[스크랩] 초고층빌딩 부르즈 두바이의 과학
A사의 두바이 지사장인 김철수 씨(가명)는 아침 7시 108층에 있는 아파트에서 눈을 떴다.
430ｍ 상공이다.집을 나와 고속 엘리베이터를 타고 200ｍ 위에 있는 사무실로 올라갔다.
일을 마친 후 동료들과 123층에 있는 전망대에서 중동 밤하늘의 반짝이는 별을 바라다봤다.
김씨는 '서울 하늘 별보다 밝게 빛난다'는 생각을 했다.
'21세기 바벨탑.'아랍에미리트(UAE)에 2008년 완공을 목표로 짓고 있는 160층 705ｍ 높이의
부르즈 두바이를 일컫는 말이다. 삼성건설이 시공사로 참여하는 부르즈 두바이는 완공시
세계에서 가장 높은 초고층 빌딩으로 자리매김하게 된다.
초고층빌딩의 대명사로 지난 1931년 4월 뉴욕 맨해튼에 준공된 엠파이어스테이트 빌딩은
지상높이 381ｍ(102층), 수용인원 1만8000명 규모로 67개 엘리베이터, 2500여 화장실을 갖췄다.
최근에는 아시아와 중동을 중심으로 초고층 빌딩 건축이 붐을 이루고 있다.전문가들은 끊임없는
과학기술 발전으로 21세기 중반이되면 4000ｍ(1000층 규모)의 건축물이 등장할 수도 있을 것이라고 보고 있다.
이런 건물은 인구 50만명 이상을 수용해 '수직도시'라고 할 수 있을 것이다.
그렇다면 세계 최고층 빌딩으로 건설중인 부르즈 두바이에는 어떤 첨단 기술이 들어 있을까.
■엘리베이터, 로프 대신 자기부상 장치
= 건강을 위해 계단 걷기가 유행하고 있지만 초고층 빌딩에서 계단을 통해
꼭대기층까지 올라간다는 것은 거의 불가능하다.
건물 높이가 높아질수록 엘리베이터는 중요해진다.
건물의 혈액이라고 할 수 있는 사람들을 이동시키는 동맥 구실을 하기 때문에
엘리베이터 역사와 초고층빌딩 역사는 맥을 같이 하고 있다.
현재 세계에서 가장 빠른 엘리베이터는 대만 타이베이 101빌딩에 설치된 것으로
분당 1010ｍ의 속도를 보이고 있다.
이보다 200ｍ 이상 높은 부르즈 두바이에 설치될 엘리베이터 54대의 속도는 분당 600ｍ이다.
당초 1080ｍ의 속도로 설계됐지만 비용문제와 탑승시 공포감을 최소화하기 위해 속도를 조절했다.
100ｍ를 10초에 올라갈 수 있는 속도다.
첨탑 높이를 제외하고 사람이 오를 수 있는 160층까지 1분 정도에 도착할 수 있다는 계산이 나온다.
참고로 63빌딩에 설치된 엘리베이터 속도가 분당 540ｍ, 일반 고층아파트 엘리베이터 속도는
분당 105~120ｍ라는 것을 생각하면 그 속도를 짐작할 수 있을 것이다.
이처럼 속도가 빠르면 기압차로 인해 이용자는 귀가 멍해짐을 느낄 수 밖에 없다.
이를 방지하기 위해 엘리베이터 내에 기압조절장치를 적용하고 급상승이나 급강하에 따른
기압차를 느끼지 못하도록 만들어진다.
초고층빌딩은 높이가 높아질수록 면적이 좁아지기 때문에 엘리베이터 면적을 줄일 수밖에 없고
엘리베이터를 끌어당기는 선이 길어지기 때문에 현재의 로프형 엘리베이터 수명은 한계가 있다.
그래서 건물 높이가 높아질수록 과학영화에서 흔히 보는 것처럼 자기부상 이동장치와 같은
이동장치가 도입될 것으로 예상된다.
