[데이터센터] ⑬ 지진 저항 구조 검토

안녕하십니까? MARV입니다.

데이터센터에 대한 마지막 글을 쓰고자 합니다. 이번에는 지진 저항 구조에 대해 간략히 서술하도록 하겠습니다.

 

(예시) 용인 죽전 데이터센터 조감도

1. 데이터센터 지진저항 시스템 개요

 데이터센터에서 지진저항 시스템은 일반적인 건축물과 다르지 않습니다. 내진 구조, 면진 구조, 제진 구조로 나눌 수 있습니다. 다만, 외부환경의 영향을 최소화 해야하기 때문에 이에 대해 더 까다롭게 설계하는 것으로 판단하시면 되겠습니다. 

1) 내진 구조

 내진 구조는 자체 변형 및 손상으로 지진에너지를 흡수하여 저항하는 시스템입니다. 크게 내진설계(사양 설계), 내진성능설계 2가지 방법으로 접근이 가능합니다. 모든 건축물들은 내진설계기준에 의해 설계하도록 되어 있고, 붕괴 방지, 인명피해 예방, 즉시 거주등의 요구 성능에 따라 취약부를 보강하는 내진성능설계법이 있습니다. 

 

2) 면진 구조

 면진 구조는 구조물과 지반 사이에 면진층(고무판같은거? 등등)을 설치하여 지진에너지를 흡수함으로써 상부 구조물에 전달되지 않도록 하는 설계법입니다.

 

3) 제진 구조

 제진 구조는 보 또는 가새 등에 제진 장치를 설치하여 지진 에너지를 흡수하는 설계법입니다. 제진 장치를 반영한 후 내진성능설계법은 동일하게 적용됩니다.

 

 

 

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2. 내진 설계법

1) 내진 설계

 내진 설계는 국가건설기준(KDS.41.17.00 건축물 내진설계기준)에 의한 사양 설계입니다. 사양 설계는 설계 기준에 따라 여러 요소를 적용하여 내진 설계 합니다.

• 지진하중 : 지역, 건축물의 중요도(내진 등급), 지반 등급, 건축물의 주기에 의한 설계응답 스펙트럼으로 결정
• 구조물 응답 : 구조물의 지진력저항시스템(건물 골조, 모멘트 골조 등) 지진력 감쇠 고려한 설계 지진력 확정
• 구조해석 : 보통 등가정적해석법과 응답스펙트럼 해석 법을 이용, 지진력을 각층에 분배하여 설계

진도, 규모의 개념은 없고, 인명 보호 수준의 내진 성능으로 간주합니다. 건축물의 중요도에 따라서 인명 보호 수준의 지진의 크기가 달라집니다. 보통 재현 주기 000년의 2/3정도의 크기의 지진에 대해 설계하는데, 중요도가 특일 경우 재현주기가 2,400년, 1일 경우 재현 주기가 1,400년, 2일 경우 재현 주기가 1,000년이라고 합니다. 

 일반적으로 데이터센터는 설계 시 특으로 설계합니다.

 

2) 내진 성능 설계

건물의 성능_붕괴방지, 인명안전, 거주가능(즉시입주), 기능수행

 국가건설기준(KDS 41.17.00 건축물 내진설계기준, 15. 성능기반설계)에 설계법을 적용합니다. 내진 성능 설계는 기존 내진 설계의 인명 보호 수준에서 기능 수행 수준으로 상향하여 제안이 가능합니다. 즉, 데이터센터 무중단 운영에 중요한 키역할을 합니다. 

 내진 성능 설계 적용을 통해 큰 규모의 지진이 오더라도 기능 수행이 가능하도록 구현하고 있습니다. 

 

3) 면진 설계

 국가건설기준(KDS 41.17.00)에 의한 내진 성능기반설계법 중 하나입니다. 

• 안전성 향상 : 면진 장치 상부 구조물 지진하중 큰 폭으로 감소
• 지진 이후 기능 수행 가능 : 성능 유지 가능
• 2차 피해 방지 : 설비 및 전기 장비 손상에 따른 화재, 폭발 등 2차 피해 방지

 면진 장치에는 NRB, LRB, HRB 3가지 종류가 있는데 비용이 무척 비쌉니다. 특정업체를 적용하여 공사를 해야하기 때문에 감안하셔야 합니다. 

 

4) 제진 설계

 데이터센터에 있어서 제진 설계는 거의 적용하지 않습니다. 생략하도록 하겠습니다.

 

 

3. 마치며

데이터센터는 일반 건축물과 다르게 전기/설비 장비의 비용이 무척 많이 들고, 건축 공사 또한 추가적인 공종이 들어가고 보수적인 설계법을 가지고 있기 때문에 비용이 많이 듭니다. 그렇기 때문에 사전 설계 검토를 통해 절감할 수 있는 부분, 구조 부분을 철저하게 검토하여 효율화 하는 것이 공사비 절감에 큰 도움이 될 것입니다.

 이 뿐만 아니라, 데이터센터의 기능을 안정적으로 수행하기 위해 외부의 환경에 영향을 최소화 할 수 있도록 여러 공법 검토를 해야 할 것입니다. 지금 언급 드린 사항은 지진에 대한 내용이 Main이었지만 상황에 따라 다른 천재지변에 대비한 데이터센터가 등장할지도 모를 일입니다. 이상으로 데이터센터에 대한 스터디를 정리하도록 하겠습니다.