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글번호
1963995
일 자
14.07.28
조회수
1087
글쓴이
김형섭
제목 : [바벨탑은 없다… 초고층빌딩 다 짓기도 前에 변형 예측, 건설하면서 고치는 첨단기술의 세계]
  • Weekly Biz
뉴스

[뉴 테크놀로지] 똑바로 세워라… 한치의 오차 없이

  • 한경진 기자
  • 입력 : 2014.01.13 03:07

    [바벨탑은 없다… 초고층빌딩 다 짓기도 前에 변형 예측, 건설하면서 고치는 첨단기술의 세계]

    콘크리트 수축·무게 못견뎌 건설 중에 기우뚱
    두바이 '부르즈 칼리파'도 한달 동안 공사 지연
    첨단 센서·레이저 스캔으로 변형 예측해 고쳐
    대우건설 新기술 개발… 세계 시장에 적용

    건물을 지을 때 사용하는 콘크리트는 세월이 지나면 크기가 조금씩 변한다. 수분이 빠져나가 부피가 줄어드는 '건조 수축'과 건물 하중 때문에 모양이 변하는 '크리프(creep)'등이 대표적인 현상이다. 초고층 건물의 높이가 줄고 모양이 바뀌는 현상을 '기둥 축소 현상(column shortening)'이라고 한다.

    땅 위의 예술품인 초고층 건물은 콘크리트 변형이 발생해 큰 낭패에 빠지는 경우가 종종 있다. 높이 828m로 세계에서 가장 높은 두바이의 부르즈 칼리파(163층)도 완공 직전인 2008년 54만t에 이르는 무게 때문에 높이와 기울기 변형이 생겼고, 한달 간 바로잡았다. 건설업계 관계자는 "기둥 축소 현상을 예측하지 못하면 균열이 오거나 수평이 맞지 않는 등 안전상의 문제가 생긴다"고 말했다.



    초고층 빌딩의 변형 어떻게 바로 잡나.
     /그래픽=김현지 기자
    이미지를 클릭하시면 그래픽 뉴스로 크게 볼 수 있습니다. / 조선닷컴
    변형은 건물을 짓는 중에 발생하기도 하고, 완공 후에도 점점 변형이 커지면서 문제를 일으키기도 한다. 건물 한쪽만 축소되면서 이미 준비해 놓은 마감재가 맞지 않거나, 건물이 기울어 고속 엘리베이터가 매끄럽게 운행되지 못하는 경우도 있다. 이런 현상을 막기 위해 탄생한 기술이 '변형 사전측정 및 관리'이다. 콘크리트가 들어가는 건물의 각 부분에 대해 축소 현상이 얼마나 다르게 나타날지 예측하고, 그런 변형에 대비해 원재료 사용량과 높이를 조절하는 것이다.

    대우건설이 최근 완성한 'BMC (Building Movement Control)' 기술도 초고층 건물의 수직·수평 변위를 사전에 예측하고 완공 시점까지 모니터링하는 것이다. 지금까지 대우건설은 말레이시아의 KLCC타워 등 국내외 8개 빌딩에 기술을 적용했다. BMC 기술은 재료 시험, 변형량 예측, 시공 제어, 현장 검증 단계로 나뉜다.

    우선 공사 현장에서 사용되는 실제 콘크리트로 재료 시험을 한다. 콘크리트 건물의 압축 강도·탄성계수·건조 수축·크리프 수치 등을 찾아내기 위해서다.

    산출된 결과를 변위 예측 소프트웨어인 'ASAP'(Advanced Stage Analysis Program)에 입력해 앞으로 모양이 얼마나 바뀔지 산출해 낸다. ASAP가 계산한 각종 수치를 바탕으로 각종 보완 작업이 이뤄진다. 건물 한쪽이 기운다면 다른 쪽의 지반을 강화한다. 높이가 많이 줄어드는 것으로 예상되는 부분에는 콘크리트 사용량을 늘린다.



    콘크리트 시험, 변형량 예측. 기둥이 축소되면 무슨 일이 벌어지나.
    검증 작업은 건물이 완공될 때까지 계속된다. 이때 사용하는 장비가 3D 레이저 스캐너와 변형 센서이다. 짓고 있는 건물 곳곳에 묻어놓은 매립형 게이지는 기둥 높이에 변화가 오면 무선 네트워크를 통해 해당 내용을 공사 현장을 관할하는 컴퓨터에 보낸다. 또, 1초 동안 100만번의 위치 정보를 찍어 건축물 형상을 정확하게 추출하는 3D 레이저 스캐너로 건물 형태를 계속 확인한다.

    대우건설이 말레이시아 KLCC타워(267m·58층·준공 2011년)를 착공하면서 ASAP 프로그램으로 시공 단계 해석을 벌였더니 준공 후 7년이 지나면 건물 전체가 남쪽으로 120㎜ 이상 기울어지고, 높이는 160㎜ 이상 줄어들 것으로 예상된다는 결과가 나왔다. 대우건설은 기울기 각도를 일부러 반대방향으로 기울이고, 더 높게 쌓아 시공했다. 이 결과 기울어진 정도를 70㎜, 높이는 101㎜로 줄일 수 있었다. 세계시장에서 이 기술을 주도하는 회사는 미국의 솜(SOM), 영국의 아룹(Arup)같은 유명 설계 회사들이다.


    ☞기둥 축소 현상 (column shortening)

    건물이 건물 높이와 하중, 온도·바람 등으로 시간이 지남에 따라 높이가 줄고 모양이 바뀌는 현상. 설계와 비교할 때 오차 범위는 건물 높이 1m당 1㎜ 이내로 작지만, 초고층 건물이나 네모반듯한 모양이 아닌 비(非)정형 건물의 경우 위험 요인이 될 수 있다.

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