■바람 통제, 진동주기 바꿔 흔들림방지
= 초고층빌딩 건축에 있어서 가장 중요한 것은 바람을 어떻게 통제하느냐 하는 것이다.
땅에서 높이 올라갈수록 바람의 세기가 강해지고, 약한 바람이라도 건물의 진동수에 맞춰 불면
공진현상에 의해 나무젓가락처럼 부러지는 경우도 생길 수 있다.
초고층일수록 바람과 공진현상이 일어나 진동이 급격히 증가할 수 있기 때문이다.
그래서 초고층빌딩은 좌우로 서서히 흔들리면서 충격을 흡수하는 탄력적 구조를 갖는다.
부르즈 두바이는 600ｍ 상공의 풍속을 초속 50ｍ로 보고 있다.
기상청에서 바람의 세기를 표시할 때 초속 32.7ｍ 이상을 가장 강한 바람으로 보고 있다는 것을
감안하면 어느 정도 속도인지 이해할 수 있을 것이다.
부르즈 두바이의 가장 꼭대기 첨탑은 좌우로 4.8~5ｍ 정도로 흔들리며,
사람이 거주하는 가장 높은 층인 160층은 1.45ｍ 좌우이동을 한다.
이 같은 영향을 안에 있는 사람은 느끼지 못하도록 진동제어장치를 설치한다.
꼭대기층과 가까운 곳에 동조질량감쇄기라고 불리는 강철공을 설치해 건물이 바람에 흔들릴 때
반대방향으로 이동해 덜 흔들리게 함으로써 건물의 진동 주기를 변화시켜 최대 진동치를 절반
이상 줄여준다.이와 함께 강도 7.0의 지진에도 견딜 수 있도록 내진설계가 돼 있다.
이 밖에도 바람의 영향력을 최소화하기 위해 중국 상하이에 세워지는 세계금융센터처럼
상층부에 축구경기장의 절반만한 지름 51ｍ의 구멍을 뚫어놓는 사례도 있다.
바람이 불면 거대한 구멍으로 바람이 빠져나가도록 한 공학적 설계술이다.
■건축 구조 철근콘크리트로 수명 길게
= 건축 과정에서도 다양한 공학기술이 적용되고 있다.
부르즈 두바이는 다른 초고층빌딩과는 달리 철근콘크리트 구조로 만들어진다.
알칼리성인 콘크리트는 시간이 지나면서 외부 요인으로 인해 중성화되고 부식돼 수명이 줄어든다.
철골구조는 콘크리트 부식과 함께 철골 부식이 동시에 진행될 수 있어 수명이 급속히 짧아진다.
그러나 콘크리트 구조는 콘크리트 내에 철근이 들어가기 때문에 수명이 반영구적이라는 장점이
있다.특히 주요 구조 부문의 콘크리트 두께를 500~1300㎜로 타설해 중성화 속도를
최대한 늦춤으로써 건물의 수명을 연장시킨다.
중간 공간이 빈 형태로 설계된 철골구조의 WTC는 9ㆍ11 테러 때 건물 중간 빈공간에서 폭발하면서
내화 피복이 벗겨져 건물 전체가 힘없이 무너져 내렸다.
그렇지만 부르즈 두바이는 철근콘크리트구조로 촘촘히 지어져 WTC와 같이 건물 전체가
부서지지는 않을 것이라는 것이 공사 관계자의 설명이다.
이와 함께 고층건물인 만큼 비상시 대처할 수 있도록 30층 단위로 대피처를 만들어진다.
유리창도 24㎜ 반강화유리를 설치해 바람과 외부 충격에 대비한다.
반강화유리는 자동차의 강화유리처럼 충격으로 깨졌을 때 부상을 방지하기 위해
날카로운 모서리 없이 둥글게 깨지도록 한 것이다.
강선종 삼성건설 건설기술팀 상무는 "초고층빌딩 건축은 비용도 천문학적으로 들어가지만
그만큼 부가가치도 창출되고 있다"고 말했다./ 유용하 기자
< 매일경제 2006.06.12.월.A28 >
출처 : 삼우설계 게시판