토대에 300개의 댐퍼 설치해
건물을 앞뒤로 흔드는
지진파의 80% 흡수할 수 있어


지진은 지구 내부의 에너지가 지표로 나와 땅이 갈라지며 흔들리는 현상을 말한다. 지진은 발생하는 원인에 따라 구조지진·화산지진·함몰지진 등으로 나뉘는데, 판 구조론과 관련돼 있는 구조지진이 대부분이라고 할 수 있다.

지구의 암석권, 즉 판은 몇 조각으로 쪼개져 있다. 그리고 지구 내부의 열을 원동력으로 해 서로 다른 방향으로 일정한 속도를 가지고 이동하고 있다.

그런데 두 판이 서로 스치며 지나가는 곳에서는 압축력이 작용하면서 변형을 일으킨다. 이 변형이 임계값을 넘어서면 단층면을 경계로 해서 양쪽이 서로 다른 방향으로 짧은 시간 동안 급격히 이동하게 된다.

이 때 축적돼 있던 변형 에너지가 탄성파의 형태로 방출되면서 암석을 따라 전해지는데, 이를 지진파라고 한다. 지진 에너지로 방출되는 에너지는 지진이 갖고 있는 에너지의 10%가 채 되지 않으며, 대부분의 에너지는 암석을 깨는데 사용돼 최종적으로 열로 변환된다.

일반적으로 변환 단층에서 일어나는 지진의 진원은 수~수십km 정도다. 진원이란 지구 내부에서 지진이 최초로 발생한 지점을 말하는데, 두 판이 충돌하는 수렴경계 중에서도 해양판이 대륙판 아래로 섭입해 들어가는 곳의 진원 깊이는 수백km에 달하기도 한다. 섭입이란 판이 서로 충돌해 한 쪽이 다른 쪽의 밑으로 들어가는 현상을 말하며, 밑으로 들어가는 판의 위쪽 면을 따라 지진 활동이 활발하게 일어난다.

섭입대에서 중력에 의해 지하로 끌려 내려가는 암석권의 물질이 충분한 압력을 받으면 감람석에서 스피넬로 결정구조가 변화하는 현상이 일어난다. 그리고 이때 동반되는 부피의 변화가 역학적인 충격을 일으키고 지진의 원인이 된다.

감람석은 마그네슘과 철을 함유한 규산염 광물로 지구상에서 가장 흔한 광물 중 하나다. 그리고 스피넬은 마그네슘과 알루미늄의 산화물로 이루어진 8면체의 결정으로 첨정석이라고도 한다.

터키의 이스탄불은 2040년까지 지진으로 초토화될 확률이 60%를 넘는다. 지난해 11월 개장한 사비하 괵첸 국제공항의 신축 터미널은 이 같은 지진에 대비할 수 있도록 설계됐다. 이스탄불 도심에서 남동쪽으로 35km 지점에 있는 이 국제공항의 신축 터미널은 아무리 강한 지진이 닥쳐도 건물을 앞뒤로 흔드는 지진파의 80%를 흡수할 수 있는 세계 최대 규모의 내진 설계 건물이다.

엔지니어링 회사인 아럽이 설계한 이 건물은 토대에 진동 에너지를 흡수하는 댐퍼 300개를 장착하고 있다. 이 댐퍼는 강철판 2장 사이에 베어링을 끼워 넣은 구조로 만들어져 있다.

아럽의 수석 엔지니어인 아틸라 제키오그루에 따르면 지난 1999년 이 도시를 강타한 진도 7.4의 지진이 다시 찾아와도 이 공항 터미널은 응급의료 및 식량수송을 계속할 수 있을 것이라고 한다.

<파퓰러 사이언스>