역에서는 면진장치(seismic isolation) 적용이 권고됩니다