지진공학에서 자주 등장하는 용어 중 하나가 바로 최대지반가속도(PGA, Peak Ground Acceleration)와 유효최대가속도(EPA, Effective Peak Acceleration)입니다. 이 두 개념을 제대로 이해하면 설계응답스펙트럼을 보다 명확하게 이해할 수 있습니다.
최대지반가속도 (PGA)
최대지반가속도(PGA)는 지진이 발생할 때 지반이 경험하는 최대 가속도를 의미합니다. 지진이 발생하면 지반이 흔들리게 되는데, 이때 지반에서 기록된 최고 가속도를 최대지반가속도라고 부릅니다. 이는 땅의 응답을 나타내며, 구조물의 응답과는 직접적인 관련이 없습니다.
유효최대가속도 (EPA)
유효최대가속도(EPA)는 실제 구조물이 지진에 의해 받는 손상 가능성을 가속도로 표현한 것입니다. 즉, 지진 에너지가 구조물에 얼마나 큰 영향을 미칠지를 나타내는 지표입니다. 만약 구조물이 강성이 무한대라면, 구조물의 가속도는 지반을 통해 전달된 지반가속도와 동일할 것입니다. 그러나 실제로 구조물은 고유의 강성과 고유 주파수를 가지고 있기 때문에 지반가속도와는 다른 가속도를 경험하게 됩니다.
PGA와 EPA의 차이
- PGA: 지반이 흔들릴 때 기록되는 최고 가속도
- EPA: 구조물이 흔들릴 때 구조물에서 기록되는 최고 가속도
지진이 발생하면 지반뿐만 아니라 구조물도 흔들리게 되는데, 이때 구조물의 응답은 지반가속도와 다를 수 있습니다. 특히 단주기 영역에서는 구조물의 진동에 의해 지반가속도보다 증폭된 가속도가 발생할 수 있고, 장주기 영역에서는 구조물의 진동에 의해 지반가속도보다 감소된 가속도가 발생할 수 있습니다.
결론
이러한 차이를 이해하는 것은 지진공학에서 매우 중요합니다. 구조물 설계 시 지반과 구조물의 가속도를 정확히 예측하고 대비하는 것이 구조물의 안전성을 높이는 핵심 요소 중 하나이기 때문입니다.