[환경일보] 한국건설기술연구원(원장 박선규, 이하 건설연)은 모듈러 건축물에 간편하게 설치할 수 있으며, 바닥 진동을 70% 이상 저감할 수 있는 ‘강성 조절형 동조질량댐퍼(TMD, Tuned Mass Damper) 기술’을 개발했다고 10월 2일 밝혔다.

현재 일반 건축물에 적용되고 있는 동조질량댐퍼는 고유진동수에 맞춰 일대일로 설계·제작되며, 설치 이후 고유진동수가 변할 경우 성능 저하나 진동 증폭과 같은 문제가 발생할 수 있다. 특히 기존 동조질량댐퍼는 미세 조정이 필요한 경우, 장비를 분해하고 재설치를 해야 하므로 시간과 비용이 추가로 소요되는 한계가 있었다. 또한 강재로 지어진 모듈러 건축물의 경우 질량이 작고 감쇠성이 낮아 생활 진동에 민감하게 반응한다. 실제로 일부 모듈러 건축물의 거주 후 평가 결과에서도 외부 진동과 소음에 대한 만족도가 낮게 나타난 사례가 보고된 바 있다.

이러한 문제를 해결하기 위해 건설연 건축연구본부 연구팀(팀장: 이상섭)은 모듈러 건축물 바닥에 손쉽게 설치할 수 있으며, 설치 후에도 설계 주파수를 0.1Hz 단위까지 조절할 수 있는 기능성과 안전성이 확보된 강성 조절형 동조질량댐퍼를 개발했다. 이 기술은 건축구조기준을 만족하면서도 약 70% 이상의 바닥 진동 저감 효과를 입증했으며, 주파수는 5.1∼6.9Hz 구간에서 0.1Hz 단위로 세밀하게 조정할 수 있다. 주문 조립 생산 방식(ATO, Assemble-to-Order)이 적용 가능해 향후 대량 생산에도 유리하다. 또한, 이번 기술을 적용한 바닥 고정 시스템은 국제 기준(ICC-ES AC156)에 따른 진동대 실험에서 0.83g의 지진 가속도까지 안전성을 확보했다. 이는 1995년 일본 고베 대지진 당시 최대 지반가속도(PGA) 수준과 유사한 수치다.

건설연은 이번 기술이 고층화·대형화가 진행 중인 모듈러 공동주택의 진동 문제를 해결할 핵심 해법이 될 것으로 기대하고 있다. 특히 최근 병영생활관 등 군부대 시설에 모듈러 공법이 도입되고 있으나, 진동 문제로 보급이 지연되고 있는 상황에서 구조적 한계를 극복할 수 있는 전환점이 될 것으로 보고 있다. 나아가 학교, 주택, 의료 및 상업시설뿐 아니라 신축과 리모델링, 교량, 산업 시설의 방진 설비 등 다양한 건축·토목 분야에 폭넓게 적용 가능하며, 기존 동조질량댐퍼(TMD)의 구조적 한계를 혁신적으로 개선한 만큼 해외 시장에서도 높은 경쟁력을 확보할 수 있을 것으로 기대된다.

박선규 원장은 “모듈러 공동주택 건설이 고층화·대형화되고 있는 만큼, 이번 기술은 거주 만족도를 높이고 모듈러 건축 시장의 활성화에도 기여할 것”이라며 “건설연은 앞으로도 국민 삶의 질을 높이는 실용 기술 개발에 앞장서겠다”고 밝혔다.

본 성과는 과학기술정보통신부의 지원으로 건설연 중소·중견기업 지원사업(주요사업 대과제 5)인 ‘모듈러 건축물 바닥진동 저감 강성 조절형 동조질량댐퍼 개발(2023~2024)’ 과제를 통해 ㈜엔에스브이와 공동 개발해 기술이전 했다. 건설연은 과학기술정보통신부 산하 국가과학기술연구회 소속의 정부출연연구기관이다.