건축물 전기설비 내진설계

왜 배우는가: 건축물 전기설비는 지진 시 전도·이동·낙하·파손으로 인명안전과 전력공급 기능을 잃을 수 있어 내진설계가 필수다. 건축전기설비 내진 문제는 중요도 등급, 설계대상, 수변전설비 대책을 묻는 형태로 여러 교시에서 반복 출제된다.

출제 이력: 제139회 4교시 5번, 제132회 1교시 4번, 제123회 3교시 2번

1. 한 줄 정의와 핵심 키워드

답안 첫 줄에 쓸 정의는 다음과 같다.

건축물 전기설비 내진설계는 지진하중에 대해 전기설비 본체와 지지·정착부, 배선 연결부가 인명안전과 전력공급 기능을 유지하도록 설계하는 것이다.

핵심 키워드는 다음과 같다.

• 내진등급
• 중요도계수
• 내진성능수준
• 설계지반운동
• 지진구역계수
• 앵커볼트
• 비구조요소
• 수변전설비

2. 개념 풀이

쉽게 말하면, 건물이 흔들릴 때 건물 안의 전기 설비가 넘어지거나 떨어지거나 배선이 끊어지지 않도록 미리 강도와 고정 방법을 정하는 일이다. 건물 구조는 튼튼해도 변압기나 발전기가 넘어지면 전기가 끊겨 소방·피난 기능이 멈춘다. 그래서 전기설비도 별도로 지진에 견디도록 설계한다.

정식 정의는 다음과 같다. 내진설계는 설계지진에 의해 입력된 에너지를 견디거나, 소산시키거나, 저감시키도록 구조요소의 제원과 상세를 정하는 작업이다. 이 정의는 「내진설계 일반(KDS 17 10 00)」의 용어 정의를 따른다. 건축전기설비에서는 이 개념을 설비 본체와 지지 구조에 적용한다.

핵심 용어를 풀이하면 다음과 같다.

• 내진등급: 시설물의 중요도에 따라 내진설계 수준을 나눈 범주다. 내진특등급, 내진I등급, 내진II등급으로 구분한다.
• 중요도계수: 지진하중 산정 시 건축물의 중요도를 반영하는 계수다. 등급이 높을수록 계수가 커진다.
• 내진성능수준: 설계지진에 대해 시설물에 요구되는 성능 수준이다. 기능수행, 즉시복구, 장기복구/인명보호, 붕괴방지로 나눈다.
• 비구조요소: 건물의 주구조체가 아닌 설비, 천장, 기기 등이다. 전기설비 대부분이 여기에 속한다.
• 앵커볼트: 기기를 바닥이나 벽 구조체에 고정하는 볼트다. 정착부의 강도와 최대허용하중으로 검토한다.

3. 등장 배경과 필요성

국내에서는 지진 위험이 커지면서 건축물 내진설계가 법제화되었다. 「지진·화산재해대책법」에 따라 내진설계 대상 시설물과 내진등급이 정해졌다. 건축 구조는 이 체계를 따르지만, 설비는 구조체와 다르게 흔들리고 고정 방법도 달라서 별도 기준이 필요해졌다.

전기설비는 지진 후에도 기능을 유지해야 하는 경우가 많다. 병원, 소방, 재난 대응 시설에서는 비상발전기와 수변전설비가 멈추면 인명피해로 이어진다. 따라서 설비 자체의 강도뿐 아니라 배관과 배선이 끊기지 않도록 하는 연결부 설계가 필요하다.

중요도계수 1.5는 특등급 설비를 설계할 때 자주 확인하는 기준이다. 기준 체계상 건축물 내진설계기준(KDS 41 17 00)이 등급과 지진구역계수를 제공하고, 전기설비는 그 값을 받아 적용한다.

4. 구성요소·원리·절차

건축전기설비 내진설계는 설비를 기기 본체, 지지·정착부, 연결부의 세 요소로 나누어 검토한다. 지진 때 설비 중량에 관성력이 작용하고, 이 힘은 지지대와 앵커를 거쳐 건축물 구조체로 전달된다. 힘의 전달 경로가 끊기지 않도록 각 요소를 설계하는 것이 핵심이다.