[기계신문] 국내에서도 진도 5.0 이상의 강진이 빈번하고 기와 가옥의 지붕재 파손으로 인한 물적·인적 피해가 급증하면서 지진에 강한 점토기와 지붕재 개발 필요성이 대두되고 있다. 점토기와는 흙을 주원료로 만든 친환경 지붕재로, 단열효과가 뛰어난 최고급 건축재로 사용된다.
한반도에서 지진 관측이 시작된 1978년 이후 약 30년 동안 총 914회에 불과하던 지진 발생이 최근 10년 동안 972회로 급격하게 증가하고 있으며, 특히 진도 5.0 이상의 경주·포항 지진으로 인한 한옥기와 지붕재 파손으로 주택 및 인명 피해는 물론, 불국사 기와 파손 등의 문화재 피해도 발생하고 있다.
이러한 가운데, ㈜고령기와가 한국세라믹기술원과의 공동연구를 통해 진도 10의 지진에도 견딜 수 있는 내진구조의 설계기술이 적용된 전통한식 내진기와를 개발했다.
㈜고령기와는 결착구조 방식의 디자인과 소재 및 공정기술에 대한 연구를 담당하였으며, 한국세라믹기술원은 구조역학 시뮬레이션 기법을 통하여 내진설계 점토기와의 ‘암기와’와 ‘숫기와’ 결합안정성을 검증하였다.
고령기와 연구팀은 ‘암기와’의 고정턱과 ‘숫기와’의 돌출턱 및 내·외부요홈 등의 구조를 갖는 시제품을 생산하였으며, 보완을 거쳐 전통한식 내진기와를 개발하였다.
개발된 전통한식 내진기와는 공인시험기관의 내진성능 평가를 통해 최대 진도 10의 조건에서도 견딜 수 있는 우수한 내진 성능을 확인하였다.
2019년 2월과 2020년 7월에 국토교통인프라운영원 산하 지진방재센터에서 관측기록 지진파(진도 5.8 경주지진, 진도 7.2 고베지진)와 인공지진파(진도 1~10)의 조건 하에 진행한 시험에서 기와 지붕재의 변형이나 파손 현상은 전혀 관찰되지 않았다.
전 세계적인 단독 주택 보급 증가와 신흥국가 경제 성장에 따른 건축 경기의 호황으로 점토기와 시장은 7.5%의 높은 성장률로 2015년 78.4억 달러에서 2020년 112.9억 달러 규모로 예상된다.
전 세계 건축 지붕재 시장에서 기와 시장은 23%로 이 중 점토기와 제품은 53%를 차지하고 있으며, 국내 점토기와 시장은 2011년 500억 원 규모에서 2016년 636억 원 규모로 성장하고 있지만, 수입산 점유율은 2배 이상 급증하여 국내 기업의 어려움이 가중되고 있는 실정이다.
㈜고령기와 김병주 대표이사는 “재난 안전을 위해 국내 최초로 내진성능을 가진 전통한식 내진기와를 개발하기까지 많은 시행착오를 겪었다”며 “개발된 기술을 바탕으로 국내 시장의 우위를 점하고 글로벌 시장의 경쟁력 확보를 위한 후속연구를 추진할 예정”이라고 전했다.
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