어떻게 모래 위에 가장 높은 건물을 지을 수 있었을까?
< 일러스트 OpenAI의 DALL·E 제공 >
[위즈덤 아고라 / 이승원 기자] 전 세계 각지에는 수많은 고층 건물이 있다. 일반적으로 높이 150m 이상의 고층 건물을 우리는 ‘마천루’라고 부른다. 한국의 대표적인 고층 건물은 서울시에 위치한 롯데월드타워이다. 롯데월드타워는 높이 약 555m로 현재 대한민국에서 가장 높은 건물이자 유명한 관광 명소 중 하나이다. 그러나 이러한 롯데월드타워마저 작게 느껴지게 하는 건물이 있다. 바로 아랍에미리트 두바이에 위치한 높이 828m의 부르즈 할리파이다.
부르즈 할리파에 대하여
부르즈 할리파는 2010년에 완공되었다. 전체적인 형태는 여러 개의 원통형 구조물이 삼각형을 채우듯이 세워 놓은 모습으로, 로켓과 비슷한 형태를 띈다. 그로 인해 위에서 바라보면 정삼각형, 정면에서는 뾰족한 이등변 삼각형 형태로 보인다. 부르즈 할리파는 총 163층으로 이루어져 있으며, 층마다 다양한 용도로 사용된다. 건물 내부는 아파트와 호텔 객실, 사무실, 주민 전용 라운지, 기계실, 전망대 등이 마련되어 있다. 일반 방문객들은 전망대인 148층과 152층부터 154층까지 사용할 수 있다. 152층부터 154층까지의 전망대의 높이는 약 575m로, 세계에서 가장 높은 곳에 위치해 있다.
부르즈 할리파의 시공사는 삼성물산, 아랍텍, 베식스이다. 그러나 500m 이상의 초고층 구간은 모두 삼성물산이 담당해 시공을 진행했다. 삼성물산이 시공사로 선정된 주요 이유는 ‘3일 1층 건설’이 가능했기 때문이다. 이를 통해 부르즈 할리파의 공사 기간을 단축할 수 있었다.
3일 1층 건설 작업은 단계별로 나누어 진행되었다. 첫째 날에는 보강재와 거푸집 작업을 집중적으로 실시해 강철을 배치하고 콘크리트를 부을 틀을 만들었다. 둘째 날에는 기계, 전기, 배관 작업을 통해 파이프, 전선, 필요한 기계장치들을 건축물에 배치하고 연결했다. 마지막 날에는 콘크리트를 타설했다. 이렇게 3일 동안 1개의 층을 건설함으로써 빠른 건축이 가능했다.
부르즈 할리파는 현재 많은 사람들의 거주지인 동시에 두바이의 최고 관광지이자 미디어 파사드 역할을 하고 있다. 실제로 포르투갈의 유명 축구 선수 크리스티아누 호날두는 여자친구의 생일을 맞아 부르즈 할리파에 생일 축하 메시지와 함께 여자친구의 사진을 띄워 화제를 모으기도 했다. 또한 부르즈 할리파는 그 명성에 맞게 많은 유명 영화들의 촬영지로도 활용되고 있다.
부르즈 할리파의 기술들
고층 건물들의 가장 큰 문제는 바람이다. 사람에게 바람은 그저 시원하게 해주는 공기의 흐름이지만, 거대한 건물에게는 건물 전체를 흔들 수 있는 강력한 힘으로 작용한다. 고층 건물에서 바람이 강할 경우 유리가 부서지기도 하고, 구조물 손상뿐만 아니라 내부에 있는 사람들에게 극심한 어지러움을 느끼게 할 수 있다. 이를 줄이기 위해 설계자들은 버트레스트 코어 구조를 사용하였다. 위에서 보았을 때 건물은 Y자 형태를 이루고 있는데, 이는 각각의 날개가 서로를 받쳐주는 형태로 옆에서 오는 힘을 견딜 수 있는 구조이다. 또한 이 구조를 통하여 건물 전체의 하중을 쉽게 분산시킬 수 있다. 뿐만 아니라 각각의 층마다 서로 다른 높이의 원통 건물들을 세워 높은 층으로 향하는 바람의 힘을 줄였다.
또 다른 기술적 과제는 600m 이상의 높이에 콘크리트를 운반하는 기술이다. 콘크리트는 굳기 전인 플라스틱 상태에도 상당한 무게를 지닌다. 이로 인해 600m 이상까지 콘크리트를 나르는 데에는 상당한 기술력이 필요하다. 부르즈 할리파 건설 당시에는 고압 콘크리트 펌프를 이용하여 콘크리트를 이동하였으며, 배관을 통해 이동하는 동안 콘크리트가 굳지 않게 하기 위하여 혼화제를 사용하였다. 또한 두바이 사막의 높은 온도로 인해 콘크리트가 빨리 굳는 것을 방지하기 위해 대부분의 콘크리트 작업을 밤 시간에 진행했다.
앞서 말했듯이 부르즈 할리파는 모래로 이루어진 약한 지반 위에 세워졌다. 지반 위에 강하게 고정하기 위하여 설계자는 직경 1.5m, 길이 약 43m~50m의 말뚝(파일) 약 190개를 지반 깊숙이 설치했다. 이에 더하여 건물 전체 하중을 버티게 하기 위하여 일반적인 콘크리트 대신 초고강도 콘크리트를 이용해 건물의 안정성을 높였다.
세상의 많은 고층 건물들
세상에는 다양한 고층 건물들이 존재한다. 각 나라를 대표하는 고층 건물은 저마다 다른 모습을 가지고 있을 뿐만 아니라, 바람과 무게를 견디기 위한 서로 다른 공학 기술이 담겨 있다. 이로 인해 각각의 건물은 다른 건물이 가질 수 없는 개성과 매력을 가지고 있고, 이는 모방될 수 없다. 앞으로도 기술의 발전과 함께 지금보다 더 높고 혁신적인 고층 건물이 생길 것으로 기대된다.
[위즈덤 TECH] 토목 공학, 이름을 들었을 때에는 투박하고 힘들게 일하시는 분들의 이미지만 떠오르곤 합니다. 저는 토목 공학을 모든 것의 기반이라고 생각합니다. 공학자들이 구조물 뒤에 숨겨진 많은 계산과 원리를 저는 더 알아보고 알려드리고 싶습니다. 우리가 살고 있는 이 세상, 편하게 이용하고 있는 건물들과 구조물들, 그 뒤에서 조용히 그리고 묵묵히 자신의 일을 하고 있는 토목 공학자들에 대해 위즈덤 아고라 이승원 기자의 ‘위즈덤 TECH’으로 알아봅시다.